Question

13．用惰性電極電解400mL一定濃度的CuSO₄溶液（不考慮電解過(guò)程中溶液體積的變化），通電一段時(shí)間后：
（1）若向所得溶液中加入0.1molCuO后，溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過(guò)程的離子反應(yīng)方程式為2Cu²⁺+2H₂O═2Cu+4H⁺+O₂↑，電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量為1.6g．
（2）若向所得的溶液中加入0.1mol Cu₂（OH）₂CO₃后，溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子為0.6mol．

Answer 1

分析 （1）電解發(fā)生2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ，向所得溶液中加入0.1mol CuO充分反應(yīng)后，溶液恰好恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則電解中生成0.1molCu，結(jié)合方程式計(jì)算生成氧氣的質(zhì)量；
（2）堿式碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，所以加入0.1mol 堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]相當(dāng)于加入0.2molCuO、0.1molH₂O，根據(jù)生成物知，陰極上銅離子和氫離子放電、陽(yáng)極上氫氧根離子放電，根據(jù)銅和氫氣的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）電解發(fā)生2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ，離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O═2Cu+4H⁺+O₂↑，向所得溶液中加入0.1mol CuO充分反應(yīng)后，溶液恰好恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則電解中生成0.1molCu，由方程式可知生成0.05mol氧氣，則質(zhì)量為0.05mol×32g/mol=1.6g，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O═2Cu+4H⁺+O₂↑； 1.6g；
（2）電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復(fù)原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質(zhì)量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實(shí)際上電解硫酸銅溶液分兩個(gè)階段：
第一階段2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
第二階段：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
將堿式碳酸銅化學(xué)式改變?yōu)?CuO•H₂O•CO₂，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(guò)程中共轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4mol+0.2mol=0.6mol，
故答案為：0.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理，為高頻考點(diǎn)，把握“加入物質(zhì)充分反應(yīng)后，溶液恰好恢復(fù)到電解前的狀態(tài)”發(fā)生的電解反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重電極反應(yīng)、原子守恒及轉(zhuǎn)移電子計(jì)算的考查，題目難度不大．