Question

20．实验室中电解CuSO4溶液的实验装置如图所示．

（1）如图1所示：
①若C₁、C₂均为碳棒，写出电解CuSO₄溶液的化学方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄
②若C₁为铜棒，C₂为碳棒，则C₁电极发生的现象为铜棒变细
③某同学用该装置模拟工业电解精炼铜实验，则C₁为粗铜（填“精铜”或“粗铜”）．
（2）某同学一不小心，将一段铜棒掉入CuSO₄溶液中，仍然完成电解CuSO₄溶液实验，如图2所示，C₁、C₂均为碳棒，发现铜棒A端变粗，B端变细．
①请写出C₁发生的电极反应式40H^--4e^-═O₂↑+2H₂O
②若标况下C₁产生3.36L气体，则铜棒A端增重9.2g．

Answer 1

分析 （1）如图1所示：与电源正极相连的C₁为阳极失电子发生氧化反应，与电源负极相连的C₂为阴极得电子发生还原反应，据此分析解答；
（2）某同学一不小心，将一段铜棒掉入CuSO₄溶液中，仍然完成电解CuSO₄溶液实验，如图2所示，C₁、C₂均为碳棒，发现铜棒A端变粗，B端变细，说明A端为阴极得电子发生还原反应，B端为为阳极失电子发生氧化反应，根据电路中电子守恒计算．

解答 解：（1）①若C₁、C₂均为碳棒，则用惰性电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上铜离子放电生成Cu，化学方程式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
②若C₁为铜棒，C₂为碳棒，则与电源正极相连的C₁为阳极铜失电子发生氧化反应，所以发生的现象为铜棒变细，故答案为：铜棒变细；
③工业电解精炼铜，阳极为粗铜，阴极为精铜，则C₁为阳极是粗铜，故答案为：粗铜；
（2）①如图2所示，C₁、C₂均为碳棒，则与电源正极相连的C₁为阳极氢氧根离子放电生成氧气，则电极反应式40H^--4e^-═O₂↑+2H₂O，故答案为：40H^--4e^-═O₂↑+2H₂O；
②铜棒A端变粗，则A端为阴极得电子发生还原反应，阴极反应为Cu²⁺+2e^-═Cu，所以电路中电子守恒，若标况下C₁产生3.36L气体，则铜棒A端增重$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$×2×64g/mol=9.2g，故答案为：9.2．

点评 本题考查电解池的工作原理，题目难度不大，本题注意电极反应式的书写以及串联电解池转移电子相等的特点．