Question

I．将由Na⁺、Ba²⁺、Cu²⁺、SO₄^2-、Cl^-组合形成的三种强电解质溶液，分别装入图1装置中的甲、乙、丙三个烧杯中进行电解，电极均为石墨电极．

接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加．常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系如图2（忽略因气体溶解带来的影响）．据此回答下列问题：
（1）写出乙烧杯中发生反应的化学方程式______ 2Cu+O₂↑+H₂SO₄

Answer

Ⅰ．乙中c电极质量增加，说明c属于阴极，所以d是阳极，则M是负极，N是正极，f是阳极，e是阳极，b是阳极，a是阴极，根据电解后溶液pH的变化可知甲中的电解质是NaCl，乙中的电解质是CuSO4，丙中的电解质是Na2SO4；
Ⅱ．（1）Na2S水解呈碱性，且有两步水解，以第一步水解为主；
（2）利用盖斯定律计算；
（3）加入过量C可提高冰晶石的转化率，同时维持反应进行．
【解析】
Ⅰ．乙中c电极质量增加，说明c属于阴极，所以d是阳极，则M是负极，N是正极，f是阳极，e是阳极，b是阳极，a是阴极，根据电解后溶液pH的变化可知甲中的电解质是NaCl，乙中的电解质是CuSO4，丙中的电解质是Na2SO4，
（1）乙烧杯为电解硫酸铜溶液，反应的总反应式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+H2SO4，
故答案为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+H2SO4；       
（2）丙为电解硫酸钠溶液，f为阳极，电极f上发生的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑，
故答案为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；
（3）c电极质量增加了8g，为Cu，n（Cu）==0.125mol，转移0.25mol电子，
丙中发生2H2OO2↑+2H2↑，转移0.25mol电子应消耗0.125mol水，质量为0.125mol×18g/mol=2.25g，应加入2.25g水可恢复到原来的浓度，
故答案为：向丙烧杯中加入水2.25g；
Ⅱ．（1）Na2S水解呈碱性，且有两步水解，以第一步水解为主，第一步水解生成离子HS-，第二步水解生成H2S，水解的离子方程式分别为S2-+H2O⇌HS-+OH-、HS-+H2O⇌H2S+OH-，
故答案为：S2-+H2O⇌HS-+OH-、HS-+H2O⇌H2S+OH-；
（2）已知BaSO4（s）+4C（s） 4CO（g）+BaS（s）△H1=+571.2kJ/mol
C（s）+CO2（g）  2CO（g）△H2=+172.5kJ/mol，
利用盖斯定律将①-2×②可得BaSO4（s）+2C（s） 2CO2（g）+BaS（s）
△H3=（+571.2kJ/mol）-2×（+172.5kJ/mol）=+226.2kJ/mol，
故答案为：+226.2；
（3）加入过量碳有利于硫酸钡充分反应，题中反应均为吸热反应，所以生成需要提供能量才能完成，本生产可以借助过量的碳和氧气燃烧为生产提供能量，维持高温条件，
故答案为：使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量）；硫酸钡和碳反应为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温．