Question

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图Ⅰ、Ⅱ所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），根据图中信息进行下列计算：
（1）原混合溶液NaCl和CuSO₄的物质的量浓度．
（2）t₂时所得溶液的c（H⁺）．
（3）电解至t₃时，消耗水的质量．

Answer 1

分析：电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，以此来计算．

解答：解：电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，
（1）由图可知，产生氯气为224mL，则由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时生成氧气为112mL，n（O₂）=

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，则共转移电子为0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，
根据电子守恒及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的物质的量浓度均为0.1mol/L；
（2）由t₂时4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O～4H⁺，n（H⁺）=0.005mol×4=0.02mol，则溶液的c（H⁺）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，
答：溶液的c（H⁺）为0.1mol/L；
（3）电解至t₃时，电解生成氧气为672-224mL=448mL，均来源于水，由2H₂O

电解  .

O₂↑+2H₂↑，n（H₂O）=

0.448L

22.4L/mol

×2=0.04mol，所以电解水的质量为0.04mol×18g/mol=0.72g，答：电解至t₃时，消耗水的质量为0.72g．

点评：本题考查电解原理，明确发生的电极反应及图图象的对应关系是解答本题的关键，注意（3）中计算电解水的质量可利用生成氧气的体积直接计算，题目难度中等．