分析 (1)由圖可知,電流由正極流向負(fù)極,則b為陽極,a為陰極,惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液,發(fā)生2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4,結(jié)合圖2可知,通過0.2mol電子時(shí)電解硫酸銅,然后電解硫酸溶液,發(fā)生2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑,P到Q點(diǎn)時(shí)收集到的混合氣體為氫氣和氧氣,以此來解答;
(2)由信息可知,電解發(fā)生2H2O+2CuSO4$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4 ,向所得溶液中加入0.8g即$\frac{0.8g}{80g/mol}$=0.01mol CuO充分反應(yīng)后,溶液恰好恢復(fù)到電解前的狀態(tài),則電解中生成0.01molCu,以此來解答;
(3)根據(jù)電解池的工作原理,要想讓電解后的電解質(zhì)復(fù)原,則遵循的原則是:出什么加什么,加入 Cu(OH)2后溶液與電解前相同,則銅離子和氫氧根放電;
(4)電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性,向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復(fù)原溶液,堿式碳酸銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳,溶液質(zhì)量增加的量是銅、氫氧根離子,所以實(shí)際上電解硫酸銅溶液分兩個(gè)階段:
第一階段2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4,
第二階段:2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H2↑+O2↑,
將堿式碳酸銅化學(xué)式改變?yōu)?CuO•H2O•CO2,所以加入0.1molCu2(OH)2CO3 就相當(dāng)于加入0.2molCuO和0.1mol水,根據(jù)氧化銅和水的量計(jì)算即可.
解答 解:(1)由圖可知,電流由正極流向負(fù)極,則b為陽極,a為陰極,惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液,發(fā)生2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4,結(jié)合圖2可知,通過0.2mol電子時(shí)電解硫酸銅,然后電解硫酸溶液,發(fā)生2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑,
A.b為陽極,溶液中的氫氧根離子放電,則不會有紅色物質(zhì)析出,故A錯(cuò)誤;
B.a(chǎn)為陰極,先發(fā)生Cu2++2e-=Cu,后發(fā)生2H++2e-=H2↑,故B錯(cuò)誤;
C.到Q點(diǎn)時(shí)收集到的混合氣體為氫氣和氧氣,由電解水反應(yīng)可知0.2mol電子通過時(shí)生成0.1molH2、0.05molO2,則混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為$\frac{0.1mol×2g/mol+0.05mol×32g/mol}{0.1mol+0.05mol}$=12g•mol-1,故C正確;
D.由上述分析可知,曲線0~P段表示O2的體積變化,曲線P~Q段表示H2和O2混合氣體的體積變化,故D錯(cuò)誤;
故選C;
(2)由信息可知,電解發(fā)生2H2O+2CuSO4$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4 ,向所得溶液中加入0.8g即$\frac{0.8g}{80g/mol}$=0.01mol CuO充分反應(yīng)后,溶液恰好恢復(fù)到電解前的狀態(tài),則電解中生成0.01molCu,同時(shí)生成0.01molH2SO4,所以電解后溶液的C(H+)=$\frac{0.01×2mol}{0.2L}$=0.1mol/L,故答案為:0.1 mol/L;
(3)Cu(OH)2從組成上可看成CuO•H2O,加入0.1molCu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH,即電解生成了0.1mol銅,并電解了0.1mol H2O,由電解的總反應(yīng)式:2H2O+2CuSO4$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4 轉(zhuǎn)移電子
2mol 4mol
0.1mol 0.2mol
2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H2↑+O2↑轉(zhuǎn)移電子
2mol 4mol
0.1mol 0.2mol
所以電解過程中共轉(zhuǎn)移電子為0.4mol.故答案為:0.4;
(4)電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性,向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復(fù)原溶液,堿式碳酸銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳,溶液質(zhì)量增加的量是銅、氫氧根離子,所以實(shí)際上電解硫酸銅溶液分兩個(gè)階段:
第一階段2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4,
第二階段:2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H2↑+O2↑,
將堿式碳酸銅化學(xué)式改變?yōu)?CuO•H2O•CO2,所以加入0.1molCu2(OH)2CO3 就相當(dāng)于加入0.2molCuO和0.1mol水,
第一階段:根據(jù)銅原子守恒知,電解硫酸銅溶液析出n(Cu)=n(CuO)=0.2mol,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.2mol×2=0.4mol;
第二階段:電解生成0.1mol水轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.1mol×2=0.2mol,
所以電解過程中共轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4mol+0.2mol=0.6mol,故答案為:0.6.
點(diǎn)評 本題考查電解原理,明確圖象這電子轉(zhuǎn)移與生成氣體的關(guān)系及離子的放電順序和實(shí)際上加入的物質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵,再根據(jù)原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒來分析解答,難度中等.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
選項(xiàng) | 條件 | 結(jié)論 |
A | 若X原子半徑X>Y | 原子序數(shù):X<Y |
B | 若最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物酸性X>Y | 元素的電負(fù)性:X>Y |
C | 若價(jià)電子數(shù)X>Y | 最高正價(jià):X>Y |
D | 若X、Y最外層電子數(shù)分別為1、7 | X、Y之間一定能形成離子鍵 |
A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | PbO2 為正極,被氧化 | |
B. | 電解質(zhì)溶液中 c(H+) 逐漸增大 | |
C. | 電池電解質(zhì)溶液的密度不斷減小 | |
D. | 該電池的負(fù)極反應(yīng)式為:Pb-2e-═Pb2+ |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題
A. | 氯化銅溶液中加入氫氧化鐵 | B. | 硝酸鋁溶液中加入氨水 | ||
C. | 氫氧化鉀溶液中加入硫化銅 | D. | 碳酸氨中加入氫氧化鉀 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 纖維素、脂肪 | B. | 淀粉、油脂 | C. | 蛋白質(zhì)、高級烴 | D. | 蛋白質(zhì)、水 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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