Question

常溫下電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)，根據(jù)圖中信息回答下列問題。

⑴通過計(jì)算推測：

 ①原混合溶液NaCl和CuSO₄的物質(zhì)的量濃度。

②t₂時(shí)所得溶液的pH。

⑵實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，陽極產(chǎn)生的氣體體積與陰極相比，明顯小于對應(yīng)時(shí)間段的理論值。試簡要分析其可能原因。

 

Answer 1

【答案】

（1）①t2時(shí)銅離子恰好放電完畢，此時(shí)氯氣和氧氣的物質(zhì)的量分別是0.01mol和0.005mol，所以氯化鈉是0.02mol，濃度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L。

根據(jù)電子的得失守恒可知，析出的銅是（0.01mol＋0.005mol×4÷2）＝0.02mol

所以硫酸銅的濃度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L

②生成氧氣是0.005mol

所以該時(shí)間內(nèi)生成氫離子就是0.005mol×4＝0.02mol

濃度為0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L

所以pH＝1

（2）由于氯氣和氧氣在水中的溶解度明顯大于氫氣的，所以陽極產(chǎn)生的氣體體積與陰極相比，明顯小于對應(yīng)時(shí)間段的理論值。

【解析】考查電解的有關(guān)計(jì)算。

（1）惰性電極電解氯化鈉和硫酸銅的混合液，陽極先是氯離子放電生成氯氣，然后是OH^－放電生成氧氣。陰極首先是銅離子放電，析出銅，然后是氫離子放電生成氫氣。根據(jù)圖像可知曲線Ⅱ表示陽極，其中氯氣是0.224L，所以氯化鈉是0.02mol，濃度是0.1mol/L。當(dāng)生成的氧氣是0.112L時(shí)，銅完全析出，陰極開始產(chǎn)生氫氣。根據(jù)電極反應(yīng)式2Cl^－－2e^－=Cl₂、4OH^－－4 e^－=2H₂O＋O₂↑、Cu^2＋＋2e－=Cu可知析出的銅（0.01mol＋0.005mol×4÷2）＝0.02mol，所以硫酸銅的濃度是0.1mol/L。生成氧氣是0.005mol，所以生成氫離子就是0.005mol×4＝0.02mol，濃度為0.1mol/L，所以pH＝1。

（2）由于氯氣和氧氣在水中的溶解度明顯大于氫氣的，所以陽極產(chǎn)生的氣體體積與陰極相比，明顯小于對應(yīng)時(shí)間段的理論值。