Question

3．用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，电解过程中的实验数据如图所示．横坐标表示转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积（标准状况），下列判断正确的是（　　）

• A． 电解过程中，溶液的pH不断增大
• B． Q点对应的气体中，H₂与O₂的体积比为2：1
• C． 阳极电极反应式为2H₂O+4e^-═4H⁺+O₂↑
• D． 当转移0.4mole^-时，电解生成的铜为6.4g

Answer 1

分析 惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，开始时阳极上析出O₂、阴极上析出Cu，发生2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，如果只有阳极析出气体，则转移电子和生成氢气体积关系应该成正比，为一条直线，结合图2可知，0-P为直线、P-Q为直线，且二者斜率不同，说明P-Q时阴极上析出氢气，则P-Q发生反应2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，0-P收集的气体是O₂，P到Q点时收集到的混合气体为H₂和O₂，
A．电解过程中，0-P段发生反应2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，溶液酸性增强；
B．Q点收集的气体是H₂和O₂，P点1.12L为O₂，PQ段3.36L气体中，由电解水反应可知0.2mol电子通过时生成0.1mol H₂、0.05mol O₂，体积比为2：1；
C．电解时阳极上失电子发生氧化反应；
D．根据以上分析知，当转移电子0.2mol时铜完全析出，析出n（Cu）=$\frac{0.2mol}{2}$=0.1mol，根据m=nM计算析出Cu的质量．

解答 解：惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，开始时阳极上析出O₂、阴极上析出Cu，发生2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，如果只有阳极析出气体，则转移电子和生成氢气体积关系应该成正比，为一条直线，结合图2可知，0-P为直线、P-Q为直线，且二者斜率不同，说明P-Q时阴极上析出氢气，则P-Q发生反应2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，0-P收集的气体是O₂，P到Q点时收集到的混合气体为H₂和O₂，
A．电解过程中，0-P段发生反应2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，电解过程中有硫酸生成，导致溶液酸性增强，溶液的pH减小，故A错误；
B．Q点收集的气体是H₂和O₂，P点1.12L为O₂，PQ段3.36L气体中，由电解水反应可知0.2mol电子通过时生成0.1mol H₂、0.05mol O₂，体积比为2：1，Q点收集到的气体中H₂和O₂体积比为1：1，故B错误；
C．电解时阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，故C错误；
D．根据以上分析知，当转移电子0.2mol时铜完全析出，析出n（Cu）=$\frac{0.2mol}{2}$=0.1mol，m（Cu）=nM=0.1mol×64g/mol=6.4g，故D正确；
故选D．

点评 本题以电解原理为载体考查化学方程式的计算，为高频考点，明确各个电极上析出物质成分是解本题关键，明确图中拐点含义，题目难度中等．