Question

如图所示装置，通电5min后，第③极增重2.16g，同时在A池中收集到224mL气体（标准状况下）．
请回答下列问题：

（1）E为

 

极；
（2）第②极上产生的气体是

 

，物质的量为

 

；
（3）写出第①极上发生反应的电极反应式：

 

；
（4）设A池中原混合液的体积为200mL，则通电前A池中原混合液中Cu²⁺的物质的量浓度为

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）通电5min后，第③极增重，所以第③极是阴极，④为阳极，则F是电源正极，E为电源负极；
（2）第②极是阳极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，据此写出电极反应式，根据转移电子数相等计算阳极上生成的氧气，从而确定阴极上也有气体生成，根据阴极上转移的电子计算生成气体的体积；
（3）通电5min后，第③极增重，所以第③极是阴极，④为阳极，则F是电源正极，E为电源负极，①为阴极，②为阳极，①电极上阳极电子守恒分析，溶液中铜离子得到电子析出铜，氢离子得到电子生成氢气；
（4）根据阴阳极上转移电子守恒计算铜转移的电子，再根据铜和转移电子之间的关系式计算硫酸铜的物质的量浓度．

解答： 解：（1）通电5min后，第③极增重，所以第③极是阴极，则F是电源正极，E为电源负极；
故答案为：负；
（2）第②极是阳极，A中阳极上氢氧根离子放电生成氧气，其电极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
第③极反应为Ag⁺+e^-=Ag，n（Ag）=

2.16g

108g/mol

=0.02mol，则转移的电子为0.02mol，
A池中阳极反应为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，则转移0.02mol电子生成氧气为0.005mol；
故答案为：O₂，0.005mol；
（3）A池中阳极反应为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，则转移0.02mol电子生成氧气为0.005mol，其体积为0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL＜224mL，所以在阴极上含有气体生成，在阴极也生成112mL气体，由2H⁺+2e^-=H₂↑，则氢气的物质的量为0.005mol，其体积是0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，阴极电极应为：Cu²⁺+2e^-=Cu 2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu 2H⁺+2e^-=H₂↑；
（4）由（3）分析计算可知溶液中铜离子全部放电，Cu²⁺+2e^-=Cu中转移0.01mol电子，所以Cu²⁺的物质的量为0.005mol，通电前c（CuSO₄）=

0.005mol

0.2L

=0.025 mol?L^-1，故答案为：0.025 mol?L^-1．

点评：本题考查电解原理，明确Cu电极的质量增加是解答本题的突破口，并明确发生的电极反应及电子守恒即可解答，难度中等．