Question

15．在如圖用石墨作電極的電解池中，放入500mL含一種溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液進(jìn)行電解，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，B電極有無(wú)色氣體生成；當(dāng)溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出A電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重1.6g．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）A接的是電源的負(fù)極，B是該裝置陽(yáng)極，B電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
（2）寫(xiě)出電解時(shí)反應(yīng)的總離子方程式2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺．
（3）電解后溶液的pH為1；要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則需加入CuO，其質(zhì)量為2g．（假設(shè)電解前后溶液的體積不變）
（4）MnO₂可作超級(jí)電容器材料．用惰性電極電解酸性MnSO₄溶液可制得MnO₂，其陽(yáng)極的 電極反應(yīng)式是Mn²⁺+2H₂O-2e^-═MnO₂+4H⁺．．

Answer 1

分析 （1）電解質(zhì)溶液為藍(lán)色溶液，含有Cu²⁺，用石墨作電極電解觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，析出的紅色固體為Cu，則A為陰極，連接電源的負(fù)極，B為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B電極有無(wú)色氣體生成，溶液中水放電生成氫氣；
（2）電解時(shí)銅離子、水均放電，反應(yīng)生成Cu、氧氣與氫離子；
（3）計(jì)算Cu的物質(zhì)的量，根據(jù)電極反應(yīng)式計(jì)算生成氫離子物質(zhì)的量，計(jì)算溶液中氫離子濃度，再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算溶液pH；析出的物質(zhì)相當(dāng)于CuO，加入CuO可以使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，根據(jù)Cu元素守恒計(jì)算需要加入CuO的質(zhì)量；
（4）用惰性電極電解酸性MnSO₄溶液可制得MnO₂，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn²⁺失去電子轉(zhuǎn)化為MnO₂，由氧元素守恒可知有水參與反應(yīng)，配平書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）電解質(zhì)溶液為藍(lán)色溶液，含有Cu²⁺，用石墨作電極電解觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，析出的紅色固體為Cu，則A為陰極，連接電源的負(fù)極，B為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B電極有無(wú)色氣體生成，溶液中水放電生成氫氣，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：負(fù)；陽(yáng)；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）電解時(shí)銅離子、水均放電，反應(yīng)生成Cu、氧氣與氫離子，電解時(shí)反應(yīng)的總離子方程式：2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺；
（3）析出Cu的物質(zhì)的量為$\frac{1.6g}{64g/mol}$=0.025mol，由2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺可知，得到氫離子為0.025mol×2=0.05mol，則c（H⁺）=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，溶液pH=-lgc（H⁺）=1，
析出的物質(zhì)相當(dāng)于CuO，加入CuO可以使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，由Cu元素守恒可知，加入CuO為0.025mol，需要加入CuO的質(zhì)量為0.025mol×80g/mol=2g，
故答案為：1；CuO；2g；
（4）用惰性電極電解酸性MnSO₄溶液可制得MnO₂，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn²⁺失去電子轉(zhuǎn)化為MnO₂，由氧元素守恒可知有水參與反應(yīng)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-═MnO₂+4H⁺，
故答案為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-═MnO₂+4H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理、電解反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)、電解有關(guān)計(jì)算等，側(cè)重考查學(xué)生分析能力與計(jì)算能力，關(guān)鍵是明確電解工作原理，難度中等．