Question

某温度下，取一定量的硫酸铜溶液，用石墨作电极进行电解，当阳极产生标准状况下气体1.12L时，CuSO₄恰好被完全电解，得到密度为1.2g?cm^-3的溶液200mL，求：
（1）阴极的电极反应式为：

 

；总反应的离子方程式为：

 

．
（2）电解后所得溶液的pH为

 

．
（3）电解前所取CuSO₄溶液的质量为

 

g．
（4）若要使电解后所得溶液恢复至电解前的原状态，需加入何种物质（只要求写出一种），其化学式为

 

，加入物质的质量为

 

g．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：在25℃时，用石墨电极电解CuSO₄溶液，阳极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，总反应离子方程式为：2Cu²⁺+2H₂O

通电  .

2Cu+4H⁺+O₂↑，当阳极产生标准状况下气体1.12L时，生成氧气的物质的量为：

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，电子转移0.05mol×4=0.2mol，同时阴极析出铜6.4g，电解过程中依据出什么加什么原则，据此分析计算．

解答： 解：在25℃时，用石墨电极电解CuSO₄溶液，阳极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu；当阳极产生标准状况下气体1.12L时，生成氧气的物质的量为：

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，电子转移0.05mol×4=0.2mol，同时阴极析出铜6.4g
（1）电解过程中，阳极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，总反应离子方程式为：2Cu²⁺+2H₂O

通电  .

2Cu+4H⁺+O₂↑，
故答案为：2Cu²⁺+4e^-═2Cu；2Cu²⁺+2H₂O

通电  .

2Cu+4H⁺+O₂↑，
（2）总反应离子方程式为：2Cu²⁺+2H₂O

通电  .

2Cu+4H⁺+O₂↑，
                        2mol                4mol  22.4L
                        n（Cu²⁺）             n（H⁺） 1.12L
n=

4mol×1.12L

22.4L

=0.2mol，c（H⁺）=

0.2mol

0.2L

=1mol/L，pH=0，
故答案为：0；
（3）析出氧气的质量为：0.05mol×32g/mol=1.6g，析出铜的质量为6.4g，故原溶液质量为：1.6g+6.4g+1.2g?cm^-3×200mL=248.0g，
故答案为：248.0；            
（4）电解过程中依据出什么加什么原则，电解过程中析出铜和氧气，所以要使电解后溶液恢复到电解前的状态加入氧化铜可以恢复溶液浓度，析出氧气的质量为：0.05mol×32g/mol=1.6g，析出铜的质量为6.4g，故加入氧化铜的质量为：1.6g+6.4g=8.0g，故答案为：CuO；8.0．

点评：本题考查了电解原理的应用，电极反应的书写方法，电子守恒的计算应用，中等难度，清楚电极反应是解题的关键．