Question

6．A、B、C三種強電解質，它們在水中電離出的離子如表所示：

陽離子	Na+、K+、Cu2+
陰離子	SO${\;}_{4}^{2-}$、OH-

如圖1中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，電極均為石墨電極．接通電源，經過一段時間后，測得乙中c電極質量增加了16g．常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關系如圖2．據(jù)此回答下列問題：

（1）電極b上發(fā)生的電極反應為4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑．
（2）寫出乙燒杯的電解池總反應化學方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
（3）用惰性電極電解B溶液，當陽離子濃度下降至一半時停止通電，加入下列物質不能使該溶液恢復至起始狀態(tài)的是C．
A、CuO  B、CuO  C、Cu（OH）₂   D、CuCO₃
（4）如果電解過程中B溶液中的金屬離子全部析出，此時電解能否繼續(xù)進行能（填“能”或“不能”）．
（5）計算電極e上生成的氣體在標準狀態(tài)下的體積5.6L．
（6）要使丙燒杯溶液恢復到原來的狀態(tài)，操作是向丙燒杯中加入4.5g水．

Answer 1

分析 測得乙中c電極質量增加了16g，則乙中含有Cu²⁺，結合離子的共存可知，B為CuSO₄，丙中pH不變，則C為硫酸鈉或硫酸鉀，甲中pH增大，則A為KOH或NaOH，
（1）乙中c電極銅離子得電子，則c為陰極，即M為，電源負極，則b為陽極，堿溶液中OH^-放電；
（2）乙燒杯中為惰性電極電解硫酸銅溶液；
（3）電解硫酸銅溶液，溶液中析出氧氣和銅單質；
（4）銅離子電解完全后，溶液中氫離子繼續(xù)電解；
（5）e電極上氫離子放電生成氫氣，利用Cu～2e^-～H₂↑來計算；
（6）要使丙恢復到原來的狀態(tài)，根據(jù)電解實質和生成產物，根據(jù)轉移電子守恒計算．

解答 解：測得乙中c電極質量增加了16g，則乙中含有Cu²⁺，結合離子的共存可知，B為CuSO₄，丙中pH不變，則C為硫酸鈉或硫酸鉀，甲中pH增大，則A為KOH或NaOH，
（1）乙中c電極銅離子得電子，則c為陰極，即M為電源負極，則b為陽極，堿溶液中OH^-放電，電極反應為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（2）乙燒杯中為惰性電極電解硫酸銅溶液，總反應為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（3）電解硫酸銅溶液，溶液中析出氧氣和銅單質，所以溶液中減小的元素是銅元素和氧元素，因此，可以加入CuO或CuCO₃，不能加入Cu（OH）₂，否則溶液中水的質量增大；
故答案為：C；
（4）銅離子電解完全后，溶液中氫離子繼續(xù)電解，所以金屬離子全部析出，此時電解能繼續(xù)進行；
故答案為：能；
（5）e電極上氫離子放電生成氫氣，n（Cu）=$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，由Cu～2e^-～H₂↑可知生成標況下氫氣的體積為0.25mol×22.4L/mol=5.6L，
故答案為：5.6L；
（6）若經過一段時間后，測得乙中c電極質量增加了16g，要使乙恢復到原來的狀態(tài)，根據(jù)電解反應2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，n（Cu）=$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，則轉移電子為0.5mol；丙裝置是電解水，依據(jù)電子守恒電解水的物質的量為0.25mol，加入水0.25mol×18g/mol=4.5g，恢復溶液濃度；
故答案為：向丙燒杯中加入4.5g水．

點評 本題考查電解原理的應用，明確發(fā)生的電極反應、電解反應及圖象的分析是解答本題的關鍵，注意利用乙推出各物質及電源的正負極是解答的突破口，題目難度中等．