Question

在25℃時(shí)，用石墨電極電解2.0L 2.5mol/LCuSO₄溶液，若有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）陰極發(fā)生

還原

反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），該電極反應(yīng)式為

Cu²⁺+2e^-═Cu

．電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

（2）電解后得到的銅的質(zhì)量是

6.4

g，得到氧氣的體積是

1.12

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），溶液中的氫離子濃度為

0.1

mol/L（假定溶液體積仍為2.0L）．
（3）若用等質(zhì)量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質(zhì)量相差

12.8

g．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)得失電子判斷反應(yīng)類型；根據(jù)離子放電順序書寫陰極電極反應(yīng)式；根據(jù)陰陽(yáng)極上發(fā)生的電極反應(yīng)式書寫電池反應(yīng)式；
（2）根據(jù)銅、氧氣與轉(zhuǎn)移電子的關(guān)系計(jì)算銅的質(zhì)量、氧氣的體積；根據(jù)氧氣與氫離子的關(guān)系計(jì)算氫離子的濃度；
（3）根據(jù)溶解的銅、析出的銅與電子的關(guān)系計(jì)算，然后兩數(shù)值相加即得電解后兩銅片的質(zhì)量差．

解答：解：（1）陰極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；陰極上銅離子的放電能力大于氫離子的放電能力，所以陰極上析出銅，故電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu；陽(yáng)極上氫氧根離子失電子生成氧氣，所以其電池反應(yīng)方程式為2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ．
故答案為：還原；Cu²⁺+2e^-═Cu；2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ；
（2）2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 轉(zhuǎn)移電子
                      2×64g          4mol  
                       6.4g            0.2mol
所以銅的質(zhì)量為6.4g；
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 轉(zhuǎn)移電子
                     22.4L        4mol  
                     1.12 L        0.2mol
所以生成氧氣的體積為1.12 L；    
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 轉(zhuǎn)移電子
                          2mol    4mol  
                          0.1mol  0.2mol
所以硫酸的物質(zhì)的量為0.1mol，氫離子的物質(zhì)的量為 0.2mol，
氫離子的物質(zhì)的量濃度為c=

n

V

=

0.2mol

2L

=0.1mol/L．
故答案為：6.4；1.12；0.1；
（3）當(dāng)以銅片作電極時(shí)，陽(yáng)極上銅失電子變成離子進(jìn)入溶液，所以銅片質(zhì)量減少；陰極上銅離子得電子生成銅單質(zhì)，銅片質(zhì)量增加，
兩極的質(zhì)量差=陽(yáng)極上減少的質(zhì)量+陰極上增加的質(zhì)量．
陽(yáng)極  Cu-2e^-═Cu²⁺
     64g 2mol
     6.4g 0.2mol
所以陽(yáng)極質(zhì)量減少6.4g；
 陰極  Cu²⁺+2e^-═Cu
          2mol 64g 
         0.2mol 6.4g 
 所以陰極質(zhì)量增加6.4g；
所以兩極質(zhì)量相差 6.4g+6.4g═12.8g，
故答案為：12.8．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電解池中氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)方程式中各物質(zhì)間的關(guān)系式計(jì)算即可；知道兩極的質(zhì)量差=陽(yáng)極上減少的質(zhì)量+陰極上增加的質(zhì)量是解（3）題的關(guān)鍵．