Question

【题目】Ⅰ．用惰性电极电解200 mL一定浓度的硫酸铜溶液，实验装置如图①所示，电解过程中的实验数据如图②所示，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。

(1)下列说法正确的是______(填序号)。

A．电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生

B．a电极上发生的反应为2H+＋2e-==H2↑和4OH-－4e-==2H2O＋O2↑

C．从P点到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12 g·mol-1

D．OP段表示H2和O2混合气体的体积变化，PQ段表示O2的体积变化

(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使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________mol。

(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)，电解过程中转移的电子为________mol。

Ⅱ. 金属腐蚀是我们日常生活的常见现象（如图所示）。

(1)如图铜板上铁铆钉处的腐蚀属于____腐蚀。

(2)分析此腐蚀过程，下列有关说法中，不正确的是____。

A．正极电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑

B．此过程中还涉及到反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3

C．此过程中铜并不被腐蚀

D．此过程中电子从Fe移向Cu

Answer 1

【答案】 C 0.4 0.6 吸氧 A

【解析】Ⅰ．（1）由图可知，电流由正极流向负极，则b为阳极，a为阴极，惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，发生2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，结合图②可知，通过0.2mol电子时电解硫酸铜，然后电解硫酸溶液，发生2H2O2H2↑+O2↑，P到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气，以此来解答；

（2）根据电解池的工作原理，要想让电解后的电解质复原，则遵循的原则是：出什么加什么，加入Cu（OH）2后溶液与电解前相同，则铜离子和氢氧根放电；

（3）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+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，第二阶段：2H2O2H2↑+O2↑，将碱式碳酸铜化学式改变为2CuOH2OCO2，所以加入0.1molCu2（OH）2CO3就相当于加入0.2molCuO和0.1mol水，根据氧化铜和水的量计算即可。

Ⅱ.（1）根据图示可知，铜板上的铁铆钉易发生腐蚀，是由于铜和铁构成了原电池，发生了吸氧腐蚀；

（2）在此腐蚀的过程中，铁做负极失去电子，氧气在正极上得电子，电子由负极移向正极，据此分析。

Ⅰ．（1）由图可知，电流由正极流向负极，则b为阳极，a为阴极，惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，发生2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，结合图②可知，通过0.2mol电子时电解硫酸铜，然后电解硫酸溶液，发生2H2O2H2↑+O2↑则

A．b为阳极，溶液中的氢氧根离子放电，则不会有红色物质析出，A错误；

B．a为阴极，先发生Cu2++2e-=Cu，后发生2H++2e-=H2↑，B错误；

C．到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气，由电解水反应可知0.2mol电子通过时生成0.1molH2、0.05molO2，则混合气体的平均摩尔质量为(0.1mol×2g/mol+0.05mol×32g/mol)/(0.1mol+0.05mol)=12gmol-1，C正确；

D．由上述分析可知，曲线0～P段表示O2的体积变化，曲线P～Q段表示H2和O2混合气体的体积变化，D错误；

答案选C；

（2）Cu（OH）2从组成上可看成CuOH2O，加入0.1molCu（OH）2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，即电解生成了0.1mol铜，并电解了0.1mol H2O，由电解的总反应式可知

2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4转移电子

2mol 4mol

0.1mol 0.2mol

2H2O2H2↑+O2↑转移电子

2mol 4mol

0.1mol 0.2mol

所以电解过程中共转移电子为0.4mol；

（3）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+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，第二阶段：2H2O2H2↑+O2↑，将碱式碳酸铜化学式改变为2CuOH2OCO2，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。

Ⅱ.（1）根据图示可知，铜板上的铁铆钉易发生腐蚀，是由于铜和铁构成了原电池，发生了吸氧腐蚀；

（2）A．正极上放电的是氧气，故正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，A错误；

B．在铁发生吸氧腐蚀时，铁在负极上失去电子：Fe-2e-=Fe2+，氧气在正极上放电：O2+4e-+2H2O=4OH-，故总反应为：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2，而Fe（OH）2有强还原性，易被氧气氧化，即能发生反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3，B正确；

C．此过程中铜做正极被保护，并未被腐蚀，C正确；

D．此过程中电子从负极移向正极，即由Fe移向Cu，D正确。

答案选A。