Question

1．下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100g 10.00%的K₂SO₄溶液，電極均為石墨電極．

接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，乙中c電極質(zhì)量增加16g．據(jù)此回答問題：
（1）電源的N端為正極；
（2）電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）列式計(jì)算電極a上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：5.6L；
（4）丙中K₂SO₄質(zhì)量分?jǐn)?shù)將變?yōu)?0.47%．

Answer 1

分析 （1）乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極；
（2）甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H₂O，陽極b處為陰離子OH^-放電，即4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，結(jié)合電極反應(yīng)式進(jìn)行計(jì)算即可；
（4）電解K₂SO₄溶液，只能電解溶液中的水，根據(jù)電子守恒計(jì)算出消耗的水，然后計(jì)算K₂SO₄質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極，
故答案為：正；
（2）甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H₂O，陽極b處為陰離子OH^-放電，即4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）乙杯中c質(zhì)量增加為Cu的質(zhì)量，則生成的銅的物質(zhì)的量為$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，所以反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.5mol電子，a為陰極，a的電極方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑，則生成H₂為0.5mol÷2=0.25mol，標(biāo)況下的體積為0.25×22.4=5.6L，
故答案為：5.6；
（4）乙杯中c質(zhì)量增加為Cu的質(zhì)量，則生成的銅的物質(zhì)的量為$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，所以反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.5mol電子，c中電解方程式為：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，電解1mol水轉(zhuǎn)移2mol電子，已知轉(zhuǎn)移電子為0.5mol，則電解水的物質(zhì)的量為0.25mol，其質(zhì)量為0.25mol×18g/mol=4.5g，
則電解后K₂SO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{100×10.00%}{100-4.5}$×100%=10.47%；
故答案為：10.47%．

點(diǎn)評 本題考查了電解池原理與應(yīng)用，注意根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷出電解池的陰陽級進(jìn)而判斷出電源的正負(fù)極是解題的關(guān)鍵，題目難度中等，注意串聯(lián)電路中各個(gè)電解池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同．