Question

9．如图所示，若电解5min时铜电极质量  增加2.16g，试回答：
（1）电源电极X名称为负极．
（2）电极反应：
A阳极：2Cl^--2e^-=Cl₂
阴极：2H⁺+2e^-=H₂
B阳极：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
阴极：Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂
C阳极：Ag-e^-═Ag⁺
阴极：Ag⁺+e^-=Ag
（3）通电5min时，B中共收集224mL气体（标况），溶液体积为200mL．（设电解前后无体积变化）则通电前CuSO₄溶液的物质的量浓度为0.025mol•L^-1．
（4）若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH是13（设前后体无体积变化．

Answer 1

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）A中电解氯化钾，阳极氯离子失电子放出氯气，阴极氢离子得电子放出氢气；
B中电解硫酸铜和硫酸钾溶液，阳极电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极铜离子、氢离子得电子；
C中电解硝酸银溶液，阳极电极反应式为Ag-e^-═Ag⁺，阴极银离子得电子析出银；
（3）B中阳极反应为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，根据电极反应及电子守恒来计算；
（4）A中发生2KCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Cl₂↑，根据A中的电极反应及与C中转移的电子守恒来计算．

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）A中电解氯化钾，阳极氯离子失电子放出氯气，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂，阴极氢离子得电子放出氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂；
B中电解硫酸铜和硫酸钾溶液，阳极电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极铜离子、氢离子得电子，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂；
C中电解硝酸银溶液，阳极电极反应式为Ag-e^-═Ag⁺，阴极银离子得电子析出银，电极反应式为Ag⁺+e^-=Ag；
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂；2H⁺+2e^-=H₂；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂；Ag-e^-═Ag⁺；Ag⁺+e^-=Ag；
（3）C中阴极反应为Ag⁺+e^-═Ag，n（Ag）=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=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）=$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025 mol•L^-1；
故答案为：0.025mol•L^-1；
（4）A中发生2KCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Cl₂↑，由电子守恒可知，转移0.02mol电子时生成0.02molKOH，忽略溶液体积的变化，
则c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol•L^-1，溶液pH=13，
故答案为：13．

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．