Question

在25℃時，用石墨電極電解2.0L 2.5mol?L^-1CuSO₄溶液，如有0.20mol電子發生轉移，試回答下列問題：
（1）陰極發生

 

反應，電極反應為

 

．
（2）陽極發生

 

反應，電極反應為

 

．
（3）電解后得到的Cu的質量是

 

，得到O₂的體積（標準狀況）是

 

，溶液的pH是

 

．
（4）如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

 

，電解液的pH

 

（填“變小”“變大”或“不變”）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）電解過程中，溶液中陽離子Cu²⁺、H⁺移向陰極發生還原反應；
（2）電解過程中，溶液中陰離子OH^-、SO₄^2-移向陽極，氫氧根離子放電發生氧化反應；
（3）依據電極反應電子守恒，有0.20mol電子發生轉移，生成銅物質的量為0.1mol，生成氧氣物質的量為0.05mol；溶液的PH的計算可以依據水電離出的氫離子和氫氧根離子守恒，減少氫氧根離子0.2mol，溶液中增加氫離子0.2mol，計算pH；
（4）如用等質量的兩塊銅片代替石墨作電極，是鍍銅，陽極反應為：Cu-2e^-=Cu²⁺；陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu；電子轉移0.2mol，陽極減少質量為0.1mol×64g/mol=6.4g；同時陰極析出銅6.4g，；電解后兩銅片的質量相差12.8g，電解質溶液的pH不變．

解答： 解：在25℃時，用石墨電極電解2.0 L，2.5mol/LCuSO₄溶液中Cu²⁺物質的量為5mol．5min后，在一個石墨電極上有6.4gCu生成物質的量為0.1mol；
（1）電解過程中，溶液中陽離子Cu²⁺、H⁺移向陰極發生還原反應，電極反應：2Cu²⁺+4e^-═2Cu，故答案為：還原；2Cu²⁺+4e^-═2Cu；
（2）電解過程中，溶液中陰離子OH^-、SO₄^2-移向陽極，氫氧根離子放電發生氧化反應，電極反應式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：氧化；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（3）依據電極反應電子守恒，有0.20mol電子發生轉移，生成銅物質的量為0.1mol，生成氧氣物質的量為0.05mol，
陽極反應為、4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
         0.2mol 0.2mol 0.05mol
陰極反應為、2Cu²⁺+4e^-═2Cu
       0.1mol 0.2mol 0.1mol
所以電解過程中得到銅的質量0.1mol×64g/mol=6.4g；
生成氧氣的體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
溶液的PH的計算可以依據水電離出的氫離子和氫氧根離子守恒，減少氫氧根離子0.2mol，溶液中增加氫離子0.2mol，C（H⁺）=

0.2mol

2L

=0.1mol/L，pH=-lgC（H⁺）=1，
故答案為：6.4g；1.12L；1；
（4）如用等質量的兩塊銅片代替石墨作電極，是鍍銅，陽極反應為：Cu-2e^-=Cu²⁺；陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu；電子轉移0.2mol，陽極減少質量為0.1mol×64g/mol=6.4g；同時陰極析出銅6.4g，電解后兩銅片的質量相差12.8g，電解質溶液的pH不變，故答案為：12.8g；不變．

點評：本題考查了電解原理的應用，電極反應的判斷，電極反應的書寫方法，電子守恒的計算應用，電鍍的原理分析和計算應用．