Question

【題目】將500 mL 0.1mol·L-1CuSO4和1 mol·L-1NaC1混合溶液，用石墨為電極電解。一段時間后在陽極收集到4.48 L(標(biāo)況下)氣體，溶液體積幾乎沒有變化。

計算: (已知：lg2=0.3,lg3=0.5)

（1）陰極析出銅的質(zhì)量為多少克？__________

（2）計算電解后溶液的pH__________

Answer 1

【答案】3.2g 13.8

【解析】

溶液中所含離子為Cu2+、Na+、H+、SO42-、Cl-、OH-，電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氯離子先于氫氧根放電，發(fā)生反應(yīng)2Cl--2e-==Cl2↑，當(dāng)氯離子完全反應(yīng)后，氫氧根放電發(fā)生反應(yīng)：4OH--4e-==O2↑+4H+；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，銅離子先于氫離子放電，發(fā)生Cu2++2e-==Cu，當(dāng)銅離子完全反應(yīng)后，氫離子放電發(fā)生反應(yīng)：2H++2e-==H2↑；

(1)溶液中n(Cl-)=cV=0.5L×1 mol·L-1=0.5mol，完全反應(yīng)可生產(chǎn)n(Cl2)=0.25mol，標(biāo)況下的體積V(Cl2)=nVm=0.25mol×22.4L·mol-1=5.6L，所以當(dāng)陽極收集到4.48 L(標(biāo)況下)氣體時，溶液中的氯離子未完全反應(yīng)，陽極只發(fā)生2Cl--2e-==Cl2，4.48L氯氣的物質(zhì)的量為0.2mol，根據(jù)電極方程式可知轉(zhuǎn)移電子為0.4mol；溶液中的n(Cu2+)= cV=0.5L×0.1 mol·L-1=0.05mol，根據(jù)陰極方程式Cu2++2e-==Cu可知，當(dāng)銅離子完全反應(yīng)時轉(zhuǎn)移0.1mol電子，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移0.4mol電子時銅離子已完全反應(yīng)，即生成銅單質(zhì)的物質(zhì)的量為0.05mol，銅單質(zhì)的質(zhì)量=nM=0.05mol×64g·mol-1=3.2g，故答案為：3.2g；

(2)根據(jù)(1)可知當(dāng)當(dāng)陽極收集到4.48 L(標(biāo)況下)氣體時，轉(zhuǎn)移0.4mol電子，且銅離子完全反應(yīng)，銅離子完全反應(yīng)后，陰極發(fā)生反應(yīng)2H++2e-==H2，且該過程轉(zhuǎn)移0.4mol-0.1mol=0.3mol電子，根據(jù)電極方程式可知消耗0.3mol氫離子，該溶液中氫離子由水電離產(chǎn)生，消耗0.3mol氫離子，則產(chǎn)生0.3mol氫氧根，所以此時溶液中c(OH-)=，則溶液中c(H+)=，pH=-lg c(H+)= 13.8，故答案為：13.8；