Question

【题目】在如图用石墨作电极的电解池中，放入500mL含—种溶质的某蓝色硫酸盐溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成。请回答下列问题：

（1）写出电解时反应的总离子方程式____________________。

（2）若当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量、电极增重6g。电解后溶液的pH为_____________。要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入_____________，其质量为_____________g。（假设电解前后溶液的体积不变）

（3）若原溶液为1L K2SO4、CuSO4的混合溶液，且c （SO42-) =2.0mol/L；如图装置电解，当两极都收集到22.4L气体（标准状况）时，停止电解。则原溶液中的c(K+)=_____________。

Answer 1

【答案】2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ pH=l CuO (或 CuCO3) 2 (或 3.1) c(K+) =2moI/L

【解析】

（1）根据实验现象判断A、B的电极名称，并写出电极反应式及电池反应式；

（2）根据电池反应式中铜与氢离子的关系式计算氢离子的物质的量，从而确定溶液的pH值；根据电池反应式电解出的物质判断并计算析出物质的质量；

（3）根据电解时阴阳极上得失电子守恒计算铜的物质的量，从而算出铜离子的浓度，根据溶液中阴阳离子的电荷守恒计算钾离子的浓度。

电解硫酸盐时，溶液中氢氧根离子放电能力大于硫酸根离子，所以在阳极上析出氧气，根据实验现象判断，在阴极上析出铜，所以B极是阳极；阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气，电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑；根据实验现象知，溶液中铜离子得电子变成铜单质析出，氢氧根离子失电子变成水和氧气，所以其电池反应式为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，

故答案为：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。

（2）2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+

128g 4mol

1.6g 0.05mol

c（H+）=0.05mol÷0.5L=0.1mol/L，故pH=1；

取出A电极，洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g，这说明析出的铜质量是1.6g，物质的量是0.025mol，要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入CuO或CuCO3，其质量为0.025mol×80g/mol＝2.0g或0.025mol×124g/mol＝3.1g，

故答案为：pH=1；CuO或CuCO3；2或3.1。

（3）电解时阳极上析出氧气，阴极上析出氢气和铜，22.4L气体的物质的量为1mol，根据电解时阴阳极上得失电子守恒，列关系式为：n（H2）×2+n（Cu）×2=n（O2）×4，1mol×2+n（Cu）×2=1mol×4，n（Cu）=1mol，故c（Cu2+）=1mol/1mol/L，

根据溶液中阴阳离子的电荷守恒列关系式为：c（Cu2+）×2+c（K+）×1=c（SO42-）×2，所以c（K+）=2mol/L，

故答案为：2mol/L。