Question

如图，将500mL一定浓度的CuSO₄溶液用a、b两石墨电极电解，试回答下列问题：
第一阶段：合上M断开N，a极上产224mL（标准状况，下同）气体，b极上有金属析出；
（1）阴极反应方程式为：

 

，
（2）b极析出金属的质量为

 

g．
第二阶段：再断开M合上N一段时间，当b极上产生56mL气体时，a极上也开始产生气体，此时立即断开N；
（3）此阶段b电极反应方程式为：

 

．
（4）此过程a极上析出固体质量为

 

g．
（5）原溶液物质的量浓度为

 

mol?L^-1．

Answer 1

考点：电解原理

专题：

分析：（1）合上M断开N，a极为阳极产生224mL氧气，b极阴极上有铜析出；
（2）根据阴阳两极的得失电子守恒计算；
（3-5）再断开M合上N一段时间，b极为阳极首先将是析出的铜失电子变成铜离子，后溶液中的氢氧根失电子产生56mL氧气，a极阴极首先为溶液中的铜离子得电子生成铜单质，后铜离子消耗完，再有溶液中的氢离子得电子生成氢气，据此来解答．

解答： 解：（1）合上M断开N，a极为阳极上产224mL氧气，b极阴极发生还原反应生成铜，电极方程式为Cu²⁺+2e^-═Cu，故答案为：Cu²⁺+2e^-═Cu；
（2）根据阴阳两极的得失电子守恒，则b极析出金属的质量为

0.224L

22.4L/mol

×

4

2

×64g/mol=1.28g，故答案为：1.28g；
再断开M合上N一段时间，b极为阳极首先将是析出的铜失电子变成铜离子，后溶液中的氢氧根失电子产生56mL氧气，a极阴极首先为溶液中的铜离子得电子生成铜单质，后铜离子消耗完，再有溶液中的氢离子得电子生成氢气；
（3）根据以上分析，此阶段b电极反应方程式为：Cu-2e^-=Cu²⁺，4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：Cu-2e^-=Cu²⁺，4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（4）根据以上分析及得失电子守恒，过程a极上析出固体质量为

0.056

22.4

×

4

2

×64+1.28=1.6g，故答案为：1.6；
（5）根据铜离子守恒，则原溶液物质的量浓度为

1.6 64 mol

0.5L

=0.05mol/L，故答案为：0.05．

点评：本题综合考查电解池知识，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握电解池的工作原理以及得失电子守恒的计算的应用，难度中等．