Question

10．在某温度下，取一定质量的CuSO₄溶液，用石墨做电极进行电解，当阳极产生标准状况下气体1.12L时，CuSO₄恰好被完全电解，得到密度为1.2g/cm³的溶液200mL．求：
（1）电解后，所得溶液的pH；
（2）电解前，所取CuSO₄溶液的质量．

Answer 1

分析 在25℃时，用石墨电极电解CuSO₄溶液，阳极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，总反应离子方程式为2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，当阳极产生标准状况下气体1.12L时，生成氧气的物质的量为$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，电子转移0.05mol×4=0.2mol，同时阴极析出铜6.4g，据此分析计算．

解答 解：（1）在25℃时，用石墨电极电解CuSO₄溶液，阳极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu；当阳极产生标准状况下气体1.12L时，生成氧气的物质的量为$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，电子转移0.05mol×4=0.2mol，同时阴极析出铜6.4g，电解过程中，阳极反应为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，总反应离子方程式为2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，
2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，
 2mol             4mol 22.4L
n（Cu²⁺）         n（H⁺） 1.12L
n=$\frac{4mol×1.12L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{0.2L}$=1mol/L，pH=0，
答：所得溶液的pH为0；
（2）析出氧气的质量为0.05mol×32g/mol=1.6g，析出铜的质量为6.4g，故原溶液质量为1.6g+6.4g+1.2g•cm^-3×200mL=248.0g，
答：电解前所取CuSO₄溶液的质量为248.0g．

点评 本题考查了电解原理的应用，电极反应的书写方法，电子守恒的计算应用，中等难度，清楚电极反应是解题的关键．