Question

如圖，將500mL一定濃度的CuSO₄溶液用a、b兩石墨電極電解，試回答下列問題：
第一階段：合上M斷開N，a極上產(chǎn)224mL（標準狀況，下同）氣體，b極上有金屬析出；
（1）陰極反應(yīng)方程式為：

 

，
（2）b極析出金屬的質(zhì)量為

 

g．
第二階段：再斷開M合上N一段時間，當b極上產(chǎn)生56mL氣體時，a極上也開始產(chǎn)生氣體，此時立即斷開N；
（3）此階段b電極反應(yīng)方程式為：

 

．
（4）此過程a極上析出固體質(zhì)量為

 

g．
（5）原溶液物質(zhì)的量濃度為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點：電解原理

專題：

分析：（1）合上M斷開N，a極為陽極產(chǎn)生224mL氧氣，b極陰極上有銅析出；
（2）根據(jù)陰陽兩極的得失電子守恒計算；
（3-5）再斷開M合上N一段時間，b極為陽極首先將是析出的銅失電子變成銅離子，后溶液中的氫氧根失電子產(chǎn)生56mL氧氣，a極陰極首先為溶液中的銅離子得電子生成銅單質(zhì)，后銅離子消耗完，再有溶液中的氫離子得電子生成氫氣，據(jù)此來解答．

解答： 解：（1）合上M斷開N，a極為陽極上產(chǎn)224mL氧氣，b極陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，電極方程式為Cu²⁺+2e^-═Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-═Cu；
（2）根據(jù)陰陽兩極的得失電子守恒，則b極析出金屬的質(zhì)量為

0.224L

22.4L/mol

×

4

2

×64g/mol=1.28g，故答案為：1.28g；
再斷開M合上N一段時間，b極為陽極首先將是析出的銅失電子變成銅離子，后溶液中的氫氧根失電子產(chǎn)生56mL氧氣，a極陰極首先為溶液中的銅離子得電子生成銅單質(zhì)，后銅離子消耗完，再有溶液中的氫離子得電子生成氫氣；
（3）根據(jù)以上分析，此階段b電極反應(yīng)方程式為：Cu-2e^-=Cu²⁺，4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺，4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（4）根據(jù)以上分析及得失電子守恒，過程a極上析出固體質(zhì)量為

0.056

22.4

×

4

2

×64+1.28=1.6g，故答案為：1.6；
（5）根據(jù)銅離子守恒，則原溶液物質(zhì)的量濃度為

1.6 64 mol

0.5L

=0.05mol/L，故答案為：0.05．

點評：本題綜合考查電解池知識，為高頻考點，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意把握電解池的工作原理以及得失電子守恒的計算的應(yīng)用，難度中等．