Question

4．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：

阳离子	Ag+   Na+
阴离子	NO3- SO42-   Cl-

如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极．接通电源，经过一端时间后，测得乙中C电极质量增加了27克．常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图如图2所示．据此回答下列问题：

（1）M为电源的负极（填写“正”或“负”），甲电解质为NaCl（填化学式）．
（2）计算电极f上生成的气体在标准状况下的体积：1.4L．
（3）写出乙烧杯的电解池反应4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（4）若电解后甲溶液的体积为25L，则该溶液的pH为12．
（5）要使丙恢复到原来的状态，应加入2.25 gH₂O．（填写化学式）

Answer 1

分析 （1）接通电源，经过一段时间后，测得乙中C电极质量增加了27克，说明C电极是阴极，连接C电极的电源电极为负极；C电极上质量增加，析出金属单质，所以乙装置中含有银离子，电解乙装置中电解质溶液，溶液的pH值减小，所以阳极上析出氢氧根离子，根据离子的放电顺序判断电解质；电解时，甲装置中溶液的pH值增大，说明阴极上氢离子放电，阳极上放电能力比氢氧根离子强的离子放电，据此判断电解质；
（2）电解硝酸银溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上银离子放电，同时生成硝酸，写出相应的电池反应式；
（3）根据电解方程式计算生成的氢氧化钠的浓度，进而计算溶液的pH；
（4）在燃料电极的正极上是氧气发生得电子的还原反应；
（5）电解硫酸钠溶液，实质电解水，加相应质量的水恢复原样，结合电子守恒计算．

解答 解：（1）接通电源，经过一段时间后，测得乙中C电极质量增加了27克，说明C电极是阴极，所以连接阴极的电极M是原电池的负极；电解时，甲装置中溶液的pH值增大，说明阳极上是放电能力大于氢氧根离子的离子放电，根据表格知，为氯离子，氯离子和银离子能生成沉淀，所以甲装置电解质溶液是氯化钠溶液；电解时，装置乙中pH值减小，说明阳极上是氢离子放电，溶液中含有的阴离子是含氧酸根离子，阴极上析出金属，所以含有银离子，该电解质溶液是硝酸银溶液．
故答案为：负；NaCl；  
（2）根据（1）推导知道甲溶液是氯化钠，乙溶液是硝酸银，丙溶液只能是硫酸钠，乙中c电极质量增加了，所以c电极是阴极，所以d是阳极，e是阴极，f是阳极，乙中C电极质量增加了27克，根据Ag+e^-=Ag，所以转移电子是$\frac{27g}{105g/mol}$=0.25mol，f电极反应为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，转移电子0.25mol，所以产生氧气是$\frac{1}{4}×0.25mol$×22.4L/mol=1.4L，故答案为：1.4L；
（3）乙溶液是硝酸银，电解硝酸银溶液的电解方程式为：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，故答案为：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（4）电解甲溶液的电极反应式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，当转移电子0.25mol，生成氢氧化钠的物质的量是0.25mol，所以氢氧化钠的浓度是：$\frac{0.25mol}{25L}$=0.01mol/L，所以溶液的pH=12，故答案为：12；
（5）丙溶液是硫酸钠，电解硫酸钠溶液实质是电解水，电解质在电解以后要想复原，符合的原则是：出什么加什么，所以要加入水才能复原，当转移电子0.25mol，消耗水的物质的量是$\frac{0.25mol×2}{4}$=0.125mol，质量是0.125mol×18g/mol=2.25g，故答案为：2.25g；H₂O．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，明确“C电极上质量的变化”的意思是解本题的关键，根据原电池和电解质各电极上发生反应的类型即可解答本题，难度不大．