Question

【題目】Ⅰ．用惰性電極電解200 mL一定濃度的硫酸銅溶液，實驗裝置如圖①所示，電解過程中的實驗數據如圖②所示，橫坐標表示電解過程中轉移電子的物質的量，縱坐標表示電解過程中產生氣體的總體積(標準狀況)。

(1)下列說法正確的是______(填序號)。

A．電解過程中，b電極表面先有紅色物質析出，后有氣泡產生

B．a電極上發生的反應為2H+＋2e-==H2↑和4OH-－4e-==2H2O＋O2↑

C．從P點到Q點時收集到的混合氣體的平均摩爾質量為12 g·mol-1

D．OP段表示H2和O2混合氣體的體積變化，PQ段表示O2的體積變化

(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢復到電解前的濃度和pH，電解過程中轉移的電子為________mol。

(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢復到電解前的濃度和pH(不考慮CO2的溶解)，電解過程中轉移的電子為________mol。

Ⅱ. 金屬腐蝕是我們日常生活的常見現象（如圖所示）。

(1)如圖銅板上鐵鉚釘處的腐蝕屬于____腐蝕。

(2)分析此腐蝕過程，下列有關說法中，不正確的是____。

A．正極電極反應式為：2H＋＋2e－=H2↑

B．此過程中還涉及到反應：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3

C．此過程中銅并不被腐蝕

D．此過程中電子從Fe移向Cu

Answer 1

【答案】 C 0.4 0.6 吸氧 A

【解析】Ⅰ．（1）由圖可知，電流由正極流向負極，則b為陽極，a為陰極，惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液，發生2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，結合圖②可知，通過0.2mol電子時電解硫酸銅，然后電解硫酸溶液，發生2H2O2H2↑+O2↑，P到Q點時收集到的混合氣體為氫氣和氧氣，以此來解答；

（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，則銅離子和氫氧根放電；

（3）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原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實際上電解硫酸銅溶液分兩個階段：第一階段2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，第二階段：2H2O2H2↑+O2↑，將堿式碳酸銅化學式改變為2CuOH2OCO2，所以加入0.1molCu2（OH）2CO3就相當于加入0.2molCuO和0.1mol水，根據氧化銅和水的量計算即可。

Ⅱ.（1）根據圖示可知，銅板上的鐵鉚釘易發生腐蝕，是由于銅和鐵構成了原電池，發生了吸氧腐蝕；

（2）在此腐蝕的過程中，鐵做負極失去電子，氧氣在正極上得電子，電子由負極移向正極，據此分析。

Ⅰ．（1）由圖可知，電流由正極流向負極，則b為陽極，a為陰極，惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液，發生2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，結合圖②可知，通過0.2mol電子時電解硫酸銅，然后電解硫酸溶液，發生2H2O2H2↑+O2↑則

A．b為陽極，溶液中的氫氧根離子放電，則不會有紅色物質析出，A錯誤；

B．a為陰極，先發生Cu2++2e-=Cu，后發生2H++2e-=H2↑，B錯誤；

C．到Q點時收集到的混合氣體為氫氣和氧氣，由電解水反應可知0.2mol電子通過時生成0.1molH2、0.05molO2，則混合氣體的平均摩爾質量為(0.1mol×2g/mol+0.05mol×32g/mol)/(0.1mol+0.05mol)=12gmol-1，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，D錯誤；

答案選C；

（2）Cu（OH）2從組成上可看成CuOH2O，加入0.1molCu（OH）2后恰好恢復到電解前的濃度和pH，即電解生成了0.1mol銅，并電解了0.1mol H2O，由電解的總反應式可知

2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4轉移電子

2mol 4mol

0.1mol 0.2mol

2H2O2H2↑+O2↑轉移電子

2mol 4mol

0.1mol 0.2mol

所以電解過程中共轉移電子為0.4mol；

（3）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原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實際上電解硫酸銅溶液分兩個階段：第一階段：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，第二階段：2H2O2H2↑+O2↑，將堿式碳酸銅化學式改變為2CuOH2OCO2，所以加入0.1molCu2（OH）2CO3就相當于加入0.2molCuO和0.1mol水。第一階段：根據銅原子守恒知，電解硫酸銅溶液析出n（Cu）=n（CuO）=0.2mol，轉移電子的物質的量=0.2mol×2=0.4mol；第二階段：電解生成0.1mol水轉移電子的物質的量=0.1mol×2=0.2mol，

所以電解過程中共轉移的電子數為0.4mol+0.2mol=0.6mol。

Ⅱ.（1）根據圖示可知，銅板上的鐵鉚釘易發生腐蝕，是由于銅和鐵構成了原電池，發生了吸氧腐蝕；

（2）A．正極上放電的是氧氣，故正極的電極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-，A錯誤；

B．在鐵發生吸氧腐蝕時，鐵在負極上失去電子：Fe-2e-=Fe2+，氧氣在正極上放電：O2+4e-+2H2O=4OH-，故總反應為：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2，而Fe（OH）2有強還原性，易被氧氣氧化，即能發生反應：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3，B正確；

C．此過程中銅做正極被保護，并未被腐蝕，C正確；

D．此過程中電子從負極移向正極，即由Fe移向Cu，D正確。

答案選A。