Question

1．如图所示，电化学实验装置．
（1）若烧杯中盛有CuSO₄溶液．
①石墨电极上的电极反应：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
②电解一段时间后，若要使装置中溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加   入CuO；（填写物质的化学式）
（2）起初，若装置中盛有1L含有0.4mol CuSO₄和0.2mol NaCl的水溶液．电解一段时间后，在一个电极上得到0.3mol Cu，另一电极上析出气体（在标准状况下）的体积是4.48L，此时溶液的H⁺离子浓度是0.4mol．L^-1．（溶液体积变化不计）

Answer 1

分析 （1）在电解池中，电子是从阳极沿着导线移向阴极，所以石墨是阳极，Fe是阴极，在阳极上发生失电子的还原反应；
②电解质溶液复原：出什么加什么；
（2）电解硫酸铜和氯化钠溶液时，阳极上氯离子先放电，然后氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，后氢离子放电，当阴极上析出析出铜的物质的量为0.3mol＜0.4mol，根据转移电子守恒计算阳极上生成气体体积；根据电极上电子转移为0.4mol，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，反应的氢氧根的物质的量就是氢离子的物质的量．

解答 解：（1）①（1）在电解池中，电子是从阳极沿着导线移向阴极，所以石墨是阳极，Fe是阴极，在阳极上发生失电子的还原反应：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②在阳极上产生氧气，在阴极上析出金属铜，所以若要使装置中溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加CuO，故答案为：CuO；
（2）电解硫酸铜和氯化钠溶液时，阳极上氯离子先放电，然后氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，后氢离子放电，当阴极上析出析出铜的物质的量为0.3mol，阴极上转移电子的物质的量=0.3mol×2=0.6mol，
根据原子守恒知，溶液中n（Cl^-）=0.2mol，氯离子完全放电时转移电子的物质的量=0.2mol×1=0.2mol，生成氯气0.1mol；
所以阳极上有氧气生成，电极上电子转移为0.4mol，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，电极反应计算生成氧气0.1mol，所以阳极生成气体物质的量为0.2mol，标准状况下气体的体积为4.48L；根据电极上电子转移为0.4mol，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，反应的氢氧根的物质的量就是氢离子的物质的量=0.4mol．溶液的体积是1L，浓度为0.4mol．L^-1，故答案为：4.48L；0.4mol．L^-1．

点评 本题以电解原理为载体考查了物质的量的有关计算，明确阳极上析出气体的成分再结合转移电子相等即可解答，题目难度中等．