5.在25 ℃时,用石墨电极电解2.0 L 0.5 mol·L-1CuSO4溶液。5 min后,在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试回答下列问题:
(1)发生氧化反应的是__________极,电极反应式为________________。
(2)若电解后溶液的体积不变,则电解后溶液的c(H+)为__________。
(3)若将溶液恢复到与电解前一样,则需加入__________mol的__________。
(4)若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__________g,电解液的pH__________(填"变小"、"变大"或"不变")。
解析:本题考查电解的有关计算。用石墨电极电解CuSO4溶液,电极反应分别为:阴极2Cu2++4e-―→2Cu,阳极4OH-―→O2↑+2H2O+4e-,电池反应为2CuSO4+2H2O通电,2Cu+2H2SO4+O2↑。
(1)由以上分析可知发生氧化反应的是阳极,电极反应式为4OH-―→O2↑+2H2O+4e-。
(2)由以上反应式可知:
2Cu~4e-~O2~2H2SO4~4H+
128 g 1 mol 4 mol
6.4 g n(O2) n(H+)
即n(H+)=0.2 mol
c(H+)==0.1 mol·L-1
(3)由(2)可知从溶液中析出n(Cu)=0.1 mol,n(O2)=0.05 mol,故恢复至原状态应加入0.1 mol CuO(或0.1 mol CuCO3)。
(4)若将石墨电极改为铜片,则原装置变为电镀装置,电解前后电解液不发生变化,pH不变。若阴极铜析出6.4 g,则阳极溶解铜片6.4 g,两极质量差为6.4 g×2=12.8 g。
答案:(1)阳 4OH-―→O2↑+2H2O+4e-
(2)0.1 mol·L-1
(3)0.1 CuO或CuCO3 (4)12.8 不变
1.能用电解原理说明的问题是( )
①电解是把电能转变为化学能 ②电解池是化学能转变成电能的装置 ③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生
A.①②③④ B.②③⑤
C.只有③④ D.①③④⑤
解析:选D。依据电解的概念和原理进行逐项分析。既然是组合选择题,也可以采用将各种问题与选项的组合情况结合起来排查。如①正确,B项、C项均排除;又②不正确,故选