Question

25℃時，用兩個質(zhì)量相同的銅棒作電極，電解500mL 0.1mol?L^-1 H₂SO₄溶液，電解過程中，電解液的pH變化如表所示（假定溶液溫度保持不變）．電解2h后，取出電極，對電極進行干燥，并稱量，測得兩電極的質(zhì)量差為9.6g．已知，25℃時0.1mol?L^-1 CuSO₄溶液的pH為4.17．

時間/h	0.5	1	1.5	2
pH	1.3	2.4	3.0	3.0

（1）實驗剛開始階段電解池陰極所發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

2H⁺+2e^-═H₂↑

．
（2）電解進行到1.5h后，電解質(zhì)溶液的pH不再發(fā)生變化的原因是

電解持續(xù)進行，H⁺電解完后，電解過程發(fā)生轉(zhuǎn)變，陽極反應(yīng)式為Cu-2e^-═Cu²⁺，陰極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu，電解質(zhì)溶液的組成、濃度不再發(fā)生變化，溶液的pH也不再發(fā)生變化

；用離子反應(yīng)方程式表示0.1mol?L^-1 CuSO₄溶液的pH為4.17的原因

Cu²⁺+2H₂?Cu（OH）₂+2H⁺

．
（3）電解進行的2h中，轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)的量

＞

0.15mol（填“＜”、“=”或“＞”）．
（4）若欲使所得電解質(zhì)溶液復(fù)原到500mL 0.1mol?L^-1 H₂SO₄溶液，應(yīng)對溶液進行怎樣處理？

向溶液中通入約0.05mol H₂S

．

Answer 1

分析：根據(jù)題意及表中數(shù)據(jù)可知，電解剛開始階段，陽極反應(yīng)式是Cu-2e^-═Cu²⁺，陰極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑；
隨著電解的繼續(xù)，溶液中Cu²⁺的濃度增大，此時陽極反應(yīng)不變，而H⁺已被電解完，陰極反應(yīng)則變成Cu²⁺+2e^-═Cu；
若電解過程中只有電鍍銅的過程，陽極溶解的銅與陰極生成的銅質(zhì)量相同，溶液的組成保持不變，則陽極銅的減少為

9.6g

2

=4.8g，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.15mol，而實際上先有H₂產(chǎn)生，后有電鍍銅的過程，故實際轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量大于0.15mol；
要使溶液復(fù)原則需要通入H₂S，H₂S+CuSO₄═CuS↓+H₂SO₄．

解答：解：根據(jù)題意及表中數(shù)據(jù)可知，電解剛開始階段，陽極反應(yīng)式是Cu-2e^-═Cu²⁺，陰極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑；
隨著電解的繼續(xù)，溶液中Cu²⁺的濃度增大，此時陽極反應(yīng)不變，而H⁺已被電解完，陰極反應(yīng)則變成Cu²⁺+2e^-═Cu；
若電解過程中只有電鍍銅的過程，陽極溶解的銅與陰極生成的銅質(zhì)量相同，溶液的組成保持不變，則陽極銅的減少為

9.6g

2

=4.8g，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.15mol，而實際上先有H₂產(chǎn)生，后有電鍍銅的過程，故實際轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量大于0.15mol；
要使溶液復(fù)原則需要通入H₂S，H₂S+CuSO₄═CuS↓+H₂SO₄；
（1）根據(jù)題意及表中數(shù)據(jù)可知，電解剛開始階段，陽極反應(yīng)式是Cu-2e^-═Cu²⁺，陰極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；　
（2）隨著電解的繼續(xù)，溶液中Cu²⁺的濃度增大，此時陽極反應(yīng)不變，而H⁺已被電解完，陰極反應(yīng)則變成Cu²⁺+2e^-═Cu；
若電解過程中只有電鍍銅的過程，陽極溶解的銅與陰極生成的銅質(zhì)量相同，溶液的組成保持不變，電解持續(xù)進行，H⁺電解完后，電解過程發(fā)生轉(zhuǎn)變，陽極反應(yīng)式為Cu-2e^-═Cu²⁺，陰極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu，電解質(zhì)溶液的組成、濃度不再發(fā)生變化，溶液的pH也不再發(fā)生變化；
0.1mol?L^-1 CuSO₄溶液的pH為4.17，是因為溶液中銅離子水解生成氫氧化銅和氫離子，溶液呈酸性，反應(yīng)的離子方程式為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
故答案為：電解持續(xù)進行，H⁺電解完后，電解過程發(fā)生轉(zhuǎn)變，陽極反應(yīng)式為Cu-2e^-═Cu²⁺，陰極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu，電解質(zhì)溶液的組成、濃度不再發(fā)生變化，溶液的pH也不再發(fā)生變化；Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
（3）若電解過程中只有電鍍銅的過程，陽極溶解的銅與陰極生成的銅質(zhì)量相同，溶液的組成保持不變，則陽極銅的減少為

9.6g

2

=4.8g，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.15mol，而實際上先有H₂產(chǎn)生，后有電鍍銅的過程，故實際轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量大于0.15mol，
故答案為：＞；
（4）若欲使所得電解質(zhì)溶液復(fù)原到500mL 0.1mol?L^-1 H₂SO₄溶液，則需要通入H₂S，H₂S+CuSO₄═CuS↓+H₂SO₄；
故答案為：向溶液中通入約0.05mol H₂S．

點評：本題考查了電解原理的分析應(yīng)用，電解過程的分析判斷，依據(jù)電子守恒和電極反應(yīng)寫出電解過程中的電極反應(yīng)，注意溶液中的離子放電順序的應(yīng)用，題目難度中等．