Question

（15分）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100g 10.00%的K₂SO₄溶液，电极均为石墨电极。

（1）       接通电源，经过一段时间后，测得丙中K₂SO₄浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：

①电源的N端为    极；

②电极b上发生的电极反应为                                     ；

③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积：                         ；

④电极c的质量变化是               g；

⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：

  甲溶液                            ；

  乙溶液                            ；

  丙溶液                            ；

 

（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？

                                                                   

Answer 1

（1）①正极  

     ②4OH^－-4e^－=2H₂O + O₂↑。

     ③2.8L 

     ④16g 

     ⑤甲增大，因为相当于电解水；乙减小，OH^－放电， H^＋增多。丙不变，相当于电解水。

(2)可以  因为CuSO₄溶液已转变为H₂SO₄溶液，反应也就变为水的电解反应

【解析】（1）①乙中C电极质量增加，则c处发生的反应为：Cu^2＋+2e^－=Cu，即C处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中为K₂SO₄，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol。由方程式2H₂+O₂ 2H₂O可知，生成2molH₂O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。

②甲中为NaOH，相当于电解H₂O，阳极b处为阴离子OH^－放电，即4OH^－-4e^－=2H₂O + O₂↑。

③转移0.5mol电子，则生成O₂为0.5/4=0.125mol，标况下的体积为0.125×22.4=2.8L。

④Cu^2＋+2e^－=Cu，转移0.5mol电子，则生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu^2＋放电，阳极为OH^－放电，所以H^＋增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K₂SO₄而言，其pH几乎不变。

（2）铜全部析出，可以继续电解H₂SO₄，有电解液即可电解。