Question

17．在图均用石墨作电极的电解池中，甲装置中为500mL含某一溶质的蓝色溶液，乙装置中为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6.4g．
请回答下列问题：
（1）B电极发生的电极反应为2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺；C电极发生的电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）甲装置电解时发生反应的离子方程式为Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O₂↑+Cu↓+4H⁺．
（3）甲装置电解后溶液的c（H⁺）为0.8mol/L，要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入CuO或CuCO₃（填化学式），其质量为8或12.4g．（假设电解前后溶液的体积不变）

Answer 1

分析 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，说明A电极上析出Cu，则该电解质溶液中可溶性铜盐，B电极有无色气体生成，说明B电极上有氧气生成，则该可溶性铜盐为含氧酸盐；则X是正极、Y是负极，
（1）B电极上有无色气体生成，应该是氧气，则B电极上水失电子生成氧气和氢离子；C电极是阴极，C电极上氢离子放电生成氢气；
（2）甲装置中阳极上水失电子生成氧气和氢离子，阴极上铜离子放电生成铜；
（3）电解过程中溶液中c（H⁺）增大，根据铜和氢离子之间关系式计算c（H⁺）；
要使电解质溶液恢复到原状，应该采用析出什么加入什么的方法．

解答 解：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，说明A电极上析出Cu，则该电解质溶液中可溶性铜盐，B电极有无色气体生成，说明B电极上有氧气生成，则该可溶性铜盐为含氧酸盐；则X是正极、Y是负极，
（1）B电极上有无色气体生成，应该是氧气，则B电极上水失电子生成氧气和氢离子，则B电极反应式为2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺；C电极是阴极，C电极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为 2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺； 2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）甲装置中阳极上水失电子生成氧气和氢离子，阴极上铜离子放电生成铜，电池反应离子方程式为 Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O₂↑+Cu↓+4H⁺，故答案为：Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O₂↑+Cu↓+4H⁺；
（3）当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，A电极增重6.4g，则n（Cu）=$\frac{6.4g}{64g/mol}$=0.1mol，根据Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O₂↑+Cu↓+4H⁺知n（H⁺）=4n（Cu）=4×0.1mol=0.4mol，c（H⁺）=$\frac{0.4mol}{0.5L}$=0.8mol/L；
电解过程中，阳极上生成氧气、阴极上生成Cu，相当于析出CuO，根据析出什么加入什么原则，要使溶液恢复原状应该加入CuO或碳酸铜，根据Cu原子守恒得n（CuO）=n（CuCO₃）=n（Cu）=0.1mol，m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g，m（CuCO₃）=0.1mol×124g/mol=12.4g，
故答案为：0.8mol/L；Cu或CuCO₃；8或12.4．

点评 本题考查电解原理，侧重考查学生分析计算能力，正确判断阴阳极及各个电极发生的反应是解本题关键，易错点是（3）题有关计算，注意加入碳酸铜也可以使溶液恢复原状．