Question

8．在图均用石墨作电极的电解池中，甲池中为500mL含某一溶质的蓝色溶液，乙池中为500mL稀硫酸，闭合K₁，断开K₂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；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1.6g．请回答下列问题：
（1）B电极发生反应的电极反应式4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
C电极发生反应的电极反应式2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）甲池电解时反应的离子方程式2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
（3）甲池电解后溶液的pH为1，要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入CuO，其质量为2g．（假设电解前后溶液的体积不变）
（4）请你设计实验确定甲池原溶液中可能含有的酸根离子，要求：提出两种可能的假设，分别写出论证这两种假设的操作步骤、实验现象和实验结论
①假设一：硫酸根离子，取少量的待测液于试管中，滴加一定量的盐酸无明显现象，继续滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀产生则证明原溶液中有SO₄^2-；
②假设二：硝酸根离子，取少量待测液于试管中，滴加浓硫酸，再撒入铜粉，若有红棕色气体产生，则证明含有硝酸根离子．
（5）若再将K₁断开，闭合K₂，灵敏电流计中指针是否会发生偏转？理由是什么？

Answer 1

分析 （1）A电极表面有红色的固态物质生成，所以A电极是阴极，B电极有无色气体生成，所以B是阳极，所以C是阴极，该电极产生的气体是氢气，D电极是阳极，该极上产生的是氧气，所以q是正极，p是负极，根据电极上离子的放点规律书写电极反应式；
（2）电解硫酸铜生成硫酸、铜和氧气，据此回答；
（3）根据生成的铜的量计算生成硫酸的量，进而计算pH，电解质复原的方法：出什么加什么；
（4）因为可溶性盐，电解时得O₂，酸根只有常见的SO₄^2-和NO₃^-，应从这两个角度去鉴定；
（5）再将K₁断开，闭合K₂，电流计指针发生偏转，形成氢氧燃料电池，通氧气的是正极，发生得电子的还原反应．

解答 解：A电极表面有红色的固态物质生成，所以A电极是阴极，B电极有无色气体生成，所以B是阳极，所以C是阴极，该电极产生的气体是氢气，D电极是阳极，该极上产生的是氧气，所以q是正极，p是负极，
（1）电解过程中，B是阳极，电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，乙池C电极是阴极，该电极发生反应的电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）电解硫酸铜生成硫酸、铜和氧气，甲池电解时反应的离子方程式为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；
（3）取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极质量增重1.6g，即生成金属铜的物质的量是0.025mol，根据2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
生成硫酸中氢离子的物质的量是0.05mol，所以氢离子浓度是$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，pH=1，电解质复原的方法：出什么加什么，要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加，0.025mol的氧化铜，质量是2g，故答案为：1；CuO；2；
（4）根据两极上的现象，可以推知电解的是可溶性的铜盐溶液，阴离子可以是SO₄^2-或NO₃^?，故答案为：取少量的待测液于试管中，滴加一定量的盐酸无明显现象，继续滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀产生则证明原溶液中有SO₄^2-；
①硫酸根离子的检验方法：取少量的待测液于试管中，滴加一定量的盐酸无明显现象，继续滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀产生则证明原溶液中有SO₄^2-，
故答案为：硫酸根离子，取少量的待测液于试管中，滴加一定量的盐酸无明显现象，继续滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀产生则证明原溶液中有SO₄^2-；
②硝酸根离子，取少量待测液于试管中，滴加浓硫酸，再撒入铜粉，若有红棕色气体产生，则证明含有硝酸根离子，
故答案为：硝酸根离子，取少量待测液于试管中，滴加浓硫酸，再撒入铜粉，若有红棕色气体产生，则证明含有硝酸根离子；
（5）再将K₁断开，闭合K₂，电流计指针发生偏转，形成氢氧燃料电池，故答案为：K₁断开，闭合K₂，乙池形成了H₂、O₂的燃料电池，从而产生电流．

点评 本题综合考查学生原电池和电解池的工作原理以及电极反应式的书写和计算知识，属于综合知识的考查，知识的归纳和整理是关键，难度不大．