Question

1．如圖所示，電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置．
（1）若燒杯中盛有CuSO₄溶液．
①石墨電極上的電極反應(yīng)：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
②電解一段時(shí)間后，若要使裝置中溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可向溶液中加   入CuO；（填寫物質(zhì)的化學(xué)式）
（2）起初，若裝置中盛有1L含有0.4mol CuSO₄和0.2mol NaCl的水溶液．電解一段時(shí)間后，在一個(gè)電極上得到0.3mol Cu，另一電極上析出氣體（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下）的體積是4.48L，此時(shí)溶液的H⁺離子濃度是0.4mol．L^-1．（溶液體積變化不計(jì)）

Answer 1

分析 （1）在電解池中，電子是從陽極沿著導(dǎo)線移向陰極，所以石墨是陽極，F(xiàn)e是陰極，在陽極上發(fā)生失電子的還原反應(yīng)；
②電解質(zhì)溶液復(fù)原：出什么加什么；
（2）電解硫酸銅和氯化鈉溶液時(shí)，陽極上氯離子先放電，然后氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，后氫離子放電，當(dāng)陰極上析出析出銅的物質(zhì)的量為0.3mol＜0.4mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算陽極上生成氣體體積；根據(jù)電極上電子轉(zhuǎn)移為0.4mol，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，反應(yīng)的氫氧根的物質(zhì)的量就是氫離子的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）①（1）在電解池中，電子是從陽極沿著導(dǎo)線移向陰極，所以石墨是陽極，F(xiàn)e是陰極，在陽極上發(fā)生失電子的還原反應(yīng)：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②在陽極上產(chǎn)生氧氣，在陰極上析出金屬銅，所以若要使裝置中溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可向溶液中加CuO，故答案為：CuO；
（2）電解硫酸銅和氯化鈉溶液時(shí)，陽極上氯離子先放電，然后氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，后氫離子放電，當(dāng)陰極上析出析出銅的物質(zhì)的量為0.3mol，陰極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.3mol×2=0.6mol，
根據(jù)原子守恒知，溶液中n（Cl^-）=0.2mol，氯離子完全放電時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.2mol×1=0.2mol，生成氯氣0.1mol；
所以陽極上有氧氣生成，電極上電子轉(zhuǎn)移為0.4mol，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，電極反應(yīng)計(jì)算生成氧氣0.1mol，所以陽極生成氣體物質(zhì)的量為0.2mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積為4.48L；根據(jù)電極上電子轉(zhuǎn)移為0.4mol，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，反應(yīng)的氫氧根的物質(zhì)的量就是氫離子的物質(zhì)的量=0.4mol．溶液的體積是1L，濃度為0.4mol．L^-1，故答案為：4.48L；0.4mol．L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題以電解原理為載體考查了物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，明確陽極上析出氣體的成分再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子相等即可解答，題目難度中等．