Question

甲烷燃料电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄的混合溶液，其装置如下图：

    

理论上ⅱ中两极所得气体的体积随时间变化的关系如坐标图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式                           ；

原NaCl溶液物质的量浓度为            ；

原CuSO₄溶液物质的量浓度为            。

Answer

4OH--4e-=2H2O+ O2↑或2H2O-4e-=4H++ O2↑；0.1mol/L ；0.1mol/L

【解析】

试题分析：图1中乙中石墨电极为阳极、铁电极为阴极，开始Cl-在阳极放电生成氯气，阴极Cu2+放电生成Cu:Cu2++2e-=Cu；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)=×2=0.02mol，所以c(NaCl)==0.1mol/L，由t2时生成氧气为112mL，n(O2)==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)==0.02mol，所以c(CuSO4)==0.1mol/L．故答案为：Cu2++2e-=Cu；0.1mol/L；0.1mol/L。

【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理

【名师点晴】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。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，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，计算时抓住电子守恒。