Question

5．现有500mLK₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，其中c（SO₄^2-）=0.4mol/L，用A作电极电解该溶液，通电一段时间后停止（假设电解后溶液体积不发生变化）．
（1）若A是石墨，两极各收集到2.24L气体（标准状况）．
①阳极电极反应式是4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-．
②阴极处的实验现象是石墨电极上有红色物质析出，电极上有气泡产生．
③溶液中c（K⁺）=0.4mol/L．
④电解后c（H⁺）=0.4mol/L．
（2）若A是质量相等的铜，反应后两极质量相差为3.2g．
①阴极电极反应式是Cu²⁺+2e^-→Cu．
②阳极质量变化量是1.6g．

Answer 1

分析 （1）电解0.5LK₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，阳极发生的反应为：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，阴极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，
两极均收集到2.24L（标况）气体，即均生成0.1mol的气体，阳极生成0.1mol氧气说明转移了0.4mol电子，而阴极上生成的0.1molH₂只得到了0.2mol电子，所以剩余0.2mol电子由铜离子获得，且溶液中有0.1mol铜离子，c（SO₄^2-）=0.4mol/L，有0.2molSO₄^2-，据电荷守恒分析；
（2）若A是质量相等的铜，该池相当于电镀池，反应后两极质量相差为3.2g，则阳极质量减少1.6g，阴极质量增加1.6g，据此分析．

解答 解：（1）①电解0.5LK₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，阳极发生的反应为：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，故答案为：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-；
②阴极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，现象为石墨电极上有红色物质析出，电极上有气泡产生，
故答案为：石墨电极上有红色物质析出，电极上有气泡产生；
③两极均收集到2.24L（标况）气体，即均生成0.1mol的气体，阳极生成0.1mol氧气说明转移了0.4mol电子，而阴极上生成的0.1molH₂只得到了0.2mol电子，所以剩余0.2mol电子由铜离子获得，且溶液中有0.1mol铜离子，c（SO₄^2-）=0.4mol/L，有0.2molSO₄^2-，据电荷守恒，钾离子物质的量为0.2mol，所以其浓度为0.4mol/L，故答案为：0.4mol/L；
④阳极发生的反应为：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，阴极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，当阴极上铜离子放电完成后，相当于电解水，所以氢离子物质的量增大的量是阴极上铜离子放电时阳极上反应消耗的氢氧根离子的物质的量，溶液中有0.1mol铜离子，消耗氢氧根离子物质的量为0.2mol，氢离子浓度为$\frac{0.2mol}{0.5L}$=0.4mol/L，故答案为：0.4mol/L；
（2）①若A是质量相等的铜，该池相当于电镀池，阴极上铜离子放电生成Cu，电极反应式为Cu²⁺+2e^-→Cu，故答案为：Cu²⁺+2e^-→Cu；
②若A是质量相等的铜，该池相当于电镀池，反应后两极质量相差为3.2g，则阳极质量减少1.6g，阴极质量增加1.6g，故答案为：1.6g．

点评 本题考查了电解池和电镀池的相关知识，做题时要注意根据电极反应现象以及电荷守恒等等，题目难度不大．