Question

（6分）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(zhì)的量濃度。

②t₂時所得溶液中氫離子物質(zhì)的量濃度

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

 

Answer 1

【答案】

（1）①c(NaCl)=0.1mol/L   c(CuSO₄)＝0.1mol/L

②0.1mol/L

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

【解析】考查電解池的有關計算。本題的關鍵是對圖像的解讀。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，計算時抓住電子守恒。

（1）①根據(jù)圖像可知，生成氯氣是224ml，物質(zhì)的量是0.01mol

所以氯化鈉的濃度是c(NaCl)＝0.01mol×2÷0.2L＝0.1mol/L

當開始生成氫氣時，銅離子放電完畢，此時生成氧氣是336ml－224ml＝112ml

所以共轉(zhuǎn)移電子是0.01mol×2＋0.112L÷22.4L/mol×4＝0.04mol

根據(jù)得失得失守恒可知，硫酸銅的物質(zhì)的量是0.04mol÷2＝0.02mol

則c(CuSO₄)=0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L

②t₁～t₂時才產(chǎn)生氫離子，物質(zhì)的量是0.112L÷22.4L/mol×4＝0.02mol

所以氫離子濃度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L

因此pH＝1