Question

13．惰性电极分别电解下列溶液，写出电极反应和电解总反应，分析电解质溶液中有关离子浓度和溶液pH的变化并根据电解总反应，对电解质进行归类总结其中的规律．

	阳极的离子 和电极反应式	阴极的离子 和电极反应式	电解总反应式	溶液浓度变化	溶液pH的变化
HCl	2Cl--2e-=Cl2↑	2H++2e-=H2↑	2Cl-+2H+$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑	减小	增大
CuBr2	2Br--2e-=Br2	Cu2++2e-=Cu	2Br-+Cu2+$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Br2+Cu	减小	增大
KCl	2Cl--2e-=Cl2↑	2H++2e-=H2↑	2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-	减小	增大
CuSO4	4OH--4e-=O2↑+2H2O	Cu2++2e-=Cu	2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O2↑+4H+	减小	增大
NaOH	4OH--4e-=O2↑+2H2O	2H++2e-=H2↑	2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O2↑+2H2↑	增大	增大
H2SO4	4OH--4e-=O2↑+2H2O	2H++2e-=H2↑	2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O2↑+2H2↑	增大	减小
KNO3	4OH--4e-=O2↑+2H2O	2H++2e-=H2↑	2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O2↑+2H2↑	增大	不变
Na2SO4	4OH--4e-=O2↑+2H2O	2H++2e-=H2↑	2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O2↑+2H2↑	增大	不变

Answer 1

分析 电解池中氧化性强的阳离子在阴极上放电，还原性强的阴离子在阳极上放电，阴阳极的电极方程式相加即得到总的电解方程式，结合电解方程式分析溶液浓度和pH的变化．

解答 解：电解HCl溶液，氯离子在阳极上失电子生成氯气，其电极方程式为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；氢离子在阴极上得电子生成氢气，其电极方程式为：2H⁺+2e^-=H₂↑；则电解总方程为：2Cl^-+2H⁺$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑；溶液中氯化氢的浓度逐渐减小，氢离子的浓度逐渐减小，所以溶液的pH增大；
电解CuBr₂溶液，溴离子在阳极上失电子生成单质溴，其电极方程式为：2Br^--2e^-=Br₂；铜离子在阴极上得电子生成Cu，其电极方程式为：Cu²⁺+2e^-=Cu；则电解总方程为：2Br^-+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Br₂+Cu；溶液中溴化铜的浓度逐渐减小，溶液中氢离子浓度减小，则氢氧根离子的浓度逐渐增大，所以溶液的pH增大；
电解KCl溶液，氯离子在阳极上失电子生成氯气，其电极方程式为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；氢离子在阴极上得电子生成氢气，其电极方程式为：2H⁺+2e^-=H₂↑；则电解总方程为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；溶液中氯化钾的浓度逐渐减小，氢氧根离子的浓度逐渐增大，所以溶液的pH增大；
电解CuSO₄溶液，氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气，其电极方程式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；铜离子在阴极上得电子生成Cu，其电极方程式为：Cu²⁺+2e^-=Cu；则电解总方程为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；溶液中硫酸铜的浓度逐渐减小，反应生成氢离子，则氢离子的浓度逐渐增大，所以溶液的pH减小；
电解NaOH溶液，氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气，其电极方程式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；氢离子在阴极上得电子生成氢气，其电极方程式为：2H⁺+2e^-=H₂↑；则电解总方程为：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑；溶液中氢氧化钠的物质的量不变，水的体积减小，所以氢氧化钠的浓度逐渐增大，氢氧根离子的浓度逐渐增大，所以溶液的pH增大；
电解H₂SO₄溶液，氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气，其电极方程式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；氢离子在阴极上得电子生成氢气，其电极方程式为：2H⁺+2e^-=H₂↑；则电解总方程为：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑；溶液中硫酸的物质的量不变，水的体积减小，所以硫酸的浓度逐渐增大，氢离子的浓度逐渐增大，所以溶液的pH减小；
电解KNO₃溶液，氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气，其电极方程式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；氢离子在阴极上得电子生成氢气，其电极方程式为：2H⁺+2e^-=H₂↑；则电解总方程为：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑；溶液中硝酸钾的物质的量不变，水的体积减小，所以硝酸钾的浓度逐渐增大，溶液中氢离子的浓度不变，所以溶液的pH不变；
电解Na₂SO₄溶液，氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气，其电极方程式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；氢离子在阴极上得电子生成氢气，其电极方程式为：2H⁺+2e^-=H₂↑；则电解总方程为：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑；溶液中Na₂SO₄的物质的量不变，水的体积减小，所以Na₂SO₄的浓度逐渐增大，溶液中氢离子的浓度不变，所以溶液的pH不变；
故答案为：

	阳极的离子 和电极反应式	阴极的离子 和电极反应式	电解总反应式	溶液浓度变化	溶液pH的变化
HCl	2Cl--2e-=Cl2↑	2H++2e-=H2↑	2Cl-+2H+$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑	减小	增大
CuBr2	2Br--2e-=Br2	Cu2++2e-=Cu	2Br-+Cu2+$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Br2+Cu	减小	增大
KCl	2Cl--2e-=Cl2↑	2H++2e-=H2↑	2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-	减小	增大
CuSO4	4OH--4e-=O2↑+2H2O	Cu2++2e-=Cu	2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O2↑+4H+	减小	增大
NaOH	4OH--4e-=O2↑+2H2O	2H++2e-=H2↑	2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O2↑+2H2↑	增大	增大
H2SO4	4OH--4e-=O2↑+2H2O	2H++2e-=H2↑	2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O2↑+2H2↑	增大	减小
KNO3	4OH--4e-=O2↑+2H2O	2H++2e-=H2↑	2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O2↑+2H2↑	增大	不变
Na2SO4	4OH--4e-=O2↑+2H2O	2H++2e-=H2↑	2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O2↑+2H2↑	增大	不变

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点评 本题考查了电解池原理的应用，题目难度中等，明确阴阳极上离子的放电顺序即可解答，注意把握常见物质的电解方程式，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的应用能力．