题目内容

4．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：
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、B、C三种溶液，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27克．常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图如图2．据此回答下列问题：
（1）M为电源的负极（填写“正”或“负”），甲、乙电解质分别为NaCl、AgNO3（填写化学式）．
（2）计算电极f上生成的气体在标准状况下的体积1.4L．
（3）写出乙烧杯的电解池总反应4AgNO3+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4HNO3+4Ag+O2↑．
（4）若电解后甲溶液的体积为25L，则该溶液的pH为12．
（5）要使丙恢复到原来的状态，应加入2.25gH2O．（填写化学式）

分析 （1）由图可知，电解前甲、丙中溶液pH均为7，乙中溶液的pH小于7，由离子共存可知，三种电解质中其中一种为AgNO3，AgNO3溶液pH＜7，电解AgNO3溶液有硝酸生成，随电解进行溶液pH减小，故乙中为AgNO3，电解甲中溶液，随电解进行溶液pH增大，说明有碱生成，则甲中为NaCl，电解丙中溶液时，溶液pH始终为7，实质是电解水，丙中为Na2SO4．
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，说明析出27g Ag，则c为阴极、d为阳极，则M为负极、N为正极；
（2）f为阳极，生成的气体为氧气，根据的电子转移守恒计算氧气体积；
（3）乙中阳极是氢氧根离子放电生成氧气，阳极是银离子放电生成Ag；
（4）甲中阴极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根据电子转移计算n（OH-），进而计算c（OH-），再计算根据水的离子积计算c（H+），根据pH=-lgc（H+）；
（5）丙中电池总反应式为：2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑，加入消耗水的质量可以使溶液恢复到原来的状态，根据电子转移守恒计算电解水的质量．

解答 解：（1）由图可知，电解前甲、丙中溶液pH均为7，乙中溶液的pH小于7，由离子共存可知，三种电解质中其中一种为AgNO3，AgNO3溶液pH＜7，电解AgNO3溶液有硝酸生成，随电解进行溶液pH减小，故乙中为AgNO3，电解甲中溶液，随电解进行溶液pH增大，说明有碱生成，则甲中为NaCl，电解丙中溶液时，溶液pH始终为7，实质是电解水，丙中为Na2SO4．
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，说明析出27g Ag，则c为阴极、d为阳极，则M为负极、N为正极，
故答案为：负；NaCl；AgNO3；
（2）整个过程转移电子为：$\frac{27g}{108g/mol}$×1=0.25mol，
丙中为Na2SO4溶液，f为阳极，生成的气体为氧气，根据的电子转移守恒，生成氧气物质的量为$\frac{0.25mol}{4}$，则标况下生成氧气体积为$\frac{0.25mol}{4}$×22.4L/mol=1.4L，
故答案为：1.4L；
（3）乙中阳极是氢氧根离子放电生成氧气，阳极是银离子放电生成Ag，电池总反应式为：4AgNO3+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4HNO3+4Ag+O2↑，
故答案为：4AgNO3+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4HNO3+4Ag+O2↑；
（4）甲中阴极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根据电子转移，可知n（OH-）=0.25mol，则c（OH-）=$\frac{0.25mol}{25L}$=0.01mol/L，则c（H+）=10-12mol/L，则溶液pH=-lgc（H+）=12，
故答案为：12；
（5）丙中电池总反应式为：2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑，根据电子转移守恒，电解消耗水为$\frac{0.25mol}{2}$=0.125mol，故消耗水的质量为0.125mol×18g/mol=2.25g，故加入2.25g水可以使溶液恢复到原来的状态，
故答案为：2.25；H2O．

点评 本题考查电解原理及有关计算，关键是结合离子构成、电解过程溶液pH变化确定各装置中电解质，理解电解工作原理与离子放电顺序，注意电子转移守恒在电化学计算中应用，难度中等．

练习册系列答案
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