Question

【題目】Ⅰ．用惰性電極電解200 mL一定濃度的硫酸銅溶液，實(shí)驗(yàn)裝置如圖①所示，電解過程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖②所示，橫坐標(biāo)表示電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，縱坐標(biāo)表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

(1)下列說法正確的是______(填序號(hào))。

A．電解過程中，b電極表面先有紅色物質(zhì)析出，后有氣泡產(chǎn)生

B．a(chǎn)電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H+＋2e-==H2↑和4OH-－4e-==2H2O＋O2↑

C．從P點(diǎn)到Q點(diǎn)時(shí)收集到的混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為12 g·mol-1

D．OP段表示H2和O2混合氣體的體積變化，PQ段表示O2的體積變化

(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為________mol。

(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮CO2的溶解)，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為________mol。

Ⅱ. 金屬腐蝕是我們?nèi)粘Ｉ�活的常見現(xiàn)象（如圖所示）。

(1)如圖銅板上鐵鉚釘處的腐蝕屬于____腐蝕。

(2)分析此腐蝕過程，下列有關(guān)說法中，不正確的是____。

A．正極電極反應(yīng)式為：2H＋＋2e－=H2↑

B．此過程中還涉及到反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3

C．此過程中銅并不被腐蝕

D．此過程中電子從Fe移向Cu

Answer 1

【答案】 C 0.4 0.6 吸氧 A

【解析】Ⅰ．（1）由圖可知，電流由正極流向負(fù)極，則b為陽極，a為陰極，惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液，發(fā)生2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，結(jié)合圖②可知，通過0.2mol電子時(shí)電解硫酸銅，然后電解硫酸溶液，發(fā)生2H2O2H2↑+O2↑，P到Q點(diǎn)時(shí)收集到的混合氣體為氫氣和氧氣，以此來解答；

（2）根據(jù)電解池的工作原理，要想讓電解后的電解質(zhì)復(fù)原，則遵循的原則是：出什么加什么，加入Cu（OH）2后溶液與電解前相同，則銅離子和氫氧根放電；

（3）電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復(fù)原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質(zhì)量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實(shí)際上電解硫酸銅溶液分兩個(gè)階段：第一階段2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，第二階段：2H2O2H2↑+O2↑，將堿式碳酸銅化學(xué)式改變?yōu)?/span>2CuOH2OCO2，所以加入0.1molCu2（OH）2CO3就相當(dāng)于加入0.2molCuO和0.1mol水，根據(jù)氧化銅和水的量計(jì)算即可。

Ⅱ.（1）根據(jù)圖示可知，銅板上的鐵鉚釘易發(fā)生腐蝕，是由于銅和鐵構(gòu)成了原電池，發(fā)生了吸氧腐蝕；

（2）在此腐蝕的過程中，鐵做負(fù)極失去電子，氧氣在正極上得電子，電子由負(fù)極移向正極，據(jù)此分析。

Ⅰ．（1）由圖可知，電流由正極流向負(fù)極，則b為陽極，a為陰極，惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液，發(fā)生2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，結(jié)合圖②可知，通過0.2mol電子時(shí)電解硫酸銅，然后電解硫酸溶液，發(fā)生2H2O2H2↑+O2↑則

A．b為陽極，溶液中的氫氧根離子放電，則不會(huì)有紅色物質(zhì)析出，A錯(cuò)誤；

B．a為陰極，先發(fā)生Cu2++2e-=Cu，后發(fā)生2H++2e-=H2↑，B錯(cuò)誤；

C．到Q點(diǎn)時(shí)收集到的混合氣體為氫氣和氧氣，由電解水反應(yīng)可知0.2mol電子通過時(shí)生成0.1molH2、0.05molO2，則混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為(0.1mol×2g/mol+0.05mol×32g/mol)/(0.1mol+0.05mol)=12gmol-1，C正確；

D．由上述分析可知，曲線0～P段表示O2的體積變化，曲線P～Q段表示H2和O2混合氣體的體積變化，D錯(cuò)誤；

答案選C；

（2）Cu（OH）2從組成上可看成CuOH2O，加入0.1molCu（OH）2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，即電解生成了0.1mol銅，并電解了0.1mol H2O，由電解的總反應(yīng)式可知

2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4轉(zhuǎn)移電子

2mol 4mol

0.1mol 0.2mol

2H2O2H2↑+O2↑轉(zhuǎn)移電子

2mol 4mol

0.1mol 0.2mol

所以電解過程中共轉(zhuǎn)移電子為0.4mol；

（3）電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復(fù)原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質(zhì)量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實(shí)際上電解硫酸銅溶液分兩個(gè)階段：第一階段：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，第二階段：2H2O2H2↑+O2↑，將堿式碳酸銅化學(xué)式改變?yōu)?/span>2CuOH2OCO2，所以加入0.1molCu2（OH）2CO3就相當(dāng)于加入0.2molCuO和0.1mol水。第一階段：根據(jù)銅原子守恒知，電解硫酸銅溶液析出n（Cu）=n（CuO）=0.2mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.2mol×2=0.4mol；第二階段：電解生成0.1mol水轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.1mol×2=0.2mol，

所以電解過程中共轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4mol+0.2mol=0.6mol。

Ⅱ.（1）根據(jù)圖示可知，銅板上的鐵鉚釘易發(fā)生腐蝕，是由于銅和鐵構(gòu)成了原電池，發(fā)生了吸氧腐蝕；

（2）A．正極上放電的是氧氣，故正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-，A錯(cuò)誤；

B．在鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，鐵在負(fù)極上失去電子：Fe-2e-=Fe2+，氧氣在正極上放電：O2+4e-+2H2O=4OH-，故總反應(yīng)為：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2，而Fe（OH）2有強(qiáng)還原性，易被氧氣氧化，即能發(fā)生反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3，B正確；

C．此過程中銅做正極被保護(hù)，并未被腐蝕，C正確；

D．此過程中電子從負(fù)極移向正極，即由Fe移向Cu，D正確。

答案選A。