Question

3．如圖所示：圖①為用惰性電極電解500mL一定濃度的CuSO₄溶液，圖②為電路轉移電子的物質的量與產生氣體體積（標準狀態下）的曲線圖，求：原CuSO₄溶液濃度c（CuSO₄）=0.2mol•L^-1；當產生4.48L氣體時停止電解，若要將電解液恢復至初始狀態，應向電解槽中加入Cu（OH）₂的質量9.8g．

Answer 1

分析 根據電解池的工作原理，電解第一階段：2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，第二階段：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，要想讓電解后的電解質復原，則遵循的原則是：出什么加什么，出多少加多少，根據電子守恒以及元素守恒進行計算．

解答 解：根據電解池的工作原理，第一階段：2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，第二階段：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，根據圖示數據，開始階段產生的是1.12L即0.05mol的氧氣，根據反應得到電解產生的金屬銅的物質的量是0.1mol，這些金屬銅全部來自硫酸銅，原CuSO₄溶液濃度c（CuSO₄）=$\frac{0.1mol}{0.5L}$=0.2mol/L，開始階段產生的是1.12L即0.05mol的氧氣，此時轉移電子是0.2mol，當產生4.48L氣體時，第二階段：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，氫氣和氧氣按照物質的量是2：1產生的，總共是3.36L，即0.15mol，0.1mol的氫氣和0.05mol的氧氣，該過程消耗水，根據銅元素守恒以及讓電解后的電解質復原，則遵循的原則是：出什么加什么，出多少加多少，應該是加入Cu（OH）₂0.1mol，質量是9.8g，故答案為：0.2； 9.8．

點評 本題考查學生電解池的工作原理知識，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度不大．