Question

13．用惰性电极电解400mL一定浓度的CuSO₄溶液（不考虑电解过程中溶液体积的变化），通电一段时间后：
（1）若向所得溶液中加入0.1molCuO后，溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程的离子反应方程式为2Cu²⁺+2H₂O═2Cu+4H⁺+O₂↑，电解过程中产生的气体的质量为1.6g．
（2）若向所得的溶液中加入0.1mol Cu₂（OH）₂CO₃后，溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为0.6mol．

Answer 1

分析 （1）电解发生2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ，向所得溶液中加入0.1mol CuO充分反应后，溶液恰好恢复到电解前的状态，则电解中生成0.1molCu，结合方程式计算生成氧气的质量；
（2）碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，所以加入0.1mol 碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃]相当于加入0.2molCuO、0.1molH₂O，根据生成物知，阴极上铜离子和氢离子放电、阳极上氢氧根离子放电，根据铜和氢气的物质的量与转移电子之间的关系式计算转移电子的物质的量．

解答 解：（1）电解发生2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ，离子方程式为2Cu²⁺+2H₂O═2Cu+4H⁺+O₂↑，向所得溶液中加入0.1mol CuO充分反应后，溶液恰好恢复到电解前的状态，则电解中生成0.1molCu，由方程式可知生成0.05mol氧气，则质量为0.05mol×32g/mol=1.6g，
故答案为：2Cu²⁺+2H₂O═2Cu+4H⁺+O₂↑； 1.6g；
（2）电解硫酸铜溶液后溶液呈酸性，向电解后的溶液中加入碱式碳酸铜能恢复原溶液，碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，溶液质量增加的量是铜、氢氧根离子，所以实际上电解硫酸铜溶液分两个阶段：
第一阶段2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
第二阶段：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
将碱式碳酸铜化学式改变为2CuO•H₂O•CO₂，所以加入0.1molCu₂（OH）₂CO₃ 就相当于加入0.2molCuO和0.1mol水，
第一阶段：根据铜原子守恒知，电解硫酸铜溶液析出n（Cu）=n（CuO）=0.2mol，转移电子的物质的量=0.2mol×2=0.4mol；
第二阶段：电解生成0.1mol水转移电子的物质的量=0.1mol×2=0.2mol，
所以电解过程中共转移的电子数为0.4mol+0.2mol=0.6mol，
故答案为：0.6．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，把握“加入物质充分反应后，溶液恰好恢复到电解前的状态”发生的电解反应为解答的关键，侧重电极反应、原子守恒及转移电子计算的考查，题目难度不大．