Question

10．在25℃時，用石墨電極電解1.0L，2.5mol/LCuSO₄溶液．5min后，在一個石墨電極上有3.2g Cu生成．試回答下列問題：
（1）陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
（2）有0.1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，得到O₂的體積（標準狀況）是560mL
（3）如用等質(zhì)量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解相同時間后兩銅片的質(zhì)量相差6.4g．

Answer 1

分析 溶液中n（CuSO₄）=2.5mol/L×1.0L=2.5mol，根據(jù)Cu原子守恒得溶液中n（Cu²⁺）=n（CuSO₄）=2.5mol，析出n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol＜2.5mol，則還有部分硫酸銅沒有電解；
（1）電解時，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，陽極上OH^-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）根據(jù)Cu和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系、轉(zhuǎn)移電子守恒計算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量及氧氣體積；
（3）若用Cu作電極材料，則陽極上Cu失電子、陰極上Cu²⁺得電子，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等知，陽極上溶解的Cu等于陰極上析出的Cu，電解相同時間后兩銅片的質(zhì)量相差等溶解Cu的質(zhì)量和析出Cu的質(zhì)量之和．

解答 解：溶液中n（CuSO₄）=2.5mol/L×1.0L=2.5mol，根據(jù)Cu原子守恒得溶液中n（Cu²⁺）=n（CuSO₄）=2.5mol，析出n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol＜2.5mol，則還有部分硫酸銅沒有電解；
（1）電解時，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，陽極上OH^-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：陽；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）陰極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=2（Cu²⁺）=0.05mol×2=0.1mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得析出氧氣體積=$\frac{0.05mol×2}{4}$×22.4L/mol=560mL，故答案為：0.1；560；
（3）若用Cu作電極材料，則陽極上Cu失電子、陰極上Cu²⁺得電子，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等知，陽極上溶解的Cu等于陰極上析出的Cu，電解相同時間后兩銅片的質(zhì)量相差等溶解Cu的質(zhì)量和析出Cu的質(zhì)量之和=3.2g×2=6.4g，
故答案為：6.4．

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，側(cè)重考查分析計算能力，明確各個電極上發(fā)生的反應(yīng)及各個物理量之間的關(guān)系是解本題關(guān)鍵，易錯點是（3）題計算，題目難度中等．