Question

1．在25℃時，用石墨為電極電解2L0.5mol•L^-1CuSO₄溶液．5min后在一個石墨電極上有6.4g Cu生成，試回答下列問題．
（1）發(fā)生氧化反應的是陽極，電極反應式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
（2）若電解后溶液的體積不變，則電解后溶液的pH為1．
（3）若將溶液恢復到與電解前一樣，則需加入0.1molCuO（填化學式）

Answer 1

分析 在25℃時，用石墨電極電解2.0 L，0.5mol/LCuSO₄溶液中Cu²⁺物質的量為0.5mol，5min后，在一個石墨電極上有6.4 g Cu生成物質的量為0.1mol；
（1）電解過程中，溶液中陰離子OH^-、SO₄^2-移向陽極，氫氧根離子放電發(fā)生氧化反應，電極反應式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）依據(jù)電極反應電子守恒，生成銅物質的量為0.1mol，電子轉移為0.2mol；
陽極反應為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
        0.2mol    0.2mol         0.05mol
陰極反應為：2Cu²⁺+4e^-═2Cu
         0.1mol   0.2mol  0.1mol
所以電解過程中電子轉移為0.2mol；
生成氧氣的體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
溶液的PH的計算可以依據(jù)水電離出的氫離子和氫氧根離子守恒，減少氫氧根離子0.2mol，溶液中增加氫離子0.2mol，c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L；pH=-lgC（H⁺）=1；
（3）根據(jù)缺什么加什么，結合電解方程式計算出需要加入的物質及物質的量．

解答 解：在25℃時，用石墨電極電解2.0 L，0.5mol/LCuSO₄溶液中Cu²⁺物質的量為0.5mol，5min后，在一個石墨電極上有6.4 g Cu生成物質的量為0.1mol；
（1）電解過程中，溶液中陰離子OH^-、SO₄^2-移向陽極，氫氧根離子放電發(fā)生氧化反應，電極反應式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：陽；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）依據(jù)電極反應電子守恒，生成銅物質的量為0.1mol，電子轉移為0.2mol；
陽極反應為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
        0.2mol  0.2mol      0.05mol
陰極反應為：2Cu²⁺+4e^-═2Cu
          0.1mol  0.2mol   0.1mol
所以電解過程中電子轉移為0.2mol；
生成氧氣的體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
減少氫氧根離子0.2mol，溶液中增加氫離子0.2mol，c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，pH=-lgc（H⁺）=1，
故答案為：1；
（3）根據(jù)電解的離子方程式2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，反應生成銅的物質的量為：0.1mol，生成氧氣的物質的量為：0.1mol×$\frac{1}{2}$=0.05mol，相當于減少了0.1molCuO，故答案為：0.1molCuO．

點評 本題考查了電解原理的應用，電極反應的判斷，電極反應的書寫方法，電子守恒的計算應用，電鍍的原理分析和計算應用．