Question

4．將500mL pH=5的硫酸銅溶液（足量）用惰性電極電解一段時間，溶液pH變為2，若使溶液的濃度、pH與電解前相同，可采取的方法是（　　）

• A． 向溶液中加入0.245g Cu（OH）₂
• B． 向溶液中加入0.31gCuCO₃
• C． 向溶液中加入0.0025 molH₂SO₄
• D． 向溶液中加入0.2gCuO

Answer 1

分析 用惰性電極電解足量的CuSO₄溶液，電池反應式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，溶液由pH=5變為2，溶液中氫離子的物質的量變化為：（10^-2-10^-5）mol/L×0.5L=5×10^-3mol，假設溶液體積不變，則生成n（H₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（H⁺）=$\frac{1}{2}$×5×10^-3mol=2.5×10^-3mol，陽極上生成O₂、陰極上生成Cu，所以析出物質相當于CuO，因為碳酸銅能和稀硫酸反應生成硫酸銅和二氧化碳，所以加入CuCO₃固體也相當于加入的是CuO，根據“析出什么加入什么”確定需要加入物質，結合Cu原子守恒分析解答．

解答 解：用惰性電極電解足量的CuSO₄溶液，電池反應式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，溶液由pH=5變為2，溶液中氫離子的物質的量變化為：（10^-2-10^-5）mol/L×0.5L=5×10^-3mol，假設溶液體積不變，則生成n（H₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（H⁺）=$\frac{1}{2}$×5×10^-3mol=2.5×10^-3mol，陽極上生成O₂、陰極上生成Cu，所以析出物質相當于CuO，因為碳酸銅能和稀硫酸反應生成硫酸銅和二氧化碳，所以加入CuCO₃固體也相當于加入的是CuO，
 2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，
                 2       2    1
           2.5×10^-3mol  n（Cu）  n（O₂）
解得：2：2=2.5×10^-3mol：n（Cu）  
     2：1=2.5×10^-3mol：n（O₂）
     n（Cu）=2.5×10^-3mol 
     n（O₂）=0.5×2.5×10^-3mol；
所以要想恢復原溶液，應加入氧化銅，物質的量為2.5×10^-3mol，質量為2.5×10^-3mol×80g/mol=0.2g；
也可以加入CuCO₃固體，根據Cu原子守恒得n（CuCO₃）=n（Cu）=2.5×10^-3mol，則m（CuCO₃）=2.5×10^-3mol×124g/mol=0.31g，
故選BD．

點評 本題以電解原理為載體考查電化學計算，為高頻考點，明確離子放電順序及各個電極上析出物質是解本題關鍵，注意原子守恒的靈活運用，易錯選項是AB，很多同學往往認為生成的硫酸和氫氧化銅生成硫酸銅和水而不引進雜質導致選擇A，也有很多同學往往認為加入碳酸銅引進雜質而首先排除，題目難度中等．