Question

用惰性电极电解200mL一定浓度的硫酸铜溶液，实验装置如图①所示，电解过程中的实验数据如图②所示，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。

（1）电解过程中，a电极表面的现象是___________________________________；

（2）a电极上发生的反应为________________________________________________；

（3）从P点到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为___________ g·mol^－1；

（4）如果要使溶液恢复到电解前的状态，向溶液中加入0.8 g CuO即可，则电解后溶液的pH为______；

（5）如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu₂(OH)₂CO₃后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO₂的溶解)，电解过程中转移的电子为______mol。

Answer

（1）有红色固体物质析出，电解一段时间后放出气体；

（2） Cu2＋＋2e－=Cu，2H＋＋2e－=H2↑；（3）12； （4）1； （5）0.6

【解析】

试题分析：（1）A、依据电流方向，得出：a连接电源的负极，作阴极，b连接电源的正极，作阳极，a电极铜离子放电，然后是氢离子放电，则a电极表面的实验现象是有红色固体物质析出，电解一段时间后放出气体；

（2）依据离子放电顺序，a电极上是阳离子放电，Cu2＋＞H＋，电极反应式依次为Cu2＋＋2e－=Cu、2H＋＋2e－=H2↑；

（3）PQ段两极电极反应式：a：2H＋＋2e－＝H2↑，b：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O，此阶段转移电子（0.4－0.2)mol＝0.2mol，产生n(H2)＝0.1mol，n(O2)＝0.2/4mol＝0.05mol，混合气体M＝m/n＝(0.1×2＋0.05×32)/(0.1＋0.05)g·mol－1＝12g·mol－1；

（4）加入CuO恢复到电解前的状态，总电解反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，n(H＋)＝2×0.8mol÷80＝0.02mol，c(H＋)＝0.02/(200×10－3)mol·L－1＝0.1mol·L－1，则pH＝1；

（5）0.1molCu2(OH)2CO3，拆写成2CuO·H2O·CO2，同样分成两个阶段，第一阶段转移电子0.4mole－，第二阶段转移0.2e－，共转移0.6mole－。

考点：考查氧化还原反应方程式的书写、影响反应速率的因素、电解原理等知识。