图示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。
(1)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电源的N端为__________极;
②电极b上发生的电极反应为:_________________________________;
③电极b上生成的气体在标准状况下的体积:__________;
④电极c的质量变化是__________;
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:
甲溶液________________________________________________________________________;
乙溶液________________________________________________________________________;
丙溶液________________________________________________________________________;
(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?________________________________________________________________________。
【解析】 首先从图示装置中有直流电源知,甲、乙、丙均为电解池,从乙中c极质量增加,确定c极电极反应式为Cu2++2e-===Cu,c为电解池的阴极,则d为电解池的阳极,N为电源的正极,甲池为惰性电极电解NaOH溶液,b极为电解池阳极,电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑, 从丙池溶液浓度的改变计算出电解水的量:100-100×10%÷10.47%=4.5 g,电解水的物质的量为 mol=0.25 mol,生成O2:×22.4 L=2.8 L,电解H2O:0.25 mol,算出c极流过电子0.5 mol,析出Cu 0.5 mol××64 g·mol-1=16 g。
从甲、乙、丙三个装置中总的反应方程式:
甲 2H2O\s\up7(电解(电解)2H2↑+O2↑
乙 2CuSO4+2H2O\s\up7(电解(电解)2H2SO4+2Cu+O2↑
丙 2H2O\s\up7(电解(电解)2H2↑+O2↑