Question

9．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如表所示：

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，经过一段时间后，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的关系如图2．

据此回答下列问题：
（1）M为电源的负极（填写“正”或“负”），甲、乙电解质分别为NaCl、AgNO₃（填写化学式）．
（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总反应方程式：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（4）要使丙恢复到原来的状态，应加入2.25克（填质量）的H₂O．（填写化学式）

Answer 1

分析 （1）根据乙中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M电极为负极；根据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，又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）根据丙中pH值不变，说明为电解水型，为硫酸钠或硝酸钾溶液，f为阳极，反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂结合电路上电子守恒计算；
（3）乙中电解AgNO₃溶液的反应为：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（4）根据电解质在电解以后要想复原，符合的原则是：出什么加什么，丙为硫酸钠或硝酸钾溶液，实质上为电解水结合电路上电子守恒计算．

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；
由图2可知，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NaCl溶液；
因为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，由图2可知，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，该电解质溶液是AgNO₃溶液，
故答案为：负；NaCl；AgNO₃；  
（2）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，丙中pH值不变，说明为电解水型，为硫酸钠或硝酸钾溶液，电极f为阳极，反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂，所以生成标准状况下的体积为：$\frac{0.25mol}{4}$×22.4L/mol=1.4L，故答案为：1.4L；
（3）乙中电解AgNO₃溶液的反应为：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，故答案为：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（4）丙为硫酸钠或硝酸钾溶液，实质上为电解水，转移电子0.25mol时，2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，消耗水的物质的量为0.125mol，质量为0.125mol×18g/mol=2.25g，故答案为：2.25；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．