Question

如图所示，若电解5min时铜电极质量增加2.16g，试回答：
（1）电源中X极是

 

（填“正”或“负”）极．
（2）C中Ag电极上的电极反应为

 

．
（3）电解质溶液中pH变化：
A：

 

、B：

 

、C：

 

．
（4）如果电解质均足量，那么从左到右，A、B中4个电极上电极产物的物质的量之比是

 

（不考虑Cl₂的溶解及与碱的反应）．
（5）通电5min时，B中共收集224mL气体（标况），溶液体积为200mL，则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度为

 

，此时，若要将电解质溶液还原，则需加入

 

g的

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）由铜电极的质量增加，则Cu电极为阴极，可知X为电源的负极；
（2）依据（1）判断出C中Ag极为阳极，阳极金属放电写出即可；
（3）A中电解KCl生成氢氧化钾，pH变大，B中电解硫酸铜溶液生成硫酸，pH减小，根据C中电极反应判断；
（4）A、B中各个电极转移的电子数目相等，根据转移电子数可计算生成的单质的量；
（5）根据电极反应及电子守恒来计算．

解答： 解：（1）由铜电极的质量增加，发生Ag⁺+e^-═Ag，则Cu电极为阴极，Ag为阳极，Y为正极，可知X为电源的负极，故答案为：负极；
（2）依据（1）判断出C中Ag极为阳极，阳极金属Ag放电，电极反应方程式为：Ag-e^-=Ag⁺，故答案为：Ag-e^-=Ag⁺；
（3）A中得解KCl溶液生成氢氧化钾，pH变大，B中电解硫酸铜溶液生成硫酸，溶液中氢离子浓度增大，pH减小，C中阴极反应为Ag⁺+e^-═Ag，阳极反应为Ag-e^-═Ag⁺，溶液浓度不变，则pH不变，
故答案为：变大；减小；不变；
（4）A中电极反应分别为：2Cl^-═Cl₂↑+2e^-、2H⁺+2e^-═H₂↑，B中电极发生的电极反应分别为：4OH^-═O₂↑+2H₂O+4e^-、Cu²⁺+2e^-═Cu、当各电极转移电子均为1mol时，生成单质的量分别为：0.5mol、0.5mol、0.5mol、0.25mol，所以单质的物质的量之比为2：2：2：1；
故答案为：2：2：2：1；
（5）C中阴极反应为Ag⁺+e^-═Ag，n（Ag）=

2.16g

108g/mol

=0.02mol，则转移的电子为0.02mol，
B中阳极反应为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，则转移0.02mol电子生成氧气为0.005mol，其体积为0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，则在阴极也生成112mL气体，由2H⁺+2e^-═H₂↑，则氢气的物质的量为0.005mol，该反应转移的电子为0.01mol，则Cu²⁺+2e^-═Cu中转移0.01mol电子，所以Cu²⁺的物质的量为0.005mol，通电前c（CuSO₄）=

0.005mol

0.2L

=0.025 mol?L^-1，B中阳极反应为4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，所以析出的物质相当于析出CuO和H₂O，且n（CuO）=n（H₂O）=0.005mol，相当于0.005mol Cu（OH）₂，所以加入0.005mol即0.49g Cu（OH）₂即可恢复原状，故答案为：0.025；0.49g；Cu（OH）₂．

点评：本题考查电解原理，明确Cu电极的质量增加是解答本题的突破口，并明确发生的电极反应及电子守恒即可解答，注意计算时电子守恒的应用，题目难度中等．