Question

13．如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放109g5.51%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和200g10.00%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c电极质量增加．据此回答问题：
（1）电极b上发生的电极反应为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（2）电极b上生成的气体在标状况下的体积为5.6 L，此时甲烧杯中NaOH溶液的物质的量浓度为（设溶液的密度为1g/cm³）1.5mol/L．
（3）电极c的质量变化是32g，欲使电解后乙中的电解液恢复到起始状态，应该向溶液中加入适量的C（填字母编号）．
A．Cu（OH）₂       B．Cu₂O       C．CuCO₃      D．Cu₂（OH）₂CO₃
（4）其他条件不变，如果把乙装置改为电解精炼铜，则c电极的材料为精铜或纯铜，d电极的材料为粗铜．

Answer 1

分析 乙为足量的CuSO₄溶液，接通电源，经过一段时间后，乙中c电极质量增加，由此可知c为电解池的阴极，则d为阳极，M为负极，N为正极，a为阴极，
b为阳极，e为阴极，f为阳极，电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，结合电解规律和离子的放电顺序可解答该题．

解答 解：（1）甲为5.51%的NaOH溶液，b为阳极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极方程式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）丙为200g10.00%的K₂SO₄溶液，通电时为电解水，其中m（K₂SO₄）=200g×10.00%=20g，
接通电源，经过一段时间后，测得丙中K₂SO₄浓度为10.47%，设溶液的质量为m，则m×10.47%=20g，m=191g，电解水的质量为200g-191g=9g，n（H₂O）=0.5mol，
由2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑可知转移电子1mol电子，
电极b方程式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，转移1mol电子，生成0.25molO₂，体积为5.6L，
甲也为电解水的电解装置，应减少水9g，则电解后NaOH溶液的质量为109g-9g=100g，体积为0.1L，
又n（NaOH）=$\frac{109g×5.51%}{40g/mol}$=0.15mol，
则c（NaOH）=$\frac{0.15mol}{0.1L}$=1.5mol/L，
故答案为：5.6 L；1.5mol/L；
（3）电极c反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，转移1mol电子生成0.5molCu，质量为32g，
电解硫酸铜溶液时阳极生成氧气，阴极生成铜，则欲使电解后乙中的电解液恢复到起始状态，应该向溶液中加入适量的CuCO₃，
故答案为：32； C；
（4）把乙装置改为电解精炼铜，阴极应为纯铜，阳极为粗铜，故答案为：精铜或纯铜；粗铜．

点评 本题考查了原电池原理以及物质的量的有关计算，根据转移电子数相等来分析解答即可，难度不大，注意电极方程式的书写，为解答该题的关键．