Question

17．在20℃时，用石墨作电极电解饱和硫酸铜溶液（阳极放出氧气），如有0.20mol电子发生转移，试回答以下问题：
（1）在阴极发生什么反应？写出电极反应式，阴极得到铜的质量是多少？
（2）在阳极发生什么反应？写出电极反应式，阳极得到氧气的体积（标准状况）是多少？
（3）电解后，溶液的pH值发生了什么变化？为什么？
（4）如用铜片代替石墨作阳极，阳极发生什么反应？产物是什么？电解液的pH值将如何变化？

Answer 1

分析 （1）阴极上铜离子放电生成Cu，得电子的物质发生还原反应，根据Cu²⁺+2e^-=Cu中Cu和转移电子之间的关系式计算；
（2）阳极上氢氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气和水；根据转移到和氧气之间的关系式计算；
（3）电池反应式为CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，有硫酸生成导致溶液中氢离子浓度增大；
（4）如用铜片代替石墨作阳极，阳极上Cu失电子生成铜离子进入溶液，阴极上析出Cu，电解质溶液浓度不变．

解答 解：（1）阴极上铜离子得电子发生还原反应生成Cu，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，根据Cu²⁺+2e^-=Cu知，析出m（Cu）=$\frac{0.20mol}{2}×64g/mol$=6.4g；
答：在阴极发生还原反应；电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu；阴极得到铜的质量是6.4g；
（2）阳极上氢氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；根据4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑得V（O₂）=$\frac{0.20mol}{4}×22.4L/mol$=1.12L；
答：阳极发生的反应是氧化反应，电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，生成标况下氧气体积为1.12L；
（3）电池反应式为CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，有硫酸生成导致溶液中氢离子浓度增大，则溶液的pH减小；
答：电解后溶液pH减小，因为[OH^-]减小，使[H⁺]增加；
（4）如用铜片代替石墨作阳极，阳极上Cu失电子生成铜离子进入溶液，电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极上析出Cu，电解质溶液浓度不变，则溶液的pH不变，答：阳极电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺；产物是Cu²⁺；电解液pH不变．

点评 本题考查电解原理，侧重考查学生分析判断及计算能力，明确活泼电极作阳极时阳极上金属失电子发生氧化反应是解本题关键，会正确书写电极反应式，题目难度不大．