题目内容

用石墨电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合溶液,通电一段时间后,阴、阳极两极分别收集到2.24L和3.36L气体(标准状况),溶液要想恢复电解前的状态可加入下列(  )
A、0.1molCuO
B、0.1molCuCO3
C、0.1molCu(OH)2
D、0.1molCu2(OH)2CO3
考点:电解原理
专题:
分析:根据电解池中离子的放电顺序和两极上发生的变化来书写电极反应方程式进行计算,两个电极上转移的电子数目是相等的,据此计算出溶液中减少的物质的物质的量,思考需加入物质.
解答: 解:电解H2SO4和CuSO4的混合溶液,阳极发生的反应为:4OH-→2H2O+O2↑+4e-,阴极上发生的电极反应为:Cu2++2e-→Cu,2H++2e-→H2↑,
阳极生成3.36L氧气,即0.15mol,由阳极电极反应式可知,转移电子为0.6mol,阴极收集到2.24L(标况)气体,即生成0.1mol的氢气,
由阴极电极反应式可知,阴极上生成的0.1molH2只得到了0.2mol电子,所以剩余0.4mol电子由铜离子获得,生成铜0.2mol,综上分析,电解H2SO4和CuSO4的混合溶液时,生成了0.2molCu,0.1mol氢气,0.15mol氧气,溶液要想恢复电解前的状态,需加入0.2molCuO(或碳酸铜)和0.1mol水,
故选D.
点评:本题考查了电解溶液后溶液浓度的恢复,注意依据电子守恒解答,题目难度中等.
练习册系列答案
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同学们在做硫化钠溶液与盐酸反应时,发现了一个奇怪的现象:在硫化钠溶液中加入足量的盐酸时只有少量的臭鸡蛋气味的气体产生,但溶液中却有大量的乳白色的沉淀生成.经检测,乳白色的沉淀物是单质硫.
为什么硫化钠溶液与盐酸反应有单质硫生成而只有少量的硫化氢生成呢?对此问题同学们决定作进一步的探究:
【收集信息】同学们都已学过硫化氢不稳定,常温下会发生分解生成单质硫,也容易被空气中的氧气氧化生成单质硫;除此之外,同学们通过查阅资料还知道:
(1)硫化钠能部分被氧化生成少量的亚硫酸钠,加入酸时S2-和SO32-会反应生成硫:
2S2-+SO32-+6H+═3S↓+3H2O.
(2)硫化钠溶液中的S2-容易被空气中氧气氧化生成单质硫,生成的单质硫又与硫化钠反应生成多硫化钠(Na2Sx):2Na2S+O2+2H2O═4NaOH+2S; Na2S+(x-1)S═Na2Sx
多硫化钠较稳定,但在酸的作用下生成不稳定的多硫化氢,多硫化氢分解生成硫.
【提出假设】
根据以上获取的信息,同学们对生成硫的主要原因进行了以下猜想:
猜想一:
 

猜想二:单质硫是酸性条件下S2-和SO32-反应生成的;
猜想三:单质硫是酸性条件下多硫化钠(Na2Sx)生成的.
【实验验证】
(一)
实验步骤实验现象
①向装有硫化亚铁的试管中加入足量盐酸;溶液无浑浊,有大量臭鸡蛋气味的气体逸出
②将生成的硫化氢气体通入蒸馏水中达到饱和,取适量饱和溶液于试管中,不断振荡后,观察试管中的变化.试管中无明显的浑浊现象
由实验(一)可知以上猜想
 
错误.
(二)
实验步骤实验现象
将新配制的硫化钠溶液分成两等份,
分别装入两支试管中
 
向一支试管中直接加入盐酸;溶液稍显浑浊,有臭鸡蛋气味的气体逸出
(1)向另一支试管中通入一定量氧气,观察溶液变化;
(2)再加入盐酸;
(1)溶液没有明显变化;
(2)溶液明显浑浊,有少量臭鸡蛋气味的气体逸出.
写出上表中实验现象(2)发生浑浊反应的离子反应方程式:
 

(三)为验证猜想二是否正确,设计了如下实验
实验步骤预期现象和结论
向一装有硫化钠试管中加入足量的
 

溶液,以除去
 
,过滤出少量白色
沉淀,再将滤液装入试管中,加入盐酸.
 
【拓展应用】根据以上实验,实验室制取H2S气体时,不要选用Na2S溶液,应选用
 
等难溶性硫化物和酸反应.
某校化学研究性学习小组查阅资料了解到以下内容:乙二酸(HOOC-COOH,可简写为H2C2O4)俗称草酸,易溶于水,属于二元中强酸(为弱电解质),且酸性强于碳酸,其熔点为101.5℃,在157℃升华并开始分解.为探究草酸的部分化学性质,进行了如下实验:
(1)向盛有1mL饱和NaHCO3溶液的试管中加入足量乙二酸溶液,观察到有无色气泡产生.该反应的离子方程式为
 

(2)向盛有乙二酸饱和溶液的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液,振荡,发现其溶液的紫红色褪去,说明乙二酸具有
 
(填“氧化性”、“还原性”或“酸性”),请配平该反应的离子方程式:
 
 MnO4-+
 
 H2C2O4+
 
 H+=
 
 Mn2++
 
 CO2↑+
 
 H2O
(3)将一定量的乙二酸放于试管中,按如图所示装置进行实验探究其分解产物(注:忽略草酸的升华,且夹持装置未标出):

图中有一处错误,应如何改正?
 

用改正后的装置做实验发现:装置C、G中澄清石灰水变浑浊,B中CuSO4粉末变蓝,F中CuO粉末由黑色变为红色.据此回答:上述装置中,D的作用是
 
.乙二酸分解的化学方程式为
 

(4)该小组同学将2.52g草酸晶体(H2C2O4?2H2O)加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应,测得反应后溶液呈酸性(忽略溶液体积变化).则下列关系合理的是
 

A.c(Na+)+c(H+)=c(HC2O4-)+c(OH-)+c(C2O42-
B.c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.2mol?L-1
C. c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H2C2O4)                       
D.c(Na+)=c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-

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