Question

【題目】在如圖用石墨作電極的電解池中，放入500mL含—種溶質(zhì)的某藍(lán)色硫酸鹽溶液進行電解，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，B電極有無色氣體生成。請回答下列問題：

（1）寫出電解時反應(yīng)的總離子方程式____________________。

（2）若當(dāng)溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出A電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重6g。電解后溶液的pH為_____________。要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則需加入_____________，其質(zhì)量為_____________g。（假設(shè)電解前后溶液的體積不變）

（3）若原溶液為1L K2SO4、CuSO4的混合溶液，且c （SO42-) =2.0mol/L；如圖裝置電解，當(dāng)兩極都收集到22.4L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時，停止電解。則原溶液中的c(K+)=_____________。

Answer 1

【答案】2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ pH=l CuO (或 CuCO3) 2 (或 3.1) c(K+) =2moI/L

【解析】

（1）根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷A、B的電極名稱，并寫出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)式；

（2）根據(jù)電池反應(yīng)式中銅與氫離子的關(guān)系式計算氫離子的物質(zhì)的量，從而確定溶液的pH值；根據(jù)電池反應(yīng)式電解出的物質(zhì)判斷并計算析出物質(zhì)的質(zhì)量；

（3）根據(jù)電解時陰陽極上得失電子守恒計算銅的物質(zhì)的量，從而算出銅離子的濃度，根據(jù)溶液中陰陽離子的電荷守恒計算鉀離子的濃度。

電解硫酸鹽時，溶液中氫氧根離子放電能力大于硫酸根離子，所以在陽極上析出氧氣，根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷，在陰極上析出銅，所以B極是陽極；陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣，電極反應(yīng)式為4OH--4e-=2H2O+O2↑；根據(jù)實驗現(xiàn)象知，溶液中銅離子得電子變成銅單質(zhì)析出，氫氧根離子失電子變成水和氧氣，所以其電池反應(yīng)式為2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，

故答案為：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。

（2）2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+

128g 4mol

1.6g 0.05mol

c（H+）=0.05mol÷0.5L=0.1mol/L，故pH=1；

取出A電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重1.6g，這說明析出的銅質(zhì)量是1.6g，物質(zhì)的量是0.025mol，要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則需加入CuO或CuCO3，其質(zhì)量為0.025mol×80g/mol＝2.0g或0.025mol×124g/mol＝3.1g，

故答案為：pH=1；CuO或CuCO3；2或3.1。

（3）電解時陽極上析出氧氣，陰極上析出氫氣和銅，22.4L氣體的物質(zhì)的量為1mol，根據(jù)電解時陰陽極上得失電子守恒，列關(guān)系式為：n（H2）×2+n（Cu）×2=n（O2）×4，1mol×2+n（Cu）×2=1mol×4，n（Cu）=1mol，故c（Cu2+）=1mol/1mol/L，

根據(jù)溶液中陰陽離子的電荷守恒列關(guān)系式為：c（Cu2+）×2+c（K+）×1=c（SO42-）×2，所以c（K+）=2mol/L，

故答案為：2mol/L。