Question

25℃时，用两个质量相同的铜棒作电极，电解500mL0.1mol/L H2SO4溶液，电解过程中，电解质溶液的pH变化如

Answer 1

（1）根据题意及表中数据可知，电解刚开始阶段，阳极反应式是Cu-2e^-═Cu²⁺，阴极反应式为2H⁺+2e^-═H₂↑，

故答案为：2H⁺+2e^-═H₂↑；

（2）随着电解的继续，溶液中Cu²⁺的浓度增大，H⁺电解完后，铜离子向阴极移动，阴极反应则变成Cu²⁺+2e^-═Cu，所以电解过程中只有电镀铜的过程，阳极溶解的铜与阴极生成的铜质量相同，溶液的组成保持不变，电解持续进行，所以电解质溶液的组成、浓度不再发生变化，溶液的pH也不再发生变化；

0.1mol?L^-1CuSO₄溶液的pH为4.17，溶液中铜离子水解生成氢氧化铜和氢离子，溶液呈酸性，反应的离子方程式为：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；

故答案为：电解持续进行，H⁺电解完后，电解过程发生转变，阳极反应式为Cu-2e^-═Cu²⁺，阴极反应式为Cu²⁺+2e^-═Cu，电解质溶液的组成、浓度不再发生变化，溶液的pH也不再发生变化；Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；

（3）若电解过程中只有电镀铜的过程，阳极溶解的铜与阴极生成的铜质量相同，溶液的组成保持不变，则阳极铜的减少为[9.6g/2]=4.8g，转移电子的物质的量为0.15mol，而实际上先有H₂产生，后有电镀铜的过程，故实际转移电子的物质的量大于0.15mol，

故答案为：＞；

（4）若欲使所得电解质溶液复原到500mL0.1mol?L^-1H₂SO₄溶液，根据“析出什么加入什么”原则知，应该加入氢气，但实际上氢气和溶液不反应，则加入的物质和硫酸铜溶液反应生成沉淀，且实际上溶液中增加的质量恰好等于氢气的质量，所以需要通入H₂S，反应方程式为H₂S+CuSO₄═CuS↓+H₂SO₄，

故答案为：向溶液中通入H₂S；

（5）整个电解过程可分为四段：

①刚开始电解时，阳极：Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极：2H⁺+2e^-=H₂↑，这时溶液中H⁺减少，pH增大，阴极质量不变；

②一段时间后，Cu ²⁺迁移到阴极附近，阴极反应变为：Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极质量开始增加，由于阳极消耗铜的速率与阴极生成铜的速率相同，溶液中Cu ²⁺浓度不变，pH不变；

③当铜镀层溶解完全后，这时阳极反应变为：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，溶液pH开始减小，阴极上析出铜，所以阴极质量增大；

④又过一段时间，当溶液中的Cu ²⁺反应完全后，阴极反应又变为：2H⁺+2e^-=H₂↑，阴极质量不再增加，总反应为电解水，溶剂减少，硫酸浓度增大，溶液pH还要减小；

则符合条件的为A，故选A．