Question

【題目】下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 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

【答案】 正 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 水減少的質量：100g×(1－)＝4.5g 生成O2體積： ××22.4L·mol-1=2.8L 16 堿性增大，因為電解后，水量減少，溶液中NaOH濃度增大 酸性增大，因為陽極上OH－生成O2，溶液中H＋離子濃度增加 酸堿性大小沒有變化，因為K2SO4是強酸強堿鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性 能繼續進行，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乙杯中c質量增加，說明Cu沉積在c電極上，電子是從b-c移動，M是負極，N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，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，則生成O2為0.5/4=0.125mol，標況下的體積為0.125×22.4=2.8L；
④整個電路是串聯的，所以每個燒杯中的電極上轉移電子數是相等的，根據電極反應：Cu2++2e-=Cu，可知轉移0.5mol電子生成的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，電解方程式為：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，所以H+增多，故pH減��；丙中為電解水，對于K2SO4而言，其pH幾乎不變；
(2)當銅全部析出時，溶液中仍有電解質硫酸，可以繼續電解，故答案為：可以； 銅全部析出，可以繼續電解H2SO4，有電解液即可電解。