Question

【题目】下图一所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00％的NaOH溶液，足量的CuSO4溶液和100g 10.00％的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。

（1）图一中的直流电源为一种性能优良的Al-Ag2O电池，其原理如图二所示。该电池中铝是负极，试写出电池工作时的正极反应式__________________和电池的总化学反应方程式______________。

（2）接通电源后，经过一段时间后，测得丙中K2SO4质量分数为10.47％，乙中c电极质量增加。据此回答问题：

①电源的N端为_______极；c电极上发生______反应（“氧化”或“还原”）；

②电极b上发生的电极反应为___________________；

③列式计算电极b上生产的气体在标准状况下的体积_______；

④电极c的质量变化是_____g；

⑤电解前后各溶液的pH是否发生变化（“增大”、“减小”或“不变”）

甲溶液_________；乙溶液_________；丙溶液______________。

Answer 1

【答案】 Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- 2Al+3Ag2O+2NaOH═2NaAlO2+6Ag+H2O 正 还原 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2.8L 16g 增大 减小 不变

【解析】(1)在Al-Ag2O电池中负极铝上的电极反应式为2Al-6e-+4OH-═2AlO2-+2H2O，正极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，总反应为2Al+3Ag2O+2NaOH═2NaAlO2+6Ag+H2O，故答案为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；2Al+3Ag2O+2NaOH═2NaAlO2+6Ag+H2O；

(2)①乙杯中c质量增加，说明Cu沉积在c电极上，电子是从b-c移动，M是负极，N为正极，c为阴极，发生还原反应，故答案为：正极；还原；

②甲中为NaOH，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH-放电，即4OH--4e-=2H2O+O2↑，故答案为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；

③丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为x．由电解前后溶质质量相等有，100×10%=(100-x)×10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol．由方程式2H2+O2═2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，则生成O2为0.5/4=0.125mol，标况下的体积为0.125×22.4=2.8L，故答案为：2.8L；

④整个电路是串联的，所以每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的，根据电极反应：Cu2++2e-=Cu，可知转移0.5mol电子生成的m(Cu)= ×64=16g，故答案为：16；

⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大；乙中阴极为Cu2+放电，阳极为OH-放电，电解方程式为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，所以H+增多，故pH减小；丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变，故答案为：增大；减小；不变。