Question

1．在25℃时，用石墨为电极电解2L0.5mol•L^-1CuSO₄溶液．5min后在一个石墨电极上有6.4g Cu生成，试回答下列问题．
（1）发生氧化反应的是阳极，电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
（2）若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为1．
（3）若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入0.1molCuO（填化学式）

Answer 1

分析 在25℃时，用石墨电极电解2.0 L，0.5mol/LCuSO₄溶液中Cu²⁺物质的量为0.5mol，5min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成物质的量为0.1mol；
（1）电解过程中，溶液中阴离子OH^-、SO₄^2-移向阳极，氢氧根离子放电发生氧化反应，电极反应式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）依据电极反应电子守恒，生成铜物质的量为0.1mol，电子转移为0.2mol；
阳极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
        0.2mol    0.2mol         0.05mol
阴极反应为：2Cu²⁺+4e^-═2Cu
         0.1mol   0.2mol  0.1mol
所以电解过程中电子转移为0.2mol；
生成氧气的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
溶液的PH的计算可以依据水电离出的氢离子和氢氧根离子守恒，减少氢氧根离子0.2mol，溶液中增加氢离子0.2mol，c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L；pH=-lgC（H⁺）=1；
（3）根据缺什么加什么，结合电解方程式计算出需要加入的物质及物质的量．

解答 解：在25℃时，用石墨电极电解2.0 L，0.5mol/LCuSO₄溶液中Cu²⁺物质的量为0.5mol，5min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成物质的量为0.1mol；
（1）电解过程中，溶液中阴离子OH^-、SO₄^2-移向阳极，氢氧根离子放电发生氧化反应，电极反应式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：阳；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）依据电极反应电子守恒，生成铜物质的量为0.1mol，电子转移为0.2mol；
阳极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
        0.2mol  0.2mol      0.05mol
阴极反应为：2Cu²⁺+4e^-═2Cu
          0.1mol  0.2mol   0.1mol
所以电解过程中电子转移为0.2mol；
生成氧气的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
减少氢氧根离子0.2mol，溶液中增加氢离子0.2mol，c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，pH=-lgc（H⁺）=1，
故答案为：1；
（3）根据电解的离子方程式2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，反应生成铜的物质的量为：0.1mol，生成氧气的物质的量为：0.1mol×$\frac{1}{2}$=0.05mol，相当于减少了0.1molCuO，故答案为：0.1molCuO．

点评 本题考查了电解原理的应用，电极反应的判断，电极反应的书写方法，电子守恒的计算应用，电镀的原理分析和计算应用．