Question

2．用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示（气体体积均在相同状况下测定）．欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入（　　）

• A． 0.15 mol CuO
• B． 0.1 mol CuCO₃
• C． 0.075mol Cu（OH）₂
• D． 0.05 mol Cu₂（OH）₂CO₃

Answer 1

分析 用惰性电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放电生成铜单质，当铜离子完全析出时，继续电解，阴极上氢离子放电生成氢气，根据“析出什么加入什么”的原则加入物质即可．

解答 解：用惰性电极电解硫酸铜溶液时，先发生反应2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，当铜离子完全析出时，发生反应2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，根据图象知，转移电子0.2mol时只有气体氧气生成，发生反应2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，实际上相当于析出氧化铜，根据氧化铜和转移电子之间的关系式得n（Cu）=$\frac{0.2mol}{2}$=0.1mol，所以相当于析出0.1molCuO；
继续电解发生的反应为2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，实际上是电解水，根据水和转移电子之间的关系式得m（H₂O）=$\frac{0.3-0.2}{4}$mol=0.25mol，所以电解水的物质的量是0.25mol，
根据“析出什么加入什么”的原则知，要使溶液恢复原状，应该加入0.1mol氧化铜和0.05mol水，
A．只加氧化铜不加水不能使溶液恢复原状，故A错误；
B．加入碳酸铜时，碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和二氧化碳，所以相当于加入氧化铜，没有加入水，所以不能使溶液恢复原状，故B错误；
C.0.075mol Cu（OH）₂相当于加入0.075molCuO和0.075molH₂O，与析出物质的物质的量不同，所以不能恢复原状，故C错误；
D.0.05mol Cu₂（OH）₂CO₃，碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，根据原子守恒知，相当于加入0.1molCuO和0.05mol的水，所以能使溶液恢复原状，故D正确；
故选D．

点评 本题以电解原理为载体考查了物质间的反应，根据图象中转移电子确定析出物质，再结合“析出什么加入什么”的原则分析解答，易错选项是D，根据原子守恒将Cu₂（OH）₂CO₃改写为2CuO．H₂O．CO₂来分析解答，题目难度中等．