Question

17．如图所示装置中，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．接通电源，经过t mim后，测得甲中NaOH浓度为6.097%，乙中d电极质量增加．据此回答问题：
（1）电源的N端为正极；
（2）列式计算电极f上生成的气体在标准状况下的体积：11.2L；
（3）乙装置发生的化学反应方程式为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄   ；
（4）简述甲装置中溶液的酸碱性变化及原因：碱性增强；因为电解了水，溶液的浓度增大；
（5）t min时乙装置中如果在电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？能； 此时电解硫酸溶液中的水．
（6）若t min后将直流电源反接在装置中，同电流再次电解2t min断开电路，通电前与电解3t min后进行比较，d电极质量变化128 g．

Answer 1

分析 乙为足量的CuSO₄溶液，接通电源，经过一段时间后，乙中c电极质量增加，由此可知c为电解池的阴极，则d为阳极，M为负极，N为正极，a为阴极，
b为阳极，e为阴极，f为阳极；
（1）由分析可知，N为原电池的正极；
（2）测得甲中NaOH浓度为6.097%，设溶液的质量为m，则m×6.097%=100g×5.00%=5g，m=82g，电解水的质量为100g-82g=18g，即电解了1mol水，由2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑可知，转移电子2mol电子，根据电子守恒计算；
（3）乙装置中电解硫酸铜溶液，生成Cu、氧气和硫酸；
（4）甲为5.51%的NaOH溶液，电解时只有水被电解；
（5）当铜全部析出后，形成硫酸溶液；
（6）c为电解池的阴极，则d为阳极，d电极上氢氧根离子失电子生成氧气，c电极上铜离子得电子生成Cu，将直流电源反接在装置，则d为阴极，阴极上铜离子得电子生成Cu，根据电子守恒计算．

解答 解：乙为足量的CuSO₄溶液，接通电源，经过一段时间后，乙中c电极质量增加，由此可知c为电解池的阴极，则d为阳极，M为负极，N为正极，a为阴极，
b为阳极，e为阴极，f为阳极；
（1）由分析可知，N为原电池的正极；故答案为：正；
（2）测得甲中NaOH浓度为6.097%，设溶液的质量为m，则m×6.097%=100g×5.00%=5g，m=82g，电解水的质量为100g-82g=18g，即电解了1mol水，由2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑可知，转移电子2mol电子，f为阳极，电极方程式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，则生成氧气为0.5mol，即11.2L；
故答案为：11.2L；
（3）乙装置中电解硫酸铜溶液，生成Cu、氧气和硫酸，发生的化学反应方程式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
故答案为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（4）甲为5.51%的NaOH溶液，电解时只有水被电解，水减少，溶液的浓度增大，碱性增强；
故答案为：碱性增强；因为电解了水，溶液的浓度增大；
（5）乙中阴极为Cu²⁺放电，阳极为OH^-放电，电解方程式为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，当铜全部析出后，形成硫酸溶液，通电电解时电解硫酸溶液中的水，电解可以继续进行，
故答案为：能； 此时电解硫酸溶液中的水；
（6）c为电解池的阴极，则d为阳极，d电极上氢氧根离子失电子生成氧气，c电极上铜离子得电子生成Cu，电解t min时，d电极质量不变；将直流电源反接在装置，则d为阴极，阴极上铜离子得电子生成Cu，电解2t min时，由（2）计算可知转移的电子为4mol，生成的Cu的物质的量为2mol，即128g，所以d电极质量变化128g；
故答案为：128．

点评 本题为电化学知识的综合应用，题目难度中等，做题时要注意根据电极反应现象判断出电解池的阴阳级，进而判断出电源的正负极，注意串联电路中各电极上得失电子的数目相等．侧重于考查学生的分析能力和计算能力．