Question

在25℃时，用石墨电极电解2.0L，2.5mol/LCuSO₄溶液．5min后，在一个石墨电极上有6.4g Cu生成．试回答：
（1）转移电子的物质的量，得到O₂的体积（标准状况），溶液的pH？
（2）如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差多少？电解液的pH是否变化？（相对原子质量  Cu：64）

Answer 1

【答案】分析：（1）根据n=计算6.4gCu的物质的量，阴极发生2Cu²⁺+4e^-=2Cu，据此计算转移电子物质的量；
阳极发生反应4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，根据电子转移守恒计算V（O₂）；
溶液中n（H⁺）=n_放电（OH^-），根据c=计算c（H⁺），再根据pH=-lgc（H⁺）计算；
（2）用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电极反应为：阳极：Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极：Cu²⁺+2e^-=Cu，根据转移电子守恒，阴极析出铜的质量和阳极溶解铜的质量相等，都是6.4g，据此计算；
反应溶液中c（H⁺）不变，pH不变．
解答：解：（1）6.4gCu的物质的量==0.1mol，
设转移电子的物质的量为x，则：
2Cu²⁺+4e^-=2Cu
2    4    2
     x   0.1mol   
所以4：x=2：0.1mol，解得x=0.2mol
生成氧气的体积为V，则：
根据电子守恒：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_放电（OH^-），所以c（H⁺）==0.1mol/L，故pH=-lgc（H⁺）=1，
答：转移电子的物质的量为0.2mol；得到O₂的体积（标准状况）为1.12L；溶液的pH=1．
（2）用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电极反应为：阳极：Cu-2e^-=Cu²⁺    阴极：Cu²⁺+2e^-=Cu 根据转移电子守恒，阴极析出铜的质量和阳极溶解铜的质量相等，都是6.4g，故电解后两铜片的质量相差为：6.4g+6.4g=12.8g，溶液中c（H⁺）不变，pH不变，
答：电解后两铜片的质量相差12.8g；电解液的pH不变化．
点评：本题考查电解原理及有关计算，难度不大，注意电子转移守恒的利用，（2）中实质是电镀．