Question

7．将由Na⁺、Ba²⁺、Cu²⁺、SO₄^2-、Cl^-组合形成的三种强电解质溶液，分别装入下图装置中的甲、乙、丙三个烧杯中进行电解，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．常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系如右上图（忽略因气体溶解带来的影响）．据此回答下列问题：
（1）写出乙烧杯中发生反应的化学方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+H₂SO₄；
（2）电极f上发生的电极反应为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）若经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了8g，要使丙烧杯中溶液恢复到原来的状态，应进行的操作是向丙烧杯中加入水2.25g．

Answer 1

分析 乙中c电极质量增加，说明c属于阴极，所以d是阳极，则M是负极，N是正极，f是阳极，e是阳极，b是阳极，a是阴极，根据电解后溶液pH的变化可知甲中的电解质是NaCl，乙中的电解质是CuSO₄，丙中的电解质是Na₂SO₄，根据电解池的工作原理结合电极反应式进行计算即可．

解答 解：乙中c电极质量增加，说明c属于阴极，所以d是阳极，则M是负极，N是正极，f是阳极，e是阳极，b是阳极，a是阴极，根据电解后溶液pH的变化可知甲中的电解质是NaCl，乙中的电解质是CuSO₄，丙中的电解质是Na₂SO₄，
（1）乙烧杯为电解硫酸铜溶液，反应的总反应式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+H₂SO₄，
故答案为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+H₂SO₄；       
（2）丙为电解硫酸钠溶液，f为阳极，电极f上发生的电极反应为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）c电极质量增加了8g，为Cu，n（Cu）=$\frac{8g}{64g/mol}$=0.125mol，转移0.25mol电子，
丙中发生2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑，转移0.25mol电子应消耗0.125mol水，质量为0.125mol×18g/mol=2.25g，应加入2.25g水可恢复到原来的浓度，
故答案为：向丙烧杯中加入水2.25g．

点评 本题考查电解池的工作原理知识，注意电解中最关键的是准确判断出电极上离子的放电顺序，在判断电解产物时，首先判断阳极电极材料．如果是活性电极，则电极本身失去电子．如果是惰性电极，则溶液中的阴离子失去电子，而阴极是溶液中的阳离子得到电子，所以需要熟练记住常见离子的放电顺序．