Question

4．從H⁺、K⁺、Cu²⁺、Cl^-、SO₄^2-中選取適當?shù)碾x子組成符合下列情況的電解質，進行電解（陽離子只能使用一次）．
（1）以碳棒為電極進行電解，電解質的物質的量減少，水的物質的量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積相同，則該電解質的化學式為HCl，電解的陰極反應2H⁺+2e^-=H₂↑，電解的陽極反應2Cl^--2e^-=Cl₂↑，電解的總方程式是2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑．
（2）以鉑絲為電極進行電解，水的物質的量減少，電解質的物質的量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積比為2：1，則該電解質的化學式為K₂SO₄，陰極反應式為4H⁺+4e^-=2H₂↑，陽極反應式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（3）惰性電解，電解質的物質的量減少，水的物質的量也減少，pH下降，則電解質的化學式為CuSO₄，電解的總方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．

Answer 1

分析 這幾種離子的水溶液中離子放電順序分別為：Cl^-＞OH^-＞SO₄^2-、Cu²⁺＞H⁺＞K⁺；
（1）以碳棒為電極進行電解，電解質的物質的量減少，水的物質的量保持不變，說明電解過程中電解質放電，兩極都有氣體生成，氣體體積相同，說明陰陽離子生成每個氣體分子轉移電子相等，陰極上只能是氫離子放電、則陽極上氯離子放電，所以該電解質的化學式為HCl；
（2）以鉑絲為電極進行電解，水的物質的量減少，電解質的物質的量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積比為2：1，說明溶液中氫離子、氫氧根離子放電，則溶液中陽離子為鉀離子、陰離子為硫酸根離子，所以該電解質的化學式K₂SO₄；
（3）惰性電解，電解質的物質的量減少，水的物質的量也減少，pH下降，說明陽極上氫氧根離子放電、陰極上金屬離子放電，電解過程中生成酸，所以電解質為CuSO₄．

解答 解：這幾種離子的水溶液中離子放電順序分別為：Cl^-＞OH^-＞SO₄^2-、Cu²⁺＞H⁺＞K⁺；
（1）以碳棒為電極進行電解，電解質的物質的量減少，水的物質的量保持不變，說明電解過程中電解質放電，兩極都有氣體生成，氣體體積相同，說明陰陽離子生成每個氣體分子轉移電子相等，陰極上只能是氫離子放電、則陽極上氯離子放電，所以該電解質的化學式為HCl，陰極上氫離子放電生成氫氣，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑；陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；電池反應式為2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：HCl；2H⁺+2e^-=H₂↑；2Cl^--2e^-=Cl₂↑； 2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑；
（2）以鉑絲為電極進行電解，水的物質的量減少，電解質的物質的量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積比為2：1，說明溶液中氫離子、氫氧根離子放電，則溶液中陽離子為鉀離子、陰離子為硫酸根離子，所以該電解質的化學式K₂SO₄；陰極上氫離子得電子生成氫氣，電極反應式為4H⁺+4e^-=2H₂↑；陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陽極反應式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
故答案為：K₂SO₄；4H⁺+4e^-=2H₂↑；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）惰性電解，電解質的物質的量減少，水的物質的量也減少，pH下降，說明陽極上氫氧根離子放電、陰極上金屬離子放電，電解過程中生成酸，所以電解質為CuSO₄，電池反應式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案為：CuSO₄；2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，明確離子放電順序是解本題關鍵，根據(jù)陰陽極上得到的物質及其物質的量之比確定溶液中的溶質，題目難度中等．