《2025年赢在微点化学》

4. 如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5％的NaOH溶液、足量CuSO₄溶液和100 g 10％的K₂SO₄溶液，电极均为石墨电极。

(1)接通电源，一段时间后，测得丙中K₂SO₄溶液的质量分数为10.47％，乙中c电极质量增加。则
①电源的N端为_______极。
②电极b上发生的电极反应式为______________________________。
③电极b上生成的气体在标准状况下的体积为________L。
④电解前后丙中溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)乙装置中如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行？________(填“能”或“不能”)，原因是______________________________。

答案： 答案
(1)①正 ②$4OH^{-}-4e^{-}=O_{2}\uparrow + 2H_{2}O$ ③$2.8$ ④不变
(2)能 $CuSO_{4}$溶液变为$H_{2}SO_{4}$溶液，可继续电解$H_{2}SO_{4}$溶液，实质是电解水
解析
(1)①接通电源一段时间后，乙中c电极质量增加，说明c电极表面析出$Cu$，则该电极为阴极，从而推知M端为电源的负极，N端为电源的正极。②电极b为阳极，用惰性电极电解$NaOH$溶液相当于电解水，阳极上$OH^{-}$放电生成$O_{2}$，电极反应式为$4OH^{-}-4e^{-}=O_{2}\uparrow + 2H_{2}O$。③用惰性电极电解$K_{2}SO_{4}$溶液相当于电解水，设电解过程中消耗水的质量为$x g$，据电解前后溶质的质量不变可得：$100g\times10\%=(100 - x)g\times10.47\%$，解得$x = 4.5$，则电解过程中消耗水的物质的量为$\frac{4.5g}{18g\cdot mol^{-1}} = 0.25mol$，转移电子的物质的量为$0.5mol$，故电极b上生成的$O_{2}$在标准状况下的体积为$V(O_{2}) = 0.5mol\times\frac{1}{4}\times22.4L\cdot mol^{-1}=2.8L$。④丙中用惰性电极电解$K_{2}SO_{4}$溶液相当于电解水，电解过程中$c(K_{2}SO_{4})$增大，但溶液的$pH$不变。
(2)当电解过程中铜全部析出时，$CuSO_{4}$溶液变为$H_{2}SO_{4}$溶液，继续电解则为电解$H_{2}SO_{4}$溶液，相当于电解水。