Question

20．用鉑電極電解含一定量CuSO₄的電解液，一段時間后，需加入0.1mol Cu（OH）₂才能使電解液的pH和濃度復原，試回答：
（1）計算整個過程中轉移電子的物質的量為0.4molmol；
（2）寫出陰極的電極反應式Cu²⁺+2e-=Cu，2H⁺+2e-=H₂↑；
（3）若整個電解過程以鉛蓄電池為電源，此過程中消耗H₂SO₄的物質的量為0.4molmol．

Answer 1

分析 （1-2）根據電解池的工作原理，要想讓電解后的電解質復原，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，Cu（OH）₂從組成上可看成CuO•H₂O，所以實際上相當于加入的物質是氧化銅和水，據此分析．
（3）根據鉛蓄電池放電的反應Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，結合轉移電子數相等計算．

解答 解：（1-2）加入0.1 mol Cu（OH）₂后恰好恢復到電解前的濃度和pH，Cu（OH）₂從組成上可看成CuO•H₂O，根據“析出什么加入什么”的原則知，析出的物質是氧化銅和水，則陰極上析出氫氣和銅，反應式為Cu²⁺+2e-=Cu，2H⁺+2e-=H₂↑，生成0.1mol銅轉移電子=0.1mol×2mol=0.2mol，根據原子守恒知，生成0.1mol水需要0.1mol氫氣，生成0.1mol氫氣轉移電子=0.1mol×2mol=0.2mol，所以電解過程中共轉移電子數為0.4mol，
故答案為：（1）0.4mol；（2）Cu²⁺+2e-=Cu，2H⁺+2e-=H₂↑；
（3）因為鉛蓄電池放電的反應Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，每轉移2mol電子消耗2mol硫酸，所以此過程中消耗H₂SO₄的物質的量為0.4mol，故答案為：0.4mol．

點評 本題考查了電解原理，根據離子放電順序、原子守恒來分析解答，明確加入物質的性質是解本題關鍵，題目難度中等．