Question

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，经过一段时间后，测得丙中K₂SO₄浓度为10.47%，乙中d电极质量增加．据此回答问题：
（1）电源的N端为

 

极；
（2）电极f上发生的电极反应为

 

；
（3）电解前后各溶液的PH发生的变化（填增大，减小，不变）：
甲溶液

 

；乙溶液

 

；丙溶液

 

；
（4）列式计算电极a上生成的气体在标准状态下的体积：

 

；（有解题过程）
（5）电极d的质量变化是

 

g．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）乙中c电极质量增加，则d处发生的反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，即d处为阴极，由此可推出c为阳极，以此可确定其它电极和电源的正负极；
（2）f为阴极，生成氢气；
（3）甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大．乙中阴极为Cu²⁺放电，阳极为OH^-放电，所以H⁺增多，故pH减小．丙中为电解水，对于K₂SO₄而言，其pH几乎不变；
（4）设电解的水的质量为x．由电解前后溶质质量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol．由方程式2H₂+O₂═2H₂O可知，生成2molH₂O，整个反应中转化0.5mol电子，a即生成氧气，结合电子转移和电极方程式计算体积；
（5）Cu²⁺+2e^-=Cu，转移0.5mol电子，以此可计算质量变化．

解答： 解：（1）乙中d电极质量增加，应为电解池的阴极，发生Cu²⁺+2e^-=Cu，则N为负极，故答案为：负；
（2）f为阴极，发生还原反应生成氢气，电极方程式为2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（3）甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大；乙中阴极为Cu²⁺放电，阳极为OH^-放电，电解方程式为：2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，所以H⁺增多，故pH减小；丙中为电解水，对于K₂SO₄而言，其pH几乎不变，
故答案为：增大；减小；不变；
（4）丙中为K₂SO₄，相当于电解水，设电解的水的质量为x．由电解前后溶质质量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol．
由方程式2H₂+O₂═2H₂O可知，生成2molH₂O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，
电极a发生：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
则生成O₂为

0.5mol

4

=0.125mol，标况下的体积为0.125×22.4=2.8L，
故答案为：2.8L；
（5）整个电路是串联的，所以每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的，根据电极反应Cu²⁺+2e^-=Cu，可知转移0.5mol电子生成的m（Cu）=

0.5mol

2

×64g/mol=16g，故答案为：16．

点评：本题为电化学知识的综合应用，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，要注意三个电解池为串联电路，各电极上得失电子的数目相等．做题时要正确写出电极方程式，准确判断两极上离子的放电顺序．