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間變化的關系如圖Ⅰ、Ⅱ所示（氣體體積已換算成標準狀況下的體積），根據(jù)圖中信息進行下列計算：
（1）原混合溶液NaCl和CuSO₄的物質的量濃度．
（2）t₂時所得溶液的c（H⁺）．
（3）電解至t₃時，消耗水的質量．

Answer 1

分析：電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，陽極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，結合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關系，以此來計算．

解答：解：電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，陽極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，結合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關系，
（1）由圖可知，產生氯氣為224mL，則由2Cl^--2e^-=Cl₂↑可知，n（NaCl）=

0.224L

22.4L/mol

×2=0.02mol，所以c（NaCl）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，
由t₂時生成氧氣為112mL，n（O₂）=

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，則共轉移電子為0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，
根據(jù)電子守恒及Cu²⁺+2e^-=Cu可知，n（CuSO₄）=

0.04mol

2

=0.02mol，所以c（CuSO₄）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，
答：原混合溶液NaCl和CuSO₄的物質的量濃度均為0.1mol/L；
（2）由t₂時4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O～4H⁺，n（H⁺）=0.005mol×4=0.02mol，則溶液的c（H⁺）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，
答：溶液的c（H⁺）為0.1mol/L；
（3）電解至t₃時，電解生成氧氣為672-224mL=448mL，均來源于水，由2H₂O

電解  .

O₂↑+2H₂↑，n（H₂O）=

0.448L

22.4L/mol

×2=0.04mol，所以電解水的質量為0.04mol×18g/mol=0.72g，答：電解至t₃時，消耗水的質量為0.72g．

點評：本題考查電解原理，明確發(fā)生的電極反應及圖圖象的對應關系是解答本題的關鍵，注意（3）中計算電解水的質量可利用生成氧氣的體積直接計算，題目難度中等．