Question

在25℃时，用石墨电极电解2.0L 0.5mol?L^-1 CuSO₄溶液．5min后，在一个石墨电极上有6.4g Cu生成．试回答下列问题：
（1）发生氧化反应的是

 

极，电极反应式为

 

．
（2）若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为

 

．
（3）若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入

 

mol的

 

．
（4）若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差

 

g，电解液的pH

 

．（填“变小”、“变   大”或“不变”）

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：在25℃时，用石墨电极电解2.0 L，0.5mol/LCuSO₄溶液中Cu²⁺物质的量为0.5mol，5min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成物质的量为0.1mol；
（1）电解过程中，溶液中阴离子OH^-、SO₄^2-移向阳极，氢氧根离子放电发生氧化反应，电极反应式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）依据电极反应电子守恒，生成铜物质的量为0.1mol，电子转移为0.2mol；
阳极反应为、4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
         0.2mol 0.2mol    0.05mol
阴极反应为、2Cu²⁺+4e^-═2Cu
         0.1mol 0.2mol  0.1mol
所以电解过程中电子转移为0.2mol；
生成氧气的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
溶液的PH的计算可以依据水电离出的氢离子和氢氧根离子守恒，减少氢氧根离子0.2mol，溶液中增加氢离子0.2mol，c（H⁺）=

0.2mol

2L

=0.1mol/L；pH=-lgC（H⁺）=1；
（3）根据缺什么加什么，结合电解方程式计算出需要加入的物质及物质的量；
（4）如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，是镀铜，阳极反应为：Cu-2e^-=Cu²⁺；阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu；电子转移0.2mol，阳极减少质量为0.1mol×64g/mol=6.4g；同时阴极析出铜6.4g；电解后两铜片的质量相差12.8g，电解质溶液的pH不变．

解答： 解：在25℃时，用石墨电极电解2.0 L，0.5mol/LCuSO₄溶液中Cu²⁺物质的量为0.5mol，5min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成物质的量为0.1mol；
（1）电解过程中，溶液中阴离子OH^-、SO₄^2-移向阳极，氢氧根离子放电发生氧化反应，电极反应式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：阳；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）依据电极反应电子守恒，生成铜物质的量为0.1mol，电子转移为0.2mol；
阳极反应为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
       0.2mol 0.2mol 0.05mol
阴极反应为2Cu²⁺+4e^-═2Cu
        0.1mol 0.2mol 0.1mol
所以电解过程中电子转移为0.2mol；
生成氧气的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
减少氢氧根离子0.2mol，溶液中增加氢离子0.2mol，c（H⁺）=

0.2mol

2L

=0.1mol/L，pH=-lgc（H⁺）=1，
故答案为：1；
（3）根据电解的离子方程式2Cu²⁺+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺，反应生成铜的物质的量为：0.1mol，生成氧气的物质的量为：0.1mol×

1

2

=0.05mol，相当于减少了0.1molCuO，故答案为：0.1；CuO；
（4）如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，是镀铜，阳极反应为：Cu-2e^-=Cu²⁺；阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu；电子转移0.2mol，阳极减少质量为0.1mol×64g/mol=6.4g；同时阴极析出铜6.4g，；电解后两铜片的质量相差12.8g，电解质溶液的pH不变，
故答案为：12.8；不变．

点评：本题考查了电解原理的应用，电极反应的判断，电极反应的书写方法，电子守恒的计算应用，电镀的原理分析和计算应用．