Question

在25℃时，用石墨电极电解2.0 L，2.5mol/LCuSO₄溶液．5min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成．试回答下列问题：
（1）    极发生氧化反应（填阴，阳），电极反应式为    ．
（2）    极发生还原反应（填阴，阳），电极反应式为    ．
（3）有    mol电子发生转移，得到氧气的体积（标准状况）是    L，溶液的pH是    ．反应速率v（Cu²⁺）：v（O₂）═   
（4）如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差    g，电解液的pH    （填“变小”、“变大”或“不变”）

Answer 1

【答案】分析：在25℃时，用石墨电极电解2.0 L，2.5mol/LCuSO₄溶液中Cu²⁺物质的量为5mol．5min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成物质的量为0.1mol；
（1）电解过程中，溶液中阴离子OH^-、SO₄^2-移向阳极，氢氧根离子放电发生氧化反应，电极反应式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）电解过程中，溶液中阳离子Cu²⁺、H⁺移向阴极发生还原反应，电极反应：2Cu²⁺+4e^-═2Cu；
（3）依据电极反应电子守恒，生成铜物质的量为0.1mol，电子转移为0.2mol；
阳极反应为、4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
         0.2mol 0.2mol    0.05mol
阴极反应为、2Cu²⁺+4e^-═2Cu
         0.1mol 0.2mol  0.1mol
所以电解过程中电子转移为0.2mol；
生成氧气的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
溶液的PH的计算可以依据水电离出的氢离子和氢氧根离子守恒，减少氢氧根离子0.2mol，溶液中增加氢离子0.2mol，C（H⁺）==0.1mol/L； PH=-lgC（H⁺）=1；
依据化学反应的熟练概念计算：反应速率v（Cu²⁺）：v（O₂）=：=2：1；
（4）如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，是镀铜，阳极反应为：Cu-2e^-=Cu²⁺；阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu；电子转移0.2mol，阳极减少质量为0.1mol×64g/mol=6.4g；同时阴极析出铜6.4g，；电解后两铜片的质量相差12.8g，电解质溶液的PH不变；
解答：解：在25℃时，用石墨电极电解2.0 L，2.5mol/LCuSO₄溶液中Cu²⁺物质的量为5mol．5min后，在一个石墨电极上有6.4gCu生成物质的量为0.1mol；
（1）电解过程中，溶液中阴离子OH^-、SO₄^2-移向阳极，氢氧根离子放电发生氧化反应，电极反应式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；故答案为：阳； 4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）电解过程中，溶液中阳离子Cu²⁺、H⁺移向阴极发生还原反应，电极反应：2Cu²⁺+4e^-═2Cu；
故答案为：阴；2Cu²⁺+4e^-═2Cu；
（3）依据电极反应电子守恒，生成铜物质的量为0.1mol，电子转移为0.2mol；
阳极反应为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
       0.2mol 0.2mol 0.05mol
阴极反应为2Cu²⁺+4e^-═2Cu
        0.1mol 0.2mol 0.1mol
所以电解过程中电子转移为0.2mol；
生成氧气的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
溶液的PH的计算可以依据水电离出的氢离子和氢氧根离子守恒，减少氢氧根离子0.2mol，溶液中增加氢离子0.2mol，C（H⁺）==0.1mol/L； PH=-lgC（H⁺）=1；
依据化学反应的熟练概念计算：反应速率v（Cu²⁺）：v（O₂）=：=2：1；
故答案为：0.2； 1.12； 1；  2：1；
（4）如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，是镀铜，阳极反应为：Cu-2e^-=Cu²⁺；阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu；电子转移0.2mol，阳极减少质量为0.1mol×64g/mol=6.4g；同时阴极析出铜6.4g，；电解后两铜片的质量相差12.8g，电解质溶液的PH不变；
故答案为：12.8；不变；
点评：本题考查了电解原理的应用，电极反应的判断，电极反应的书写方法，电子守恒的计算应用，电镀的原理分析和计算应用．