Question

常温下电解200 mL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右图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)c(NaCl)=0.1mol/L；c(CuSO4)＝0.1mol/L(2)0.1mol/L(3)0.72g

【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)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，

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+)==0.1mol/L；

(3)电解至t3时，电解生成氧气为672-224mL=448mL，

均来源于水，由2H2OO2↑+2H2↑，n(H2O)=×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。

【考点定位】考查电解原理

【名师点晴】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，根据电解时电极质量或溶液pH的变化判断电极材料或电解质种类，电解产物的判断和计算，结合图像考查电极质量或电解质溶液质量分数的变化。解答电解池相关题目时，应从几步入手：①看电极(材料)，判断电极本身是否参与反应。②看溶液，判断电解液中的阳离子、阴离子种类，从而判断在阴极、阳极发生反应的微粒。③阴、阳极电子转移数目相等。据此解题。