Question

8．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如表所示：

阳离子	Ag+　　　Na+
阴离子	NO3-　　SO42-　　　Cl-

如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极．接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了27g．常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间的关系如图2．据此回答下列问题：
（1）M为电源的负极（填“正”或“负”），e电极上产生的气体体积为2.8L（标准状况下）．
（2）e电极上发生的电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑．

Answer 1

分析 （1）根据乙中C电极质量增加了27克，说明C电极是阴极，连接C电极的电源M电极为负极；根据C电极上质量增加，析出金属单质，所以乙装置中含有银离子，又电解乙装置中电解质溶液，溶液的pH值减小，所以阳极上析出氢氧根离子，根据离子的放电顺序判断电解质；电解时，甲装置中溶液的pH值增大，说明阴极上氢离子放电，阳极上放电能力比氢氧根离子强的离子放电，据此判断电解质，甲装置电解质溶液是NaCl溶液，乙电解质溶液是AgNO₃溶液，丙为硫酸钠或硝酸钾溶液，电解水e电极上产生氧气结合电路上电子守恒计算e电极上产生的气体体积；
（2）根据丙中pH值不变，说明为电解水型，为硫酸钠或硝酸钾溶液，e电极为阴极，发生还原反应，据此书写电极反应式．

解答 解：（1）接通电源，经过一段时间后，测得乙中C电极质量增加了27克，说明C电极是阴极，所以连接阴极的电极M是原电池的负极；由图2可知，电解时，甲装置中溶液的pH值增大，说明阳极上是放电能力大于氢氧根离子的离子放电，根据表格知，为氯离子，氯离子和银离子能生成沉淀，所以甲装置电解质溶液是NaCl溶液；因为C电极上质量增加，析出金属单质，所以乙装置中含有银离子，由图2可知，电解时，装置乙中pH值减小，说明阳极上是氢离子放电，溶液中含有的阴离子是含氧酸根离子，该电解质溶液是AgNO₃溶液，乙中C电极质量增加了27克，根据Ag+e^-=Ag，所以转移电子是$\frac{27g}{108g/mol}$=0.25mol，丙中pH值不变，说明为电解水型，为硫酸钠或硝酸钾溶液，e电极为阴极，反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，所以生成标准状况下的体积为：$\frac{0.25mol}{2}$×22.4L/mol=2.8L，
故答案为：负；2.8；
（2）丙为硫酸钠或硝酸钾溶液，实质上为电解水，电极f为阳极，反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂，e电极为阴极，反应式为：4H⁺+4e^-=2H₂↑，即2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，明确“C电极上质量的变化”的意思是解本题的关键，根据原电池和电解质各电极上发生反应的类型即可解答本题，题目难度中等．