题目内容

【题目】用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如图所示(电极材料为石墨)

图1 图2

(1)图1中a极要连接电源的__________(填“正”或“负”)极,SO32-放电的电极反应__________

(2)在图2所示的装置中,若通入直流电5 min时,铜电极质量增加2.16g,试回答:

①溶液pH变化:B__________,C__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②通电5 min时,B中共收集224mL气体(标准状况),溶液体积为200mL,则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为__________(设电解前后溶液体积无变化)。

【答案】负极 SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+ 减小 不变 0.025 mol·L-1

【解析】

(1)依据电解质溶液中阴阳离子的移动方向判断电极,阳离子移向阴极,a为阴极,b为阳极,在阳极失去电子变成,可能伴有氢氧根离子放电生成氧气,所以C口流出的物质是H2SO4,阴极区放电离子为氢离子生成氢气,据此分析解答;

(2)由图二中信息可知,B、C两个装置串联在同一电路中。根据铜电极质量增加2.16 g,可以判断铜电极为阴极,则电源的X电极为负极、Y电极为正极。所以,B是电解池、C是电镀装置,据此分析解答问题。

(1)由上述分析可知,a接电源负极;发生氧化反应,放电的电极反应式为:,故答案为:负极;;

(2)①根据上述分析可知,B中电解硫酸铜溶液生成硫酸,溶液中氢离子浓度增大,pH减小,C是电镀装置,其中阴极反应为Ag++e-═Ag,阳极反应为Ag-e-═Ag+,溶液浓度不变,则pH不变,故答案为:减小;不变;

②通电5 min后,电路中通过的电子为n(e-)=n(Ag)=,B中阳极可收集到O2,n(O2)=,因为B中共收集到标准状况下224 mL气体(0.01mol),所以B中阴极一定产生了氢气0.005mol,由此根据电子转移守恒,可以确定B中一定析出铜0.005mol,根据溶液体积为200 mL,可以计算出通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为0.025 mol·L-1,故答案为:0.025 mol·L-1。

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