Question

4．将500mL pH=5的硫酸铜溶液（足量）用惰性电极电解一段时间，溶液pH变为2，若使溶液的浓度、pH与电解前相同，可采取的方法是（　　）

• A． 向溶液中加入0.245g Cu（OH）₂
• B． 向溶液中加入0.31gCuCO₃
• C． 向溶液中加入0.0025 molH₂SO₄
• D． 向溶液中加入0.2gCuO

Answer 1

分析 用惰性电极电解足量的CuSO₄溶液，电池反应式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，溶液由pH=5变为2，溶液中氢离子的物质的量变化为：（10^-2-10^-5）mol/L×0.5L=5×10^-3mol，假设溶液体积不变，则生成n（H₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（H⁺）=$\frac{1}{2}$×5×10^-3mol=2.5×10^-3mol，阳极上生成O₂、阴极上生成Cu，所以析出物质相当于CuO，因为碳酸铜能和稀硫酸反应生成硫酸铜和二氧化碳，所以加入CuCO₃固体也相当于加入的是CuO，根据“析出什么加入什么”确定需要加入物质，结合Cu原子守恒分析解答．

解答 解：用惰性电极电解足量的CuSO₄溶液，电池反应式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，溶液由pH=5变为2，溶液中氢离子的物质的量变化为：（10^-2-10^-5）mol/L×0.5L=5×10^-3mol，假设溶液体积不变，则生成n（H₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（H⁺）=$\frac{1}{2}$×5×10^-3mol=2.5×10^-3mol，阳极上生成O₂、阴极上生成Cu，所以析出物质相当于CuO，因为碳酸铜能和稀硫酸反应生成硫酸铜和二氧化碳，所以加入CuCO₃固体也相当于加入的是CuO，
 2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，
                 2       2    1
           2.5×10^-3mol  n（Cu）  n（O₂）
解得：2：2=2.5×10^-3mol：n（Cu）  
     2：1=2.5×10^-3mol：n（O₂）
     n（Cu）=2.5×10^-3mol 
     n（O₂）=0.5×2.5×10^-3mol；
所以要想恢复原溶液，应加入氧化铜，物质的量为2.5×10^-3mol，质量为2.5×10^-3mol×80g/mol=0.2g；
也可以加入CuCO₃固体，根据Cu原子守恒得n（CuCO₃）=n（Cu）=2.5×10^-3mol，则m（CuCO₃）=2.5×10^-3mol×124g/mol=0.31g，
故选BD．

点评 本题以电解原理为载体考查电化学计算，为高频考点，明确离子放电顺序及各个电极上析出物质是解本题关键，注意原子守恒的灵活运用，易错选项是AB，很多同学往往认为生成的硫酸和氢氧化铜生成硫酸铜和水而不引进杂质导致选择A，也有很多同学往往认为加入碳酸铜引进杂质而首先排除，题目难度中等．