Question

7．如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和l00g 10.00%的K₂SO₄溶液．电极均为石墨电极．
接通电源，经过一段时间后，测得e电极上收集到气体在标准状况下体积为4.48L，乙中c电极质量增加．据此回答问题：
（1）电源的N端为正极，电极b上发生的电极反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（2）电解前后甲溶液 pH变大；乙溶液 pH变小；丙溶液 pH不变．（填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）电极b上生成的气体在标准状况下的体积2.24L；电极c的质量变化是12.8g．
（4）写出乙溶液中的电解反应的化学方程式：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，需加入CuO（填物质化学式）16g可使该电解质溶液复原．

Answer 1

分析 该装置是电解池，接通电源，经过一段时间后，乙中c电极质量增加，说明C电极是电解池阴极，则d电极是阳极，连接电解池阳极的原电池电极是正极，则N为正极，M为负极；
（1）根据以上分析判断；电解氢氧化钠溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气；
（2）甲中电解氢氧化钠溶液即是电解水；乙中电解硫酸铜溶液生成硫酸；丙中电解硫酸钾溶液即是电解水；
（3）e电极上收集到气体在标准状况下体积为4.48L，e为阴极，其电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，b为阳极，其反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，电极c为阴极，电极反应为：2Cu²⁺+2e^-=Cu，根据转移电子守恒计算；
（4）电解硫酸铜溶液生成硫酸和氧气、Cu，根据溶液中减少的元素判断所加物质，结合电子守恒计算．

解答 解：该装置是电解池，接通电源，经过一段时间后，乙中c电极质量增加，说明C电极是电解池阴极，则d电极是阳极，连接电解池阳极的原电池电极是正极，则N为正极，M为负极；
（1）根据以上分析N是原电池正极，电解氢氧化钠溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案为：正；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）甲中电解氢氧化钠溶液即是电解水，水的量减少，溶液的体积减小，氢氧化钠的浓度增大，则pH变大；乙中电解硫酸铜溶液生成硫酸，溶液酸性增强，则pH减小；丙中电解硫酸钾溶液即是电解水，溶液显中性，pH不变；
故答案为：增大；减小；不变；
（3）e电极上收集到气体在标准状况下体积为4.48L，e为阴极，其电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，生成4.48L氢气，其的物质的量为0.2mol，则转移电子为0.4mol，b为阳极，其反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，由电子守恒可知，生成氧气为0.1mol，其体积为2.24L；电极c为阴极，电极反应为：2Cu²⁺+2e^-=Cu，由电子守恒可知，生成Cu为0.2mol，其质量为12.8g；
故答案为：2.24L；12.8；
（4）电解硫酸铜溶液生成硫酸和氧气、Cu，其电解方程式为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；溶液中减少的元素为Cu和O元素，所以要是电解质溶液复原需加CuO，转移电子为0.4mol，则CuO为0.2mol，其质量为16g；
故答案为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；CuO；16．

点评 本题考查了电解池原理的应用，注意根据电解池电极上发生的现象来判断阴阳极和原电池的正负极，再结合电子守恒分析解答，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．