Question

在如圖用石墨作電極的電解池中，放入500mL含一種溶質的某藍色硫酸鹽溶液進行電解，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質生成，B電極有無色氣體生成．請回答下列問題：
（1）請寫出B極板的名稱：

陽極

 電極反應式

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

寫出電解時反應的總離子方程式

2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺

（2）若當溶液中的原有溶質完全電解后，停止電解，取出A電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重1.6g．電解后溶液的pH為

PH=1

；要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài)，則需加入

CuO

，其質量為

2

g．（假設電解前后溶液的體積不變）
（3）若原溶液為1L  K₂SO₄、CuSO₄的混合溶液，且c（SO₄^2-）=2.0mol/L；如圖裝置電解，當兩極都收集到22.4L氣體（標準狀況）時，停止電解．則原溶液中的c（K⁺）=

2mol/L

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷A、B的電極名稱，并寫出電極反應式及電池反應式；
（2）根據(jù)電池反應式中銅與氫離子的關系式計算氫離子的物質的量，從而確定溶液的PH值；根據(jù)電池反應式電解出的物質判斷并計算析出物質的質量；
（3）根據(jù)電解時陰陽極上得失電子守恒計算銅的物質的量，從而算出銅離子的濃度，根據(jù)溶液中陰陽離子的電荷守恒計算鉀離子的濃度．

解答：解：（1）電解硫酸鹽時，溶液中氫氧根離子放電能力大于硫酸根離子，所以在陽極上析出氧氣，根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷，在陰極上析出銅，所以B極是陽極；陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣，電極反應式為 4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；根據(jù)實驗現(xiàn)象知，溶液中銅離子得電子變成銅單質析出，氫氧根離子失電子變成水和氧氣，所以其電池反應式為
 2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺；
故答案為：陽極； 4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑； 2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺．
（2）2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺ 
                      128g     4mol     
                      1.6g      0.05mol
C（H ⁺ ）=

n

V

=

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L
所以pH=1；
根據(jù)電池反應式知，析出的物質是銅和氧氣，要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài)，則需加入 CuO；
2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺ 
                128g 32g
                1.6g  0.4g
所以加入的質量=銅的質量+氧氣的質量=1.6g+0.4g=2g
故答案為：pH=1；CuO；2．
（3）電解時陽極上析出氧氣，陰極上析出氫氣和銅，22.4L氣體的物質的量為1mol，根據(jù)電解時陰陽極上得失電子守恒，列關系式為：n（H₂）×2+n（Cu）×2=n（O₂）×4，
1mol×2+n（Cu）×2=1mol×4，
n（Cu）=1mol
C（Cu ²⁺ ）=

1mol

1L

=1mol/L
根據(jù)溶液中陰陽離子的電荷守恒列關系式為：C（Cu ²⁺ ）×2+c（K⁺）×1=c（SO₄^2-）×2
所以c（K⁺）=2mol/L     
故答案為：2mol/L．

點評：本題考查了電解池工作原理中陰陽極的判斷、電極反應式的書寫等知識點，本題中利用得失電子守恒、溶液中陰陽離子所帶電荷守恒是解（3）題的關鍵．