Question

20．用铂电极电解含一定量CuSO₄的电解液，一段时间后，需加入0.1mol Cu（OH）₂才能使电解液的pH和浓度复原，试回答：
（1）计算整个过程中转移电子的物质的量为0.4molmol；
（2）写出阴极的电极反应式Cu²⁺+2e-=Cu，2H⁺+2e-=H₂↑；
（3）若整个电解过程以铅蓄电池为电源，此过程中消耗H₂SO₄的物质的量为0.4molmol．

Answer 1

分析 （1-2）根据电解池的工作原理，要想让电解后的电解质复原，则遵循的原则是：出什么加什么，加入 Cu（OH）₂后溶液与电解前相同，Cu（OH）₂从组成上可看成CuO•H₂O，所以实际上相当于加入的物质是氧化铜和水，据此分析．
（3）根据铅蓄电池放电的反应Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，结合转移电子数相等计算．

解答 解：（1-2）加入0.1 mol Cu（OH）₂后恰好恢复到电解前的浓度和pH，Cu（OH）₂从组成上可看成CuO•H₂O，根据“析出什么加入什么”的原则知，析出的物质是氧化铜和水，则阴极上析出氢气和铜，反应式为Cu²⁺+2e-=Cu，2H⁺+2e-=H₂↑，生成0.1mol铜转移电子=0.1mol×2mol=0.2mol，根据原子守恒知，生成0.1mol水需要0.1mol氢气，生成0.1mol氢气转移电子=0.1mol×2mol=0.2mol，所以电解过程中共转移电子数为0.4mol，
故答案为：（1）0.4mol；（2）Cu²⁺+2e-=Cu，2H⁺+2e-=H₂↑；
（3）因为铅蓄电池放电的反应Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，每转移2mol电子消耗2mol硫酸，所以此过程中消耗H₂SO₄的物质的量为0.4mol，故答案为：0.4mol．

点评 本题考查了电解原理，根据离子放电顺序、原子守恒来分析解答，明确加入物质的性质是解本题关键，题目难度中等．