Question

10．用Pt做電極電解100moLCuSO₄溶液，電解一段時間后兩極均收集到標準狀況下的氣體2.24L，則下列有關(guān)說法錯誤的是（　　）

• A． 原CuSO₄溶液的濃度為1mol/L
• B． 若要使電解后的溶液恢復至電解前的CuSO₄溶液，則需加入9.8gCu（OH）₂固體
• C． 電解過程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4N_A個
• D． 假設電解過程中忽略溶液體積變化，則電解后所得溶液中C（H⁺）=0.1mol/L

Answer 1

分析 用Pt做電極電解100moLCuSO₄溶液，開始時陽極上OH^-放電生成O₂，陰極上Cu²⁺放電生成Cu，當Cu²⁺完全放電后，溶液中H⁺放電生成H₂，電解一段時間后生成的n（H₂）=n（O₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
A．根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計算n（Cu²⁺），再根據(jù)Cu原子守恒計算c（CuSO₄）；
B．陽極上生成氧氣、陰極上生成Cu和氫氣，所以相當于析出CuO和H₂O，根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質(zhì)使溶液恢復原狀；
C．根據(jù)氧氣與轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
D．第一步電解生成氫離子，第二步電解實際上是電解水，溶液中n（H⁺）不變，根據(jù)Cu和H⁺之間的關(guān)系式計算．

解答 解：用Pt做電極電解100moLCuSO₄溶液，開始時陽極上OH^-放電生成O₂，陰極上Cu²⁺放電生成Cu，當Cu²⁺完全放電后，溶液中H⁺放電生成H₂，電解一段時間后生成的n（H₂）=n（O₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
A．根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等得n（Cu²⁺）=$\frac{0.1mol×4-0.1mol×2}{2}$=0.1mol，再根據(jù)Cu原子守恒得n（CuSO₄）=n（Cu）=0.1mol，c（CuSO₄）=$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，故A正確；
B．陽極上生成氧氣、陰極上生成Cu和氫氣，所以相當于析出CuO和H₂O，根據(jù)Cu原子守恒得n（CuO）=n（Cu）=0.1mol，根據(jù)H原子守恒得n（H₂O）=n（H₂）=0.1mol，根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質(zhì)使溶液恢復原狀，則進入的物質(zhì)質(zhì)量=m（CuO）+m（H₂O）=0.1mol×80g/mol+0.1mol×18g/mol=9.8g，Cu（OH）₂可以改寫為CuO．H₂O，故B正確；
C．根據(jù)氧氣與轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1mol×4×N_A/mol=0.4N_A，故C正確；
D．第一步電解生成氫離子，第二步電解實際上是電解水，溶液中n（H⁺）不變，銅離子放電時離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O=O₂↑+2Cu+4H⁺，根據(jù)Cu和氫離子關(guān)系式得n（H⁺）=2n（Cu）=2×0.1mol=0.2mol，
c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{0.1L}$=2mol/L，故D錯誤；
故選D．

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，側(cè)重考查學生分析判斷及計算能力，明確離子放電順序、陰極上產(chǎn)生成分及各個物理量之間的關(guān)系式是解本題關(guān)鍵，注意該題中原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒的靈活運用，難點是B選項的計算，題目難度中等．