Question

6．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	Na+、K+、Cu2+
阴离子	SO${\;}_{4}^{2-}$、OH-

如图1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16g．常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2．据此回答下列问题：

（1）电极b上发生的电极反应为4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑．
（2）写出乙烧杯的电解池总反应化学方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
（3）用惰性电极电解B溶液，当阳离子浓度下降至一半时停止通电，加入下列物质不能使该溶液恢复至起始状态的是C．
A、CuO  B、CuO  C、Cu（OH）₂   D、CuCO₃
（4）如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行能（填“能”或“不能”）．
（5）计算电极e上生成的气体在标准状态下的体积5.6L．
（6）要使丙烧杯溶液恢复到原来的状态，操作是向丙烧杯中加入4.5g水．

Answer 1

分析 测得乙中c电极质量增加了16g，则乙中含有Cu²⁺，结合离子的共存可知，B为CuSO₄，丙中pH不变，则C为硫酸钠或硫酸钾，甲中pH增大，则A为KOH或NaOH，
（1）乙中c电极铜离子得电子，则c为阴极，即M为，电源负极，则b为阳极，碱溶液中OH^-放电；
（2）乙烧杯中为惰性电极电解硫酸铜溶液；
（3）电解硫酸铜溶液，溶液中析出氧气和铜单质；
（4）铜离子电解完全后，溶液中氢离子继续电解；
（5）e电极上氢离子放电生成氢气，利用Cu～2e^-～H₂↑来计算；
（6）要使丙恢复到原来的状态，根据电解实质和生成产物，根据转移电子守恒计算．

解答 解：测得乙中c电极质量增加了16g，则乙中含有Cu²⁺，结合离子的共存可知，B为CuSO₄，丙中pH不变，则C为硫酸钠或硫酸钾，甲中pH增大，则A为KOH或NaOH，
（1）乙中c电极铜离子得电子，则c为阴极，即M为电源负极，则b为阳极，碱溶液中OH^-放电，电极反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（2）乙烧杯中为惰性电极电解硫酸铜溶液，总反应为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（3）电解硫酸铜溶液，溶液中析出氧气和铜单质，所以溶液中减小的元素是铜元素和氧元素，因此，可以加入CuO或CuCO₃，不能加入Cu（OH）₂，否则溶液中水的质量增大；
故答案为：C；
（4）铜离子电解完全后，溶液中氢离子继续电解，所以金属离子全部析出，此时电解能继续进行；
故答案为：能；
（5）e电极上氢离子放电生成氢气，n（Cu）=$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，由Cu～2e^-～H₂↑可知生成标况下氢气的体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L，
故答案为：5.6L；
（6）若经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16g，要使乙恢复到原来的状态，根据电解反应2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，n（Cu）=$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，则转移电子为0.5mol；丙装置是电解水，依据电子守恒电解水的物质的量为0.25mol，加入水0.25mol×18g/mol=4.5g，恢复溶液浓度；
故答案为：向丙烧杯中加入4.5g水．

点评 本题考查电解原理的应用，明确发生的电极反应、电解反应及图象的分析是解答本题的关键，注意利用乙推出各物质及电源的正负极是解答的突破口，题目难度中等．