Question

（12分）如下图，通电5 min后，电极5质量增加2.16 g，回答：

(1)电源：a是________极，b是________极；A池电极反应，电极1：__________；
电极2：____________________________________________________________。
C池电极反应，电极5：________________________________________________；
电极6：______________________________________________________________。
（2）如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)，且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu^2＋的物质的量浓度为________。

Answer 1

(1)负　正　2H^＋＋2e^－===H₂↑　2Cl^－－2e^－===Cl₂↑　2Ag^＋＋2e^－===2Ag　Cu－2e^－===Cu^2＋
(2)0.025 mol/L

试题分析：（1）通电5 min后，电极5质量增加2.16 g，这说明电极5是阴极，所以电极是阳极。则b是电源的正极，a是电源的负极。因此电极1是阴极，氢离子放电生成氢气，电极反应式是2H^＋＋2e^－===H₂↑。电极2是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电极反应式是2Cl^－－2e^－===Cl₂↑。C装置中电极5是阴极，溶液中的银离子放电，电极反应式是2Ag^＋＋2e^－===2Ag。电极6是阳极，但电极是铜电极，所以铜失去电子，电极反应式是Cu－2e^－===Cu^2＋。
（2）电极5生成银的质量是2.16g，物质的量是0.02mol，转移0.02mol电子。B池中共收集到224 mL气体(标准状况)，则气体的物质的量是0.01mol。如果气体全部是氧气，则转移电子是0.04mol。显然电子的得失不守恒，所以生成的气体中还含有氢气。根据电子的得失守恒可知，阳极生成氧气的物质的量是0.02mol÷4=0.005mol，所以阴极生成的氢气是0.01mol-0.005mol=0.005mol。则阴极析出的铜的物质的量是（0.02mol-0.005mol×2）÷2=0.005mol，因此电解硫酸铜溶液的物质的量浓度是0.005mol÷0.2L="0.025" mol/L。
点评：该题的难点在（2）问，需要利用电子守恒，通过讨论得出阴极还有氢气生成，最后再通过电子的守恒计算即可，属于中等难度的试题。