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 (原创)(10分)A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:

阳离子

Na+、K+、Cu2+

阴离子

SO42 、OH

    下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。

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接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图如上。据此回答下列问题:

   (1)M为电源的     极(填写“正”或“负”)

电极b上发生的电极反应为                             

   (2)计算电极e上生成的气体在标准状态下的体积:           

   (3)写出乙烧杯的电解池反应

   (4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?

 

   (5)若经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16g,要使丙恢复到原来的状态,操作是                 

 

答案:
 【解析】(1)乙中c电极质量增加,则c处发生的反应为:Cu2++2e-=Cu,即c处为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。测得乙中c电极质量增加了16g     有金属析出的是Cu2+,其他的都不可能,而Cu2+只有和SO42—结合,可以确定为B为硫酸铜;由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图,可以确定在A为KOH或NaOH,     C为K2SO4或Na2SO4。甲中为KOH或NaOH,相当于电解H2O,阳极b处为阴离子OH-放电,即4OH--4e-=2H2O + O2↑。    (2)当乙中有16gCu析出时,转移的电子为0.5mol,2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。而整个电路是串联的,故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。丙中为K2SO4或Na2SO4,相当于电解水,由方程式2H2O2H2↑+O2↑可知,生成2molH2,转移4mol电子,所以当整个反应中转移0.5mol电子时,生成的H2为0.25mol,标况下的体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L。甲和丙烧杯中消耗水0.25mol,若要恢复到原来的状态操作是向烧杯中加4.5g水    (4)铜全部析出后,电解质变为H2SO4,所以电解反应仍能进行。     答案:(1) 负(1分); 4OH--4e-=2H2O + O2↑(2分)    (2)5.6 L (2分)    (3)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4(2分)    (4)能,因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应变为电解水的反应(3分)    (5)向丙烧杯中加4.5g水(2分)
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 某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况,用下图所示装置先进行了有关实验:

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   (1)B是用来收集实验中产生的气体的装置,但未将导管画全,请在图上把导管补充完整。

   (2)实验中他们取6.4g 铜片和12mL 18mol·L-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。

①写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式:____________________________________;

②为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是________;

③下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是:________(填写编号)。

        A.铁粉         B.氯化钡溶液      C.银粉         D.碳酸氢钠溶液

   (3)为定量测定余酸的物质的量浓度,甲、乙学生进行了如下设计:

①甲同学设计方案是:先测定铜与浓硫酸反应产生的SO2的量,在计算余酸的物质的量浓度。他认为测定二氧化硫的量的方法有多种,请问下列实验方案中可行的是_______(填写编号)。

        A.将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称量

       B.将装置A产生的气体缓缓通入足量用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液,再加入足量氯化钡溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀

        C.用排水法测定装置A产生气体的体积(已折算成标准状况)

       D.将装置A产生的气体缓缓通入足量氢氧化钡溶液,反应完全后,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀

E.将装置A产生的气体缓缓通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液,反应完全后,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀

请你对不可行的方案进行分析(可以不填满):

方案序号

分析

误差(偏低或偏高)

改变措施

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

②乙学生设计的方案是:在反应后的溶液中加蒸馏水稀释至1000mL,取20mL与锥形瓶中,滴入2~3滴甲基橙指示剂,用标准氢氧化钠溶液进行滴定(已知氢氧化铜开始沉淀的pH约为5),通过测出消耗氢氧化钠溶液的体积来求余酸的物质的量浓度。假定反应前后烧瓶中溶液的体积不变,你认为乙学生设计的实验方案能否求得余酸的物质的量浓度_______(填“能”或“不能”),其理由是_________________________________________________。

   (4)请再设计其他可行的实验方案,来测定余酸的物质的量浓度,简要写出操作步骤及需要测定的数据(不必计算)_____________________________。