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时所得溶液的pH。

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

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

⑵产生的氯气和氧气在水中的溶解度明显大于氢气

【解析】

试题分析：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。

（1）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

②由t2时4OH－－4e－＝O2↑+2H2O～4H+可知

n（H+）＝0.005mol×4＝0.02mol

则溶液的c（H+）＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L

所以pH＝1

（2）由于产生的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。

考点：考查电解原理的有关判断和计算