Question

13．用惰性電極電解400mL一定濃度的CuSO₄溶液（不考慮電解過程中溶液體積的變化），通電一段時間后：
（1）若向所得溶液中加入0.1molCuO后，溶液恰好恢復到電解前的濃度和pH，電解過程的離子反應方程式為2Cu²⁺+2H₂O═2Cu+4H⁺+O₂↑，電解過程中產生的氣體的質量為1.6g．
（2）若向所得的溶液中加入0.1mol Cu₂（OH）₂CO₃后，溶液恰好恢復到電解前的濃度和pH，電解過程中轉移的電子為0.6mol．

Answer 1

分析 （1）電解發(fā)生2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ，向所得溶液中加入0.1mol CuO充分反應后，溶液恰好恢復到電解前的狀態(tài)，則電解中生成0.1molCu，結合方程式計算生成氧氣的質量；
（2）堿式碳酸銅和稀硫酸反應生成硫酸銅、水和二氧化碳，所以加入0.1mol 堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]相當于加入0.2molCuO、0.1molH₂O，根據(jù)生成物知，陰極上銅離子和氫離子放電、陽極上氫氧根離子放電，根據(jù)銅和氫氣的物質的量與轉移電子之間的關系式計算轉移電子的物質的量．

解答 解：（1）電解發(fā)生2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ，離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O═2Cu+4H⁺+O₂↑，向所得溶液中加入0.1mol CuO充分反應后，溶液恰好恢復到電解前的狀態(tài)，則電解中生成0.1molCu，由方程式可知生成0.05mol氧氣，則質量為0.05mol×32g/mol=1.6g，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O═2Cu+4H⁺+O₂↑； 1.6g；
（2）電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實際上電解硫酸銅溶液分兩個階段：
第一階段2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
第二階段：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
將堿式碳酸銅化學式改變?yōu)?CuO•H₂O•CO₂，所以加入0.1molCu₂（OH）₂CO₃ 就相當于加入0.2molCuO和0.1mol水，
第一階段：根據(jù)銅原子守恒知，電解硫酸銅溶液析出n（Cu）=n（CuO）=0.2mol，轉移電子的物質的量=0.2mol×2=0.4mol；
第二階段：電解生成0.1mol水轉移電子的物質的量=0.1mol×2=0.2mol，
所以電解過程中共轉移的電子數(shù)為0.4mol+0.2mol=0.6mol，
故答案為：0.6．

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，把握“加入物質充分反應后，溶液恰好恢復到電解前的狀態(tài)”發(fā)生的電解反應為解答的關鍵，側重電極反應、原子守恒及轉移電子計算的考查，題目難度不大．