Question

20．如图所示，p、q为直流电源的两极，A由金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D上产生气泡，试回答：
（1）p为正极，A极发生了氧化反应．
（2）C为阳极，可收集到氧气；D为阴极，可收集到氢气．
（3）C极的电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（4）在电解过程中，测C、D两极上产生气体的体积，实验数据如表：

时间（min）	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
阴极产生气体的体积（cm3）	6	12	20	29	39]	49	59	69	79	89
阳极产生气体的体积（cm3）	2	4	7	11	16	21	26	31	36	41

仔细分析以上实验数据，请说出变化的可能原因是开始时C、D两极气体体积比为1：3，10分钟时约为1：2，说明开始时氧气溶解于溶液中．
（5）当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH不变（填“增大”“减小”或“不变”）．
（6）当电路中通过0.004mol电子时，B极上沉积的金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为64g/mol．

Answer 1

分析 （1）接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡，则B为阴极，X离子在阴极放电生成金属单质，则A、C是阳极，B、D是阴极，连接阳极的是电源正极；
（2）C电极是电解池阳极，阳极上氢氧根离子放电；D为阴极氢离子放电生成氢气；
（3）根据电解原理在工业上的应用知识来回答；
（4）根据氢气和氧气的溶解性和溶解度等方面进行分析；
（5）根据发生电解的物质分析；
（6）根据金属和转移电子之间的关系式计算．

解答 解：（1）接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡，则B为阴极，X离子在阴极放电生成金属单质，则A、C是阳极，B、D是阴极，所以p是正极，A电极上失电子发生氧化反应，
故答案为：正；氧化；
（2）C电极是电解池阳极，阳极上氢氧根离子放电；D为阴极氢离子放电生成氢气，故答案为：阳；氧气；阴；氢气；
（3）C是阳极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（4）氢气和氧气都难溶于水，但是氧气更易溶于水；所以1～6分钟内氧气比氢气溶解的快而多，从而导致阴、阳两极生成的气体体积之比大于2：1；
故答案为：开始时C、D两极气体体积比为1：3，10分钟时约为1：2，说明开始时氧气溶解于溶液中；
（5）电解硫酸溶液实际上电解的是水，电解一段时间后，A，B电极附近溶液的pH不变，故答案为：不变；
（6）设其摩尔质量为M，电解时，B电极上的电极反应式为X ²⁺+2e^-=X，则
X²⁺+2e^-=X
     2mol       1mol
0.004mol     $\frac{0.128g}{M}$，M=$\frac{0.128g×2mol}{0.004mol×1mol}$=64g/mol，
故答案为：64g/mol．

点评 本题考查电解原理，明确惰性电极电解时离子的放电顺序及发生的电极反应是解答本题的关键，题目难度中等，注意电子守恒的应用．