Question

2．用惰性電極電解硫酸銅溶液，整個過程轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氣體總體積的關系如圖所示（氣體體積均在相同狀況下測定）．欲使溶液恢復到起始狀態(tài)，可向溶液中加入（　�。�

• A． 0.15 mol CuO
• B． 0.1 mol CuCO₃
• C． 0.075mol Cu（OH）₂
• D． 0.05 mol Cu₂（OH）₂CO₃

Answer 1

分析 用惰性電極電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電生成銅單質(zhì)，當銅離子完全析出時，繼續(xù)電解，陰極上氫離子放電生成氫氣，根據(jù)“析出什么加入什么”的原則加入物質(zhì)即可．

解答 解：用惰性電極電解硫酸銅溶液時，先發(fā)生反應2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，當銅離子完全析出時，發(fā)生反應2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，根據(jù)圖象知，轉(zhuǎn)移電子0.2mol時只有氣體氧氣生成，發(fā)生反應2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，實際上相當于析出氧化銅，根據(jù)氧化銅和轉(zhuǎn)移電子之間的關系式得n（Cu）=$\frac{0.2mol}{2}$=0.1mol，所以相當于析出0.1molCuO；
繼續(xù)電解發(fā)生的反應為2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，實際上是電解水，根據(jù)水和轉(zhuǎn)移電子之間的關系式得m（H₂O）=$\frac{0.3-0.2}{4}$mol=0.25mol，所以電解水的物質(zhì)的量是0.25mol，
根據(jù)“析出什么加入什么”的原則知，要使溶液恢復原狀，應該加入0.1mol氧化銅和0.05mol水，
A．只加氧化銅不加水不能使溶液恢復原狀，故A錯誤；
B．加入碳酸銅時，碳酸銅和稀硫酸反應生成硫酸銅和二氧化碳，所以相當于加入氧化銅，沒有加入水，所以不能使溶液恢復原狀，故B錯誤；
C.0.075mol Cu（OH）₂相當于加入0.075molCuO和0.075molH₂O，與析出物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，所以不能恢復原狀，故C錯誤；
D.0.05mol Cu₂（OH）₂CO₃，堿式碳酸銅和硫酸反應生成硫酸銅、水和二氧化碳，根據(jù)原子守恒知，相當于加入0.1molCuO和0.05mol的水，所以能使溶液恢復原狀，故D正確；
故選D．

點評 本題以電解原理為載體考查了物質(zhì)間的反應，根據(jù)圖象中轉(zhuǎn)移電子確定析出物質(zhì)，再結(jié)合“析出什么加入什么”的原則分析解答，易錯選項是D，根據(jù)原子守恒將Cu₂（OH）₂CO₃改寫為2CuO．H₂O．CO₂來分析解答，題目難度中等．