Question

10．用Pt做电极电解100moLCuSO₄溶液，电解一段时间后两极均收集到标准状况下的气体2.24L，则下列有关说法错误的是（　　）

• A． 原CuSO₄溶液的浓度为1mol/L
• B． 若要使电解后的溶液恢复至电解前的CuSO₄溶液，则需加入9.8gCu（OH）₂固体
• C． 电解过程中转移电子数为0.4N_A个
• D． 假设电解过程中忽略溶液体积变化，则电解后所得溶液中C（H⁺）=0.1mol/L

Answer 1

分析 用Pt做电极电解100moLCuSO₄溶液，开始时阳极上OH^-放电生成O₂，阴极上Cu²⁺放电生成Cu，当Cu²⁺完全放电后，溶液中H⁺放电生成H₂，电解一段时间后生成的n（H₂）=n（O₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
A．根据转移电子相等计算n（Cu²⁺），再根据Cu原子守恒计算c（CuSO₄）；
B．阳极上生成氧气、阴极上生成Cu和氢气，所以相当于析出CuO和H₂O，根据“析出什么加入什么”原则加入物质使溶液恢复原状；
C．根据氧气与转移电子之间的关系式计算转移电子数；
D．第一步电解生成氢离子，第二步电解实际上是电解水，溶液中n（H⁺）不变，根据Cu和H⁺之间的关系式计算．

解答 解：用Pt做电极电解100moLCuSO₄溶液，开始时阳极上OH^-放电生成O₂，阴极上Cu²⁺放电生成Cu，当Cu²⁺完全放电后，溶液中H⁺放电生成H₂，电解一段时间后生成的n（H₂）=n（O₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
A．根据转移电子相等得n（Cu²⁺）=$\frac{0.1mol×4-0.1mol×2}{2}$=0.1mol，再根据Cu原子守恒得n（CuSO₄）=n（Cu）=0.1mol，c（CuSO₄）=$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，故A正确；
B．阳极上生成氧气、阴极上生成Cu和氢气，所以相当于析出CuO和H₂O，根据Cu原子守恒得n（CuO）=n（Cu）=0.1mol，根据H原子守恒得n（H₂O）=n（H₂）=0.1mol，根据“析出什么加入什么”原则加入物质使溶液恢复原状，则进入的物质质量=m（CuO）+m（H₂O）=0.1mol×80g/mol+0.1mol×18g/mol=9.8g，Cu（OH）₂可以改写为CuO．H₂O，故B正确；
C．根据氧气与转移电子之间的关系式计算转移电子数为0.1mol×4×N_A/mol=0.4N_A，故C正确；
D．第一步电解生成氢离子，第二步电解实际上是电解水，溶液中n（H⁺）不变，铜离子放电时离子方程式为2Cu²⁺+2H₂O=O₂↑+2Cu+4H⁺，根据Cu和氢离子关系式得n（H⁺）=2n（Cu）=2×0.1mol=0.2mol，
c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{0.1L}$=2mol/L，故D错误；
故选D．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，侧重考查学生分析判断及计算能力，明确离子放电顺序、阴极上产生成分及各个物理量之间的关系式是解本题关键，注意该题中原子守恒、转移电子守恒的灵活运用，难点是B选项的计算，题目难度中等．