Question

4．某溫度下，取一定質(zhì)量的硫酸銅溶液，用石墨做電極進行電解，當陽極產(chǎn)生標況下氣體1.12L時，CuSO₄恰好被完全電解，得到密度為1.2g•cm^-3的溶液200mL．求：
（1）電解后所得溶液的[H⁺]為1mol/L．
（2）電解前所取CuSO₄溶液的質(zhì)量為248.0g．
（3）若要使電解后所得溶液恢復至電解前的原狀態(tài)，需要加入何種物質(zhì)（只要求寫出一種），其化學式為CuO，加入物質(zhì)的質(zhì)量為8.0g．

Answer 1

分析 用石墨電極電解CuSO₄溶液，陽極反應為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，總反應離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，當陽極產(chǎn)生標準狀況下氣體1.12L時，生成氧氣的物質(zhì)的量為：$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，電子轉(zhuǎn)移0.05mol×4=0.2mol，同時陰極析出銅6.4g，電解過程中依據(jù)出什么加什么原則，據(jù)此分析計算．

解答 解：（1）在25℃時，用石墨電極電解CuSO₄溶液，陽極反應為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu；當陽極產(chǎn)生標準狀況下氣體1.12L時，生成氧氣的物質(zhì)的量為：$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，電子轉(zhuǎn)移0.05mol×4=0.2mol，同時陰極析出銅6.4g，電解過程中，陽極反應為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，總反應離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，
                                2mol              4mol  22.4L
                               n（Cu²⁺）          n（H⁺） 1.12L
n=$\frac{4mol×1.12L}{22.4L/mol}$=0.2mol，c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{0.2L}$=1mol/L，故答案為：1mol/L；
（2）析出氧氣的質(zhì)量為：0.05mol×32g/mol=1.6g，析出銅的質(zhì)量為6.4g，故原溶液質(zhì)量為：1.6g+6.4g+1.2g•cm^-3×200mL=248.0g，
故答案為：248.0；            
（3）電解過程中依據(jù)出什么加什么原則，電解過程中析出銅和氧氣，所以要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài)加入氧化銅可以恢復溶液濃度，析出氧氣的質(zhì)量為：0.05mol×32g/mol=1.6g，析出銅的質(zhì)量為6.4g，故加入氧化銅的質(zhì)量為：1.6g+6.4g=8.0g，故答案為：CuO；8.0．

點評 本題考查了電解原理的應用，電極反應的書寫方法，電子守恒的計算應用，中等難度，清楚電極反應是解題的關鍵．