Question

下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放109g5.51％的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和200g10.00％的K₂SO₄溶液．电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得丙中K₂SO₄浓度为10.47％，乙中c电极质量增加。据此回答问题：

（1）电极b上发生的电极反应为___________________________________。

（2）电极b上生成的气体在标状况下的体积为__________________，此时甲烧杯中NaOH溶液的物质的量浓度为（设溶液的密度为1g/cm³）_______________。

（3）电极c的质量变化是___________g，欲使电解后乙中的电解液恢复到起始状态，应该向溶液中加入适量的___________（填字母编号）。

A.Cu(OH)₂       B.Cu₂O       C. CuCO₃      D. Cu₂(OH)₂CO₃

（4）其他条件不变，如果把乙装置改为电解精炼铜，则c电极的材料为___________，d电极的材料为______。

Answer

（1） 4OH－－ 4e－＝ 2H2O + O2↑（2分）

（2）5.6 L（2分） 1.5mol/L（2分）

(3)32（2分） C（1分）

(4)精铜或纯铜（1分） 粗铜（1分）

【解析】

试题分析：（1）根据乙中c电极质量增加可知c电解为阴极，则M电极为电源的负极，N电极为正极，b电极为阳极，发生OH‾失去电子的反应：4OH－－ 4e－＝ 2H2O + O2↑。

（2）电解后200g10.00％的K2SO4溶液浓度变为10.47％，则电解的H2O的质量为200g -200g×10.00％÷10.47％=9g，电解H2O时与转移电子的对应关系为：H2O~2e‾，则n(e‾)=2×9g÷18g/mol=1mol，根据电极b发生反应：4OH－－ 4e－＝ 2H2O + O2↑，可求出生成的气体：V(O2)=1mol÷4×22.4L/mol=5.6L；甲烧杯中NaOH溶液也电解了9gH2O，溶液体积为：（109g-9g）÷1000g/L=0.1L，c(NaOH)=109g×5.51%÷40g/mol÷0.1L=1.5mol•L‾1。

（3）电极c为阴极，发生反应：Cu2++2e‾=Cu，生成的Cu质量为m(Cu)=1mol÷2×64g/mol=32g；电解生成H2SO4、O2、Cu，根据出来什么加什么的原则，加入CuCO3后可使电解后乙中的电解液恢复到起始状态。

（4）电解精炼铜，纯铜作阴极，电极粗铜作阳极，故c电极的材料为纯铜，d电极的材料为粗铜。

考点：本题考查电极方程式的书写、电解产物的计算、电极材料的选择、电解质溶液回复加入物质的选择。