由於硫酸銅(II)的離解和水的微弱電離，在硫酸銅(II)溶液中存在四種離子：\(\ce{Cu^2+ (aq)} \)、\(\ce{H^+ (aq)} \)、\(\ce{SO4^2- (aq)} \) 和 \(\ce{OH^- (aq)} \)。用石墨電極電解硫酸銅(II)溶液時，

• 陽極： 有無色氣體生成。這是因為 \(\ce{OH^- (aq)} \) 在電化序中的位置遠高於 \(\ce{SO4^2- (aq)} \)，更容易失去電子，因此，\(\ce{OH^- (aq)} \) 優先放電，生成氧。

  \[\ce{4OH^- (aq) -> O2(g) + 2H2O(l) + 4e^-} \]

• 陰極：有紅棕色固體生成。這是因為 \(\ce{Cu^2+ (aq)} \) 在電化序中的位置低於 \(\ce{H^+ (aq)} \)，更容易獲得電子，因此， \(\ce{Cu^2+ (aq)} \) 優先放電，生成銅。

  \[\ce{Cu^2+ (aq) + 2e^- -> Cu(s)} \]

• 總反應：通過合併反應式，可得到總反應式。

  \[\ce{2CuSO4(aq) + 2H2O(l) -> 2Cu(s) + O2(g) + 2H2SO4(aq)} \]

• 溶液的變化：從總反應式可以看出，由於銅(II)離子和氫氧離子因放電而減少，溶液的顏色逐漸消退，酸性逐漸增強，最終變為無色的硫酸溶液。

用銅電極電解硫酸銅(II)溶液時，

• 陽極：銅陽極溶解。這是因為 \(\ce{Cu(s)} \) 在電化序中的位置高於 \(\ce{OH^- (aq)} \) 和 \(\ce{SO4^2- (aq)} \)，更容易失去電子，因此，\(\ce{Cu(s)} \) 陽極本身發生氧化反應，生成銅(II)離子。

  \[\ce{Cu(s) -> Cu^2+ (aq) + 2e^-} \]

• 陰極：有紅棕色固體 (銅) 生成。這是因為 \(\ce{Cu^2+ (aq)} \) 在電化序中的位置低於 \(\ce{H^+ (aq)} \)，更容易獲得電子，因此，\(\ce{Cu^2+ (aq)} \) 優先放電，生成銅。

  \[\ce{Cu^2+ (aq) + 2e^- -> Cu(s)} \]

• 總反應：合併陰極反應和陽極反應，可得到總反應式。 \[\ce{Cu(s) + Cu^2+ (aq) -> Cu^2+ (aq) + Cu(s)} \]

• 溶液的變化：從總反應式可以看出，每當一個 \(\ce{Cu^2+ (aq)} \) 在陰極放電而被消耗時，便有一個 \(\ce{Cu^2+ (aq)} \) 在陽極生成，所以，硫酸銅(II)溶液的濃度和顏色均保持不變。