Question

（6分）常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如下图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息回答下列问题。

⑴通过计算推测：

①原混合溶液NaCl和CuSO₄的物质的量浓度。

②t₂时所得溶液中氢离子物质的量浓度

⑵实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能原因。

 

Answer 1

【答案】

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

②0.1mol/L

（2）由于阳极产生的是氯气和氧气，在水中的溶解度明显大于氢气，所以阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。

【解析】考查电解池的有关计算。本题的关键是对图像的解读。刚开始时阴极Cu²⁺得电子，无气体放出，Cu²⁺反应完溶液中的H⁺放电，Ⅰ是H₂，阳极先是溶液中的Cl^-放电，反应完后溶液中的OH^-放电，计算时抓住电子守恒。

（1）①根据图像可知，生成氯气是224ml，物质的量是0.01mol

所以氯化钠的浓度是c(NaCl)＝0.01mol×2÷0.2L＝0.1mol/L

当开始生成氢气时，铜离子放电完毕，此时生成氧气是336ml－224ml＝112ml

所以共转移电子是0.01mol×2＋0.112L÷22.4L/mol×4＝0.04mol

根据得失得失守恒可知，硫酸铜的物质的量是0.04mol÷2＝0.02mol

则c(CuSO₄)=0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L

②t₁～t₂时才产生氢离子，物质的量是0.112L÷22.4L/mol×4＝0.02mol

所以氢离子浓度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L

因此pH＝1