Question

如图所示实验装置中，如果起始时盛有2000mL硫酸铜溶液（25℃，CuSO₄足量），一段时间后溶液的c（H⁺）增加0.1mol/L，此时可观察到的现象是

 

；若要使溶液完全恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入

 

（填物质名称），其质量约为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：电解池中电子流出的电极为阳极，溶液中水在阳极失去电子生成氧气与氢离子，铜离子在Fe电极上放电析出，附着在Fe电极上，总反应式为2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+2H₂SO₄+O₂↑，要使溶液恢复原状态，需要加入物质与硫酸反应能生成硫酸铜、水的物质的量之比为1：1，可加入CuO（或CuCO₃），根据pH变化计算电解生成的硫酸的物质的量，进而计算生成Cu的物质的量，再根据Cu原子守恒计算．

解答： 解：电解池中电子流出的电极为阳极，石墨为阳极，溶液中水在阳极失去电子生成氧气与氢离子，铜离子在Fe电极上放电析出，附着在Fe电极上，故看到的现象为：石墨表面有气泡产生，铁电极上有红色物质，溶液颜色变浅；
总反应式为2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+2H₂SO₄+O₂↑，要使溶液恢复原状态，需要加入物质与硫酸反应能生成硫酸铜、水的物质的量之比为1：1，可加入CuO（或CuCO₃），一段时间后溶液的c（H⁺）增加0.1mol/L，则n（H⁺）=2L×0.1mol/L=0.2mol，故生成n（H₂SO₄）=0.1mol，则由电解反应可知析出的Cu的物质的量为0.1mol，由Cu原子守恒可知，m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g，或m（CuCO₃）=0.1mol×124g/mol=12.4g，
故答案为：石墨表面有气泡产生，铁电极上有红色物质，溶液颜色变浅；氧化铜（或碳酸铜）；8g（或12.4g）．

点评：本题考查了原电池与电解池的工作原理，明确电极反应及利用电子守恒、元素守恒等计算是解答本题的关键，难度中等．