Question

关于电解水实验的问题

1.在U形管中加入水和硫酸钠，插入碳棒通电。一段时间后，测得正极附近溶液呈酸性，负极附近溶液呈碱性，发生了什么反应？（请用化学方程式，说的简单一些，我是初三的。）若反应前是55g百分之二的硫酸钠溶液，消耗5g水后，硫酸钠的质量分数是多少？
2.若电解水时加入氢氧化钠，反应后溶液的碱性变强还是变弱？
3.若电解水时加入稀硫酸，反应后溶液的酸性变强还是变弱？
（注意第一问中的酸碱性变化。）
还有几个问题，答完了我会加分，谢谢。
1.将U型管内溶液倒入烧杯，溶液不是中性，为什么？（是不是溶液未倒净？）
2.再将洗过碳棒和烧杯的洗涤液也倒入烧杯，溶液仍不是中性，为什么？
还有，不是说硫酸没和水形成溶液时，硫酸无法电离出氢离子吗？若是电解了大部分水，剩下的溶液成了浓硫酸，电解出的氢离子少了，酸性不是会减弱吗？氢氧化钠溶液由没有特殊情况？
这是一个竞赛的最后一题，应该没那么简单吧？

Answer 1

正极：2H2O - 4e- = 4H+ + O2↑，也可以说水电离出的OH-在正极失去电子生成O2，剩余H+使溶液显酸性
负极：4H2O + 4e- = 2H2↑ + 4OH-，也可以说是水电离出的H+在负极得电子生成H2，剩余OH-使溶液显碱性
总反应：2H2O = 2H2↑ + O2↑（通电），由于原Na2SO4溶液显中性，虽然电解时两极酸碱性有变化，但从总反应看，最终消耗的是水，电解后将溶液搅拌均匀，溶液中Na2SO4浓度增大，但溶液仍为中性
55g × 2% ÷ (55g - 5g) = 2.2%，硫酸钠溶液浓度变成2.2%
若加入NaOH，电解后溶剂水减少，NaOH浓度增大，溶液碱性增强
若加入H2SO4，电解后溶剂水减少，H2SO4浓度增大，溶液酸性增强

见到你的补充问题，可能应该这样考虑：
电解的不是纯水，而是自来水或者井水之类。
由于水中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+等离子，当负极产生OH-后，会生成Mg(OH)2、Fe(OH)3等沉淀。尤其Fe(OH)3沉淀在pH大于3时就能与一定量的酸共存。这样应该是电解后的水略显酸性。
不知我的理解是否正确，请参考并查阅有关资料。
而楼下的说，NaOH吸收了CO2，我觉得可能需要商讨。因为即使NaOH吸收了CO2，当与H2SO4混合时，又会重新产生Na2SO4。
至于H2SO4的电离，实际上将水完全电解是不太可能的，不可能最后形成浓硫酸。

Answer 2

第一问很简单，既然是电解水，那么肯定是OH-和H+，所以正负极反应方程式很简单，负极肯定是H+的电子生成H2，那么谁里面肯定剩下OH-了，那么结合谁里面的Na+，就是负极呈碱性的原因了；方程式如楼上缩写，同样的，阳极生成H2SO4也没啥好说的；
第二问，电解NaOH溶液就是电解水，溶质不变，溶剂减少，你说碱性增强还是增强呢？
第三问同理，你说H2SO4浓度上升，酸性是怎么变。
所以，电化学本质还是考离子方程式，你对电离弄懂了，那么剩下的就是初中的“同性相斥，异性相吸”的规律了。

追问

还有几个问题，答完了我会加分，谢谢。
1.将U型管内溶液倒入烧杯，溶液不是中性，为什么？（是不是溶液未倒净？）
2.再将洗过碳棒和烧杯的洗涤液也倒入烧杯，溶液仍不是中性，为什么？
还有，不是说硫酸没和水形成溶液时，硫酸无法电离出氢离子吗？若是电解了大部分水，剩下的溶液成了浓硫酸，电解出的氢离子少了，酸性不是会减弱吗？氢氧化钠溶液由没有特殊情况？这是一个竞赛的最后一题，应该没那么简单吧？

追答

不是硬要你加分，如果不满意还请你得到满意答案后告诉我一声；你第一个问题我没看懂，第二个问题你比较钻牛角尖，咱俩性格有点相似，你考虑这个问题太离谱了，出题者的意思肯定是想从H2SO4的浓度来考虑，如果真的按你的说，不是不对，但是考试时候就是没分——做题目不是单纯的为什么，还要考虑出题者的意思；至于第一个问题，我愣是没看懂，如果大胆猜测的话，是不是NaOH和U形管的玻璃反应了或者NaOH置于空气吸收了CO2，不然的话你这题目有点。。。
重新看了下题目，猛然才知道你是初三的，H2SO4没有纯净的，一般制硫酸是用浓硫酸溶解SO3，得到发烟硫酸，然后兑水得到的，浓硫酸电离不强，但氧化性强，这里肯定不是让考虑浓硫酸的问题。

Answer 3

1、
阴极：2H＋　＋　2e = H2,
H2O电离出H＋和OH－，H＋得电子，变成气体放出，剩余的OH－来不及扩散，使阴极附近呈碱性。
阳极：4OH－　＋　4e　＝2H2O＋O2
H2O电离出H＋和OH－，OH－失去电子，变成气体放出，剩余的H＋来不及扩散，使阴极附近呈酸性。

硫酸钠的质量＝55＊2%＝1.1克
硫酸钠的质量分数＝1.1/(55-5)=2.2%

2、实际是电解水，溶剂变少，溶液的浓度增大，碱性增强。
3、实际是电解水，溶剂变少，溶液的浓度增大，酸性增强。

1。硫酸钠水溶液是中性的，实际电解的是水。电解时，两极显酸碱性，只是H＋和OH－来不及扩散，当从U型管倒入烧杯中，溶液混合均匀后，OH－和H＋鸨生成水，溶液就呈中性了。
2、电极上只是沾点硫酸钠，将它洗下后，进入溶液，只是影响了溶液的浓度，碳酸钠溶液仍然是中性的。

电解硫酸溶液，如果深度电解，使稀硫酸变成浓硫酸，溶液中H＋浓度确实是减小了，但还是能电解的，只是电解的速度变慢。氢氧化钠没有特殊情况，随着电解的进行，氢氧化钠从不饱和到饱和，继续电解，氢氧化钠就从溶液中析出，氢氧化钠溶液中的离子浓度不变。

Answer 4

1.电解水时，硫酸钠不变，且硫酸钠质量守恒
2H2O===2H2+O2 (电解）
55g*2%=(55g-5g)*x x=2.2%
2.若电解水时加入氢氧化钠，反应后溶液的碱性变强还是变弱？
电解水时，水质量减少，氢氧化钠不变，且质量守恒 溶液中氢氧化钠质量分数增大，碱性增强
3.若电解水时加入稀硫酸，反应后溶液的酸性变强还是变弱？
电解水时，水质量减少，硫酸不变，且质量守恒 溶液中硫酸质量分数增大，酸性增强
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Answer 5

正极:H++SO42-=H2SO4,负极:NA++OH-=NaOH