题目内容

【题目】如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极.

(1)接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为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;

②电极b上发生的电极反应为______;

③电极b上生成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值的变化(填“不变”、“变大”或“变小”):甲溶液______,乙溶液______,丙溶液______;

(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,____(填“能”或“不能”),原因是_________。

【答案】正 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2.8L 16g 变大 变小 不变 能 铜全部析出,溶液变成稀硫酸,此时电解稀硫酸溶液

【解析】

乙中C电极质量增加,则c处发生的反应为:Cu2++2e-=Cu,即c处为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。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,水的物质的量0.25mol。由方程式2H2O2H2↑+O2↑可知,电解2molH2O,转移4mol电子,所以电解0.25mol水整个反应中转移0.5mol电子,而整个电路是串联的,故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的,据此进行分析作答。

(1)①根据分析可知N端为正极;
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↑;
③转移0.5mol电子,则生成O2为=0.125mol,标况下的体积为0.125mol×22.4L/mol=2.8L;
④Cu2++2e-=Cu,转移0.5mol电子,则生成的m(Cu)=×64=16g;
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,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;
(2)铜全部析出,溶液变成稀硫酸,此时电解稀硫酸溶液。

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