Question

6．常溫下用惰性電極電解200mLNaCl、CuSO₄的混合溶液，所得氣體的體積隨時間變化如下圖所示，根據(jù)圖中信息回答下列問題：（ 注：氣體體積已換算成標準狀況下的體積，且忽略氣體在水中的溶解和溶液體積的變化．）
（1）曲線II （ 選填“Ⅰ”或“Ⅱ”） 表示陽極產(chǎn)生氣體的變化情況．
（2）NaCl的物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L；CuSO₄ 的物質(zhì)的量濃度0.1mol/L．
（3）t₂時所得溶液的pH為1．

Answer 1

分析 剛開始時陰極Cu²⁺得電子，無氣體放出，Cu²⁺反應完溶液中的H⁺放電，Ⅰ是H₂，陽極先是溶液中的Cl^-放電，反應完后溶液中的OH^-放電，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(jié)合題目分析解答．

解答 解：剛開始時陰極Cu²⁺得電子，無氣體放出，Cu²⁺反應完溶液中的H⁺放電，Ⅰ是H₂，陽極先是溶液中的Cl^-放電，反應完后溶液中的OH^-放電，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↑，
（1）通過以上分析知，I表示陰極生成的氣體、II表示陽極生成的氣體，故答案為：Ⅱ；
（2）由圖可知，產(chǎn)生氯氣為224mL，則由2Cl^--2e^-=Cl₂↑可知，n（NaCl）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$×2=0.02mol，所以c（NaCl）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，
Ⅱ曲線中由t₂時生成氧氣為112mL，n（O₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，則共轉(zhuǎn)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）=$\frac{0.04mol}{2}$=0.02mol，所以c（CuSO₄）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，
故答案為：0.1mol/L；0.1mol/L；
（3）由t₂時4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O～4H⁺，n（H⁺）=0.005mol×4=0.02mol，則溶液的c（H⁺）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，則溶液的pH=1，
故答案為：1．

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，側(cè)重考查學生分析計算能力，明確離子放電順序及各個電極上發(fā)生的反應是解本題關(guān)鍵，知道曲線上拐點的含義，題目難度不大．