Question

【題目】下圖一所示裝置中，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）圖一中的直流電源為一種性能優良的Al-Ag2O電池，其原理如圖二所示。該電池中鋁是負極，試寫出電池工作時的正極反應式__________________和電池的總化學反應方程式______________。

（2）接通電源后，經過一段時間后，測得丙中K2SO4質量分數為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；c電極上發生______反應（“氧化”或“還原”）；

②電極b上發生的電極反應為___________________；

③列式計算電極b上生產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是否發生變化（“增大”、“減小”或“不變”）

甲溶液_________；乙溶液_________；丙溶液______________。

Answer 1

【答案】 Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- 2Al+3Ag2O+2NaOH═2NaAlO2+6Ag+H2O 正 還原 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2.8L 16g 增大 減小 不變

【解析】(1)在Al-Ag2O電池中負極鋁上的電極反應式為2Al-6e-+4OH-═2AlO2-+2H2O，正極反應式為Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，總反應為2Al+3Ag2O+2NaOH═2NaAlO2+6Ag+H2O，故答案為：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；2Al+3Ag2O+2NaOH═2NaAlO2+6Ag+H2O；

(2)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，c為陰極，發生還原反應，故答案為：正極；還原；

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↑，故答案為：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，故答案為：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，故答案為：16；

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減小；丙中為電解水，對于K2SO4而言，其pH幾乎不變，故答案為：增大；減小；不變。