Question

17．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na⁺、Ag⁺、NO${\;}_{3}^{-}$、SO₄^2-、Cl^-，在如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极．接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8克．常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示．据此回答下列问题：

（1）M为电源的负极（填写“正”或“负”），甲、乙两个烧杯中的电解质分别为NaCl、AgNO₃（填写化学式）．
（2）计算电极f上生成的气体在标准状况下体积为0.56L．
（3）写出乙烧杯中的电解反应方程式：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（4）若电解后甲溶液的体积为10L，则该溶液的pH为12．

Answer 1

分析 根据乙中C电极质量增加了10.8克，说明c电极是阴极，连接c电极的电源M电极为负极；c电极上质量增加，析出金属单质，所以乙装置中含有银离子，又电解乙装置中电解质溶液，溶液的pH值减小，所以阳极上析出氢氧根离子，结合离子的共存可知乙电解质溶液是AgNO₃溶液；电解时，甲装置中溶液的pH值增大，说明阴极上氢离子放电，阳极上放电能力比氢氧根离子强的离子放电，甲装置电解质溶液是NaCl溶液，则丙为硫酸钠溶液，结合电极方程式解答该题．

解答 解：根据乙中C电极质量增加了10.8克，说明c电极是阴极，连接c电极的电源M电极为负极；c电极上质量增加，析出金属单质，所以乙装置中含有银离子，又电解乙装置中电解质溶液，溶液的pH值减小，所以阳极上析出氢氧根离子，结合离子的共存可知乙电解质溶液是AgNO₃溶液；电解时，甲装置中溶液的pH值增大，说明阴极上氢离子放电，阳极上放电能力比氢氧根离子强的离子放电，甲装置电解质溶液是NaCl溶液，则丙为硫酸钠溶液，
（1）由以上分析可知M为负极，甲为氯化钠溶液，乙为硝酸银溶液，故答案为：负；NaCl；AgNO₃；
（2）乙烧杯中c电极发生Ag+e^-=Ag，质量增加了10.8克，则n（Ag）=$\frac{10.8g}{108g/mol}$=0.1mol，可知转移电子0.1mol，电极f为阳极，发生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂，可知生成0.025mol阳极，体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L，
故答案为：0.56L；
（3）乙烧杯中阳极上氢氧根离子放电、阴极上银离子放电，所以电池反应式为4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，故答案为：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（4）电解甲溶液的电极反应式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，当转移电子0.1mol，生成氢氧化钠的物质的量是0.1mol，所以氢氧化钠的浓度是：$\frac{0.1mol}{10L}$=0.01mol/L，所以溶液的pH=12，故答案为：12．

点评 本题考查了电解原理，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，明确离子放电顺序是解本题关键，会根据电解过程中pH变化确定电解质，再结合转移电子守恒进行计算，题目难度不大．