Question

（15分）下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100g 10.00%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列式計算電極b上生成的氣體在標準狀態下的體積：                         ；

④電極c的質量變化是               g；

⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發生變化，簡述其原因：

  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，為什么？

                                                                   

Answer 1

（1）①正極  

     ②4OH^－-4e^－=2H₂O + O₂↑。

     ③2.8L 

     ④16g 

     ⑤甲增大，因為相當于電解水；乙減小，OH^－放電， H^＋增多。丙不變，相當于電解水。

(2)可以  因為CuSO₄溶液已轉變為H₂SO₄溶液，反應也就變為水的電解反應

【解析】（1）①乙中C電極質量增加，則c處發生的反應為：Cu^2＋+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xg。由電解前后溶質質量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故為0.25mol。由方程式2H₂+O₂ 2H₂O可知，生成2molH₂O，轉移4mol電子，所以整個反應中轉化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。

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0.5/4=0.125mol，標況下的體積為0.125×22.4=2.8L。

④Cu^2＋+2e^－=Cu，轉移0.5mol電子，則生成的m(Cu)=0.5/2 ×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Cu^2＋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，可以繼續電解H₂SO₄，有電解液即可電解。