Question

12．某溫度下，取一定質(zhì)量的硫酸銅溶液，用石墨作電極進(jìn)行電解，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生0.025mol的氣體時(shí)，CuSO₄恰好被完全電解，得密度為1.2g/cm³的溶液100mL，完成下列各小題：
（1）CuSO₄溶液呈酸性的原因（用離子方程式表示）：Cu²⁺+2H₂O?2H⁺+Cu（OH）₂；CuSO₄溶液中下列離子濃度關(guān)系正確的D；
A．c（Cu²⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）     B．c（Cu²⁺）+c（H⁺）═c（SO₄^2-）+c（OH^-）
C．c（SO₄^2-）-c（OH^-）═c（Cu²⁺）-c（H⁺）      D．2c（Cu²⁺）+c（H⁺）═2c（SO₄^2-）+c（OH^-）
（2）電解后所得溶液的pH=0；電解前所取CuSO₄溶液的質(zhì)量為124.0克．
（3）若要使電解后所得溶液恢復(fù)至電解前的原狀態(tài)，需要加入的物質(zhì)為（寫(xiě)化學(xué)式）CuO，質(zhì)量為4.0克．

Answer 1

分析 （1）硫酸銅中銅離子水解導(dǎo)致溶液顯示酸性，根據(jù)溶液中離子的水解結(jié)合電荷守恒確定離子濃度之間的大小關(guān)系；
（2）用石墨電極電解CuSO₄溶液，陽(yáng)極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，總反應(yīng)離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生0.025mol的氣體時(shí)，電子轉(zhuǎn)移0.025mol×4=0.1mol，同時(shí)陰極析出銅6.4g，據(jù)此計(jì)算溶液中c（H⁺）和溶液質(zhì)量，并求pH；
（3）電解過(guò)程中依據(jù)出什么加什么原則，據(jù)此結(jié)合元素守恒分析計(jì)算．

解答 解：（1）硫酸銅中銅離子水解導(dǎo)致溶液顯示酸性Cu²⁺+2H₂O?2H⁺+Cu（OH）₂，所以c（Cu²⁺）＜c（SO₄^2-），c（H⁺）＞c（OH^-），即c（SO₄^2-）＞c（Cu²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故A錯(cuò)誤，根據(jù)電荷守恒：2c（Cu²⁺）+c（H⁺）═2c（SO₄^2-）+c（OH^-），故BC錯(cuò)誤，選D．
故答案為：Cu²⁺+2H₂O?2H⁺+Cu（OH）₂；D；
（2）用石墨電極電解CuSO₄溶液，陽(yáng)極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu；陽(yáng)極產(chǎn)生0.025mol的氣體為氧氣，電子轉(zhuǎn)移0.025mol×4=0.1mol，同時(shí)陰極析出銅3.2g，電解過(guò)程中，陽(yáng)極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，總反應(yīng)離子方程式為：
2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，
2mol 4mol 1mol
n（Cu²⁺） n（H⁺） 0.025mol
n（H⁺）=$\frac{0.025×4}{1}$=0.1mol，c（H⁺）=$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，故pH=0，析出氧氣的質(zhì)量為：0.025mol×32g/mol=0.8g，析出銅的質(zhì)量為3.2g，故原溶液質(zhì)量為：0.8g+3.2g+1.2g•cm^-3×100mL=124.0g，
故答案為：0；124.0；
（3）電解過(guò)程中依據(jù)出什么加什么原則，電解過(guò)程中析出銅和氧氣，所以要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)加入氧化銅可以恢復(fù)溶液濃度，析出氧氣的質(zhì)量為0.025mol×32g/mol=0.8g，析出銅的質(zhì)量為3.2g，故加入氧化銅的質(zhì)量為0.8g+3.2g=4.0g，故答案為：CuO；4.0．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解原理的應(yīng)用，電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)方法，電子守恒的計(jì)算應(yīng)用，中等難度，清楚電極反應(yīng)是解題的關(guān)鍵．