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下圖所示(氣體體積已換算成標準狀況下的體積)，根據(jù)圖中信息回答下列問題。

⑴通過計算推測：

①原混合溶液NaCl和CuSO₄的物質的量濃度。

②t₂時所得溶液的pH。

⑵實驗中發(fā)現(xiàn)，陽極產生的氣體體積與陰極相比，明顯小于對應時間段的理論值。試簡要分析其可能原因。

 

Answer 1

【答案】

⑴①c(NaCl)＝0.1mol/L   c(CuSO₄)＝0.1mol/L  ②pH＝1

⑵產生的氯氣和氧氣在水中的溶解度明顯大于氫氣

【解析】

試題分析：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。

（1）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

②由t₂時4OH^－－4e^－＝O₂↑+2H₂O～4H⁺可知

n（H⁺）＝0.005mol×4＝0.02mol

則溶液的c（H⁺）＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L

所以pH＝1

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

考點：考查電解原理的有關判斷和計算

點評：該題是中等難度的試題，試題綜合性強，側重對學生答題能力的培養(yǎng)。明確發(fā)生的電極反應及圖象的對應關系是解答本題的關鍵，有利于調動學生的學習興趣，激發(fā)學生的學習積極性，有利于提高學生應試能力，提升學生的學科素養(yǎng)。