Question

在25℃時，用石墨電極電解2.0L 2.5mol/LCuSO₄溶液，若有0.2mol電子發生轉移，請回答下列問題：
（1）陰極發生

還原

反應（填“氧化”或“還原”），該電極反應式為

Cu²⁺+2e^-═Cu

．電解反應的化學方程式為

2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

（2）電解后得到的銅的質量是

6.4

g，得到氧氣的體積是

1.12

L（標準狀況），溶液中的氫離子濃度為

0.1

mol/L（假定溶液體積仍為2.0L）．
（3）若用等質量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質量相差

12.8

g．

Answer 1

分析：（1）根據得失電子判斷反應類型；根據離子放電順序書寫陰極電極反應式；根據陰陽極上發生的電極反應式書寫電池反應式；
（2）根據銅、氧氣與轉移電子的關系計算銅的質量、氧氣的體積；根據氧氣與氫離子的關系計算氫離子的濃度；
（3）根據溶解的銅、析出的銅與電子的關系計算，然后兩數值相加即得電解后兩銅片的質量差．

解答：解：（1）陰極上得電子，發生還原反應；陰極上銅離子的放電能力大于氫離子的放電能力，所以陰極上析出銅，故電極反應式為Cu²⁺+2e^-═Cu；陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣，所以其電池反應方程式為2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ．
故答案為：還原；Cu²⁺+2e^-═Cu；2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ；
（2）2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 轉移電子
                      2×64g          4mol  
                       6.4g            0.2mol
所以銅的質量為6.4g；
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 轉移電子
                     22.4L        4mol  
                     1.12 L        0.2mol
所以生成氧氣的體積為1.12 L；    
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 轉移電子
                          2mol    4mol  
                          0.1mol  0.2mol
所以硫酸的物質的量為0.1mol，氫離子的物質的量為 0.2mol，
氫離子的物質的量濃度為c=

n

V

=

0.2mol

2L

=0.1mol/L．
故答案為：6.4；1.12；0.1；
（3）當以銅片作電極時，陽極上銅失電子變成離子進入溶液，所以銅片質量減少；陰極上銅離子得電子生成銅單質，銅片質量增加，
兩極的質量差=陽極上減少的質量+陰極上增加的質量．
陽極  Cu-2e^-═Cu²⁺
     64g 2mol
     6.4g 0.2mol
所以陽極質量減少6.4g；
 陰極  Cu²⁺+2e^-═Cu
          2mol 64g 
         0.2mol 6.4g 
 所以陰極質量增加6.4g；
所以兩極質量相差 6.4g+6.4g═12.8g，
故答案為：12.8．

點評：本題考查了電解池中氧化還原反應的有關計算，根據方程式中各物質間的關系式計算即可；知道兩極的質量差=陽極上減少的質量+陰極上增加的質量是解（3）題的關鍵．