Question

10．在25℃时，用石墨电极电解1.0L，2.5mol/LCuSO₄溶液．5min后，在一个石墨电极上有3.2g Cu生成．试回答下列问题：
（1）阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
（2）有0.1mol电子发生转移，得到O₂的体积（标准状况）是560mL
（3）如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解相同时间后两铜片的质量相差6.4g．

Answer 1

分析 溶液中n（CuSO₄）=2.5mol/L×1.0L=2.5mol，根据Cu原子守恒得溶液中n（Cu²⁺）=n（CuSO₄）=2.5mol，析出n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol＜2.5mol，则还有部分硫酸铜没有电解；
（1）电解时，阴极上得电子发生还原反应，阳极上OH^-失电子发生氧化反应；
（2）根据Cu和转移电子之间的关系、转移电子守恒计算转移电子物质的量及氧气体积；
（3）若用Cu作电极材料，则阳极上Cu失电子、阴极上Cu²⁺得电子，根据转移电子相等知，阳极上溶解的Cu等于阴极上析出的Cu，电解相同时间后两铜片的质量相差等溶解Cu的质量和析出Cu的质量之和．

解答 解：溶液中n（CuSO₄）=2.5mol/L×1.0L=2.5mol，根据Cu原子守恒得溶液中n（Cu²⁺）=n（CuSO₄）=2.5mol，析出n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol＜2.5mol，则还有部分硫酸铜没有电解；
（1）电解时，阴极上得电子发生还原反应，阳极上OH^-失电子发生氧化反应，阳极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：阳；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）阴极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，转移电子物质的量=2（Cu²⁺）=0.05mol×2=0.1mol，根据转移电子守恒得析出氧气体积=$\frac{0.05mol×2}{4}$×22.4L/mol=560mL，故答案为：0.1；560；
（3）若用Cu作电极材料，则阳极上Cu失电子、阴极上Cu²⁺得电子，根据转移电子相等知，阳极上溶解的Cu等于阴极上析出的Cu，电解相同时间后两铜片的质量相差等溶解Cu的质量和析出Cu的质量之和=3.2g×2=6.4g，
故答案为：6.4．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，侧重考查分析计算能力，明确各个电极上发生的反应及各个物理量之间的关系是解本题关键，易错点是（3）题计算，题目难度中等．