Question

4．在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極質(zhì)量增加2.16g．試回答下列問題．
（1）電源中X電極為直流電源的負極．
（2）pH變化：A：增大，B：減小，C：不變．（填“增大”、“減小”或“不變”）
（3）通電5min時，B中共收集224mL （標準狀況下） 氣體，溶液體積為200mL，則通電前CuSO₄溶液的物質(zhì)的量濃度為0.025mol/L（假設電解前后溶液體積無變化）．
（4）若A中KCl足量且溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH為13（假設電解前后溶液體積無變化）．

Answer 1

分析 （1）由銅電極的質(zhì)量增加，則Cu電極為陰極，可知X為電源的負極；
（2）A中電解氯化鉀得到氫氧化鉀溶液，B中電解硫酸銅溶液生成硫酸，pH減小，根據(jù)C中電極反應判斷；
（3）根據(jù)電極反應及電子守恒來計算；
（4）根據(jù)A中的電極反應及與C中轉(zhuǎn)移的電子守恒來計算．

解答 解：（1）由銅電極的質(zhì)量增加，發(fā)生Ag⁺+e^-═Ag，則Cu電極為陰極，Ag為陽極，Y為正極，可知X為電源的負極，故答案為：負；
（2）A中電解氯化鉀得到氫氧化鉀溶液，pH增大，B中電解硫酸銅溶液生成硫酸，溶液中氫離子濃度增大，pH減小，C中陰極反應為Ag⁺+e^-═Ag，陽極反應為Ag-e^-═Ag⁺，溶液濃度不變，則pH不變，
故答案為：增大；減小；不變；
（3）C中陰極反應為Ag⁺+e^-═Ag，n（Ag）=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，則轉(zhuǎn)移的電子為0.02mol，B中陽極反應為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，則轉(zhuǎn)移0.02mol電子生成氧氣為0.005mol，其體積為0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，
則在陰極也生成112mL氣體，由2H⁺+2e^-═H₂↑，則氫氣的物質(zhì)的量為0.005mol，該反應轉(zhuǎn)移的電子為0.01mol，
則Cu²⁺+2e^-═Cu中轉(zhuǎn)移0.01mol電子，所以Cu²⁺的物質(zhì)的量為0.005mol，通電前c（CuSO₄）=$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025 mol•L^-1；
故答案為：0.025mol/L；
（4）由A中發(fā)生2KCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Cl₂↑～2e^-，
由電子守恒可知，轉(zhuǎn)移0.02mol電子時生成0.02molKOH，忽略溶液體積的變化，
則c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol•L^-1，溶液pH=13，
故答案為：13．

點評 本題考查電解原理，明確Cu電極的質(zhì)量增加是解答本題的突破口，并明確發(fā)生的電極反應及電子守恒即可解答，注意計算時電子守恒的應用，題目難度中等．