Question

在25℃時(shí)，用石墨電極電解2.0L，2.5mol/LCuSO₄溶液．5min后，在一個(gè)石墨電極上有6.4g Cu生成．試回答：
（1）轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，得到O₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況），溶液的pH？
（2）如用等質(zhì)量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質(zhì)量相差多少？電解液的pH是否變化？（相對(duì)原子質(zhì)量  Cu：64）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)n=

m

M

計(jì)算6.4gCu的物質(zhì)的量，陰極發(fā)生2Cu²⁺+4e^-=2Cu，據(jù)此計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；
陽極發(fā)生反應(yīng)4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算V（O₂）；
溶液中n（H⁺）=n_放電（OH^-），根據(jù)c=

n

V

計(jì)算c（H⁺），再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；
（2）用等質(zhì)量的兩塊銅片代替石墨作電極，電極反應(yīng)為：陽極：Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極：Cu²⁺+2e^-=Cu，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，陰極析出銅的質(zhì)量和陽極溶解銅的質(zhì)量相等，都是6.4g，據(jù)此計(jì)算；
反應(yīng)溶液中c（H⁺）不變，pH不變．

解答：解：（1）6.4gCu的物質(zhì)的量=

6.4g

64g/mol

=0.1mol，
設(shè)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為x，則：
2Cu²⁺+4e^-=2Cu
2    4    2
     x   0.1mol   
所以4：x=2：0.1mol，解得x=0.2mol
生成氧氣的體積為V，則：
根據(jù)電子守恒：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
           4mol 4mol    22.4L
        n（OH^-） 0.2mol      V
所以，4mol：0.2mol=22.4L：V，解得v=1.12L．n（OH^-）=0.2mol，
溶液中n（H⁺）=n_放電（OH^-），所以c（H⁺）=

0.2mol

2L

=0.1mol/L，故pH=-lgc（H⁺）=1，
答：轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol；得到O₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為1.12L；溶液的pH=1．
（2）用等質(zhì)量的兩塊銅片代替石墨作電極，電極反應(yīng)為：陽極：Cu-2e^-=Cu²⁺    陰極：Cu²⁺+2e^-=Cu 根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，陰極析出銅的質(zhì)量和陽極溶解銅的質(zhì)量相等，都是6.4g，故電解后兩銅片的質(zhì)量相差為：6.4g+6.4g=12.8g，溶液中c（H⁺）不變，pH不變，
答：電解后兩銅片的質(zhì)量相差12.8g；電解液的pH不變化．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電解原理及有關(guān)計(jì)算，難度不大，注意電子轉(zhuǎn)移守恒的利用，（2）中實(shí)質(zhì)是電鍍．