Question

【題目】如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g5%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極．

（1）接通電源，經過一段時間后，測得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質量增加．據此回答問題：

①電源的N端為______極；

②電極b上發生的電極反應為______；

③電極b上生成的氣體在標準狀況下的體積：______；

④電極c的質量變化是______g；

⑤電解前后各溶液的pH值的變化（填“不變”、“變大”或“變小”）：甲溶液______，乙溶液______，丙溶液______；

（2）如果電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續進行，____（填“能”或“不能”），原因是_________。

Answer 1

【答案】正 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2.8L 16g 變大 變小 不變 能 銅全部析出，溶液變成稀硫酸，此時電解稀硫酸溶液

【解析】

乙中C電極質量增加，則c處發生的反應為：Cu2++2e-=Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負極，N為正極。丙中為K2SO4，相當于電解水，設電解的水的質量為x。由電解前后溶質質量相等有100×10%=(100-x)×10.47%，得x=4.5g，水的物質的量0.25mol。由方程式2H2O2H2↑+O2↑可知，電解2molH2O，轉移4mol電子，所以電解0.25mol水整個反應中轉移0.5mol電子，而整個電路是串聯的，故每個燒杯中的電極上轉移電子數是相等的，據此進行分析作答。

(1)①根據分析可知N端為正極；
②甲中為NaOH，相當于電解H2O，陽極b處為陰離子OH-放電，即4OH--4e-=2H2O+O2↑；
③轉移0.5mol電子，則生成O2為=0.125mol，標況下的體積為0.125mol×22.4L/mol=2.8L；
④Cu2++2e-=Cu，轉移0.5mol電子，則生成的m(Cu)=×64=16g；
⑤甲中相當于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大；乙中陰極為Cu2+放電，陽極為OH-放電，所以H+增多，故pH減小；丙中為電解水，對于K2SO4而言，其pH幾乎不變；
(2)銅全部析出，溶液變成稀硫酸，此時電解稀硫酸溶液。