Question

2．将物质的量浓度相等的KCl和CuSO₄两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如上图所示，则下列说法正确的是（　　）

• A． ab段表示电解过程中H⁺被还原，pH上升
• B． 电解开始时阳极先发生电极反应2Cl^--2e^-═Cl₂↑
• C． 电解至c点时，往电解液中加入适量CuCl₂固体，即可使电解液恢复至原来的浓度
• D． 原混合溶液中KCl和CuSO₄的浓度之比恰好为2：1

Answer 1

分析 用惰性电极电解相等体积的KCl和CuSO₄混合溶液，阴极离子放电顺序是Cu²⁺＞H⁺，阳极上离子放电顺序是Cl^-＞OH^-，电解过程中分三段：
第一阶段：阳极上电极反应式为2Cl^--2e^-═Cl₂↑、阴极电极反应式为Cu²⁺+2e^-═Cu，铜离子浓度减小，水解得到氢离子浓度减小，溶液pH上升；
第二阶段：阳极上电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑（或2H₂O-4e^-═4H⁺+O₂↑），阴极反应先发生Cu²⁺+2e^-═Cu，反应中生成硫酸，溶液pH降低；
第三阶段：阳极电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑、阴极电极反应式为2H⁺+2e^-═H₂↑，实质是电解水，溶液中硫酸浓度增大，pH继续降低．

解答 解：用惰性电极电解等体积的KCl和CuSO₄混合溶液，阴极离子放电顺序是Cu²⁺＞H⁺，阳极上离子放电顺序是Cl^-＞OH^-，电解过程中分三段：
第一阶段：阳极上电极反应式为2Cl^--2e^-═Cl₂↑、阴极电极反应式为Cu²⁺+2e^-═Cu，铜离子浓度减小，水解得到氢离子浓度减小，溶液pH上升；
第二阶段：阳极上电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑（或2H₂O-4e^-═4H⁺+O₂↑），阴极反应先发生Cu²⁺+2e^-═Cu，反应中生成硫酸，溶液pH降低；
第三阶段：阳极电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑、阴极电极反应式为2H⁺+2e^-═H₂↑，实质是电解水，溶液中硫酸浓度增大，pH继续降低．
A．ab段由于铜离子浓度减小，水解得到氢离子浓度减小，溶液pH上升，氢离子为被还原，故A错误；
B．由上述分析可知，电解开始时阳极先发生电极反应2Cl^--2e^-═Cl₂↑，故B正确；
C．电解至c点时，溶液中溶质为硫酸、硫酸钾，往电解液中加入适量CuCl₂固体，不能使电解液恢复至原来的浓度，故C错误；
D．图象中具体数量关系未知，不能原混合溶液中KCl和CuSO₄的浓度之比，故D错误，
故选：B．

点评 本题考查电解原理，明确离子放电顺序是解本题关键，根据电解过程中溶液中氢离子浓度变化判断发生的反应，题目难度中等．