Question

如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100g 5.00%的NaOH溶液、一定量的CuSO₄溶液和100g 10.00%的K₂SO₄溶液，電極均為石墨電極．

（1）接通電源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)得丙中K₂SO₄濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加．據(jù)此回答問(wèn)題：
①電源的N端為

 

極；
②電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為

 

；
③電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

；
（2）如果電解一段時(shí)間后，向乙燒杯所得溶液中加入0.1mol堿式碳酸銅（Cu₂（OH）₂CO₃）后使燒杯溶液恢復(fù)到電解前的濃度和PH（不考慮二氧化碳的溶解），則電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

mol．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）①乙中C電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，即C處為陰極，由此可推出b為陽(yáng)極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極．丙中為K₂SO₄，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為x．由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故為0.25mol．由方程式2H₂+O₂═2H₂O可知，生成2molH₂O，轉(zhuǎn)移4mol電子，所以整個(gè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化0.5mol電子，而整個(gè)電路是串聯(lián)的，故每個(gè)燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的；
②甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H₂O，陽(yáng)極b處為陰離子OH^-放電，即4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
③轉(zhuǎn)移0.5mol電子，則生成O₂為0.5/4=0.125mol，標(biāo)況下的體積為0.125×22.4=2.8L；
（2）電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復(fù)原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質(zhì)量增加的量是氧化銅和水，所以實(shí)際上電解硫酸銅溶液分兩個(gè)階段：
第一階段2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，
第二階段：2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑，
將堿式碳酸銅化學(xué)式改變?yōu)?CuO?H₂O?CO₂，所以加入0.1molCu₂（OH）₂CO₃ 就相當(dāng)于加入0.2molCuO和0.1mol水，根據(jù)氧化銅和水的量計(jì)算即可．

解答： 解：（1）①乙杯中c質(zhì)量增加，說(shuō)明Cu沉積在c電極上，電子是從b-c移動(dòng)，M是負(fù)極，N為正極，故答案為：正極；
②甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H₂O，陽(yáng)極b處為陰離子OH^-放電，即4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
③丙中為K₂SO₄，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為x．由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故為0.25mol．由方程式2H₂+O₂═2H₂O可知，生成2molH₂O，轉(zhuǎn)移4mol電子，所以整個(gè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化0.5mol電子，則生成O₂為0.5/4=0.125mol，標(biāo)況下的體積為0.125×22.4=2.8L，故答案為：2.8L；
（2）電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復(fù)原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質(zhì)量增加的量是氧化銅和水，所以實(shí)際上電解硫酸銅溶液分兩個(gè)階段：
第一階段2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，
第二階段：2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑，
將堿式碳酸銅化學(xué)式改變?yōu)?CuO?H₂O?CO₂，所以加入0.1molCu₂（OH）₂CO₃ 就相當(dāng)于加入0.2molCuO和0.1mol水，
第一階段：根據(jù)銅原子守恒知，電解硫酸銅溶液析出n（Cu）=n（CuO）=0.2mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.2mol×2=0.4mol；
第二階段：電解生成0.1mol水轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.1mol×2=0.2mol，
所以解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4mol+0.2mol=0.6mol，
故答案為：0.6．

點(diǎn)評(píng)：本題為電化學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，做題時(shí)要注意根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷出電解池的陰陽(yáng)級(jí)，進(jìn)而判斷出電源的正負(fù)極，要注意三個(gè)電解池為串聯(lián)電路，各電極上得失電子的數(shù)目相等．做題時(shí)要正確寫出電極方程式，準(zhǔn)確判斷兩極上離子的放電順序．