Question

用惰性電極電解200 mL一定濃度的硫酸銅溶液，實(shí)驗(yàn)裝置如圖①所示，電解過程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖②所示，橫坐標(biāo)表示電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，縱坐標(biāo)表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

 (1)下列說法正確的是______(填序號(hào))。

A．電解過程中，b電極表面先有紅色物質(zhì)析出，后有氣泡產(chǎn)生

B．a(chǎn)電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑和4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．從P點(diǎn)到Q點(diǎn)時(shí)收集到的混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為12 g·mol－1

D．OP段表示H2和O2混合氣體的體積變化，PQ段表示O2的體積變化

(2)如果要使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，向溶液中加入0.8 g CuO即可，則電解后溶液的pH為______。

(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為______mol。

(4)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮CO2的溶解)，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為______mol。

Answer 1

解析　(1)由圖①可知，電流由正極流向負(fù)極，則b為陽(yáng)極，a為陰極，用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，發(fā)生反應(yīng)：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4；結(jié)合圖②可知，通過0.2 mol電子時(shí)是電解硫酸銅溶液，然后才是電解硫酸溶液，發(fā)生反應(yīng)：2H2O2H2↑＋O2↑。b電極為陽(yáng)極，溶液中的OH－放電，不會(huì)有紅色物質(zhì)析出，故A錯(cuò)誤；a電極為陰極，先發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，后發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，故B錯(cuò)誤；從P點(diǎn)到Q點(diǎn)時(shí)收集到H2和O2的混合氣體，由電解水反應(yīng)可知通過0.2 mol電子時(shí)生成0.1 mol H2、0.05 mol O2，

則混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為＝12 g·mol－1，故C正確；由上述分析可知，OP段表示O2的體積變化，PQ段表示H2和O2混合氣體的體積變化，故D錯(cuò)誤。(2)加入0.8 g CuO即可，說明發(fā)生的反應(yīng)是2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑。  需加入CuO 0.8 g，即生成Cu 0.01 mol，所以生成H2SO4 0.01 mol，c(H＋)＝0.01 mol×2÷0.2 L＝0.1 mol/L，所以pH＝1。  (3)加入0.1 mol Cu(OH)2后可以使溶液恢復(fù)至原來狀態(tài)，說明電解過程中不僅有硫酸銅被電解，還有水被電解。0.1 mol Cu(OH)2可以看作是0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，則轉(zhuǎn)移的電子為0.4

mol。(4)0.1 mol Cu2(OH)2CO3可以看作0.2 mol CuO、0.1 mol H2O和0.1 mol CO2，相當(dāng)于有0.2 mol硫酸銅和0.1 mol水被電解，則轉(zhuǎn)移的電子為0.6 mol。

答案　(1)C　(2)1　(3)0.4　(4)0.6