Question

惰性电极电解NaCl溶液或CuSO₄溶液都得到三种产物A、B、C，各物质之间的转化关系如图1所示（图中参与反应和生成的水都已略去）．已知甲是短周期元素的单质，它是日常生活中常用的包装材料．回答下列问题：

（1）若电解的是NaCl溶液：
①甲与A反应的化学方程式是

 

．
②A与B反应的离子方程式是

 

．
③常温下，若电解100mL 0.1mol/L NaCl溶液，阴、阳两极各产生112mL气体（标准状况），则所得溶液的pH为

 

（忽略反应前后溶液的体积变化及气体溶于水的影响）．
（2）若电解的是CuSO₄溶液，加热时，A的浓溶液可与B发生反应：
①A的浓溶液与B反应过程中，A的浓度随时间变化的图象正确是如图2所示

 

．
②E的化学式是

 

；电解时阳极的电极反应式是

 

．
③电解后CuSO₄溶液的pH值

 

，（增大、减小或不变）简述其原因：

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，A+B=E+NaCl，说明AB为氢氧化钠和氯气，C为H₂，甲是短周期元素的单质，和碱溶液反应，它是日常生活中常用的包装材料判断为Al，确定A为NaOH，B为Cl₂，则甲与A的反应是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）若电解的是CuSO₄溶液，生成的产物为铜、氧气和硫酸，加热时，A的浓溶液可与B发生反应说明A为H₂SO₄（浓），B为Cu，C为O₂，E为SO₂，甲是短周期元素的单质，和稀硫酸溶液反应生成氢气，它是日常生活中常用的包装材料判断为Fe．

解答： 解：（1）电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，A+B=E+NaCl，说明A、B为氢氧化钠和氯气，C为H₂，甲是短周期元素的单质，和碱溶液反应，它是日常生活中常用的包装材料判断为Al，确定A为NaOH，B为Cl₂，则甲与A的反应是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
①甲与A反应的化学方程式是铝和氢氧化钠溶液的反应，反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
②A与B反应是氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水．反应的离子方程式是：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
③常温下，若电解100mL 0.1mol/L NaCl溶液，阴、阳两极各产生112mL气体（标准状况）物质的量为0.005mol，电解NaCl的总反应方程式为2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂+Cl₂↑
则n（OH^-）=2n（Cl₂）=0.01mol
c（OH^-）=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L；
c（H⁺）=

Kw

c(OH-)

=

10-14

0.1mol/L

=10^-13mol/L，
则所得溶液的pH为13，
故答案为：13；
（2）若电解的是CuSO₄溶液，生成的产物为铜、氧气和硫酸，加热时，A的浓溶液可与B发生反应说明A为H₂SO₄（浓），B为Cu，C为O₂，E为SO₂；
①A的浓溶液与B反应过程中，是浓硫酸和铜的反应，随浓度减小变化为稀硫酸后，铜和稀硫酸不发生反应，A的浓度随时间变化的图象是开始浓度减小，最后浓度不变，故答案为：A；
②E是铜和浓硫酸加热的反应，反应生成二氧化硫、水和硫酸铜，所以E为SO₂，电解时阳极的电极反应式是氧氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案为：SO₂；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
③电解后CuSO₄溶液反应的化学方程式为2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，溶液的pH值减小，电解过程中阳极氢氧根离子放电生成氧气，水的电离平衡被破坏，水的电离正向进行，氢离子浓度增大，溶液pH减小，
故答案为：减小；电解过程中阳极氢氧根离子放电生成氧气，水的电离平衡被破坏，水的电离正向进行，氢离子浓度增大，溶液pH减小．

点评：本题考查了电解原理的分析应用，主要是流程转化关系的分析判断，电解过程中电极反应，电子守恒的计算应用时解题关键，题目难度中等．