Question

3．如图所示：图①为用惰性电极电解500mL一定浓度的CuSO₄溶液，图②为电路转移电子的物质的量与产生气体体积（标准状态下）的曲线图，求：原CuSO₄溶液浓度c（CuSO₄）=0.2mol•L^-1；当产生4.48L气体时停止电解，若要将电解液恢复至初始状态，应向电解槽中加入Cu（OH）₂的质量9.8g．

Answer 1

分析 根据电解池的工作原理，电解第一阶段：2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，第二阶段：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，要想让电解后的电解质复原，则遵循的原则是：出什么加什么，出多少加多少，根据电子守恒以及元素守恒进行计算．

解答 解：根据电解池的工作原理，第一阶段：2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，第二阶段：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，根据图示数据，开始阶段产生的是1.12L即0.05mol的氧气，根据反应得到电解产生的金属铜的物质的量是0.1mol，这些金属铜全部来自硫酸铜，原CuSO₄溶液浓度c（CuSO₄）=$\frac{0.1mol}{0.5L}$=0.2mol/L，开始阶段产生的是1.12L即0.05mol的氧气，此时转移电子是0.2mol，当产生4.48L气体时，第二阶段：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，氢气和氧气按照物质的量是2：1产生的，总共是3.36L，即0.15mol，0.1mol的氢气和0.05mol的氧气，该过程消耗水，根据铜元素守恒以及让电解后的电解质复原，则遵循的原则是：出什么加什么，出多少加多少，应该是加入Cu（OH）₂0.1mol，质量是9.8g，故答案为：0.2； 9.8．

点评 本题考查学生电解池的工作原理知识，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度不大．