Question

常溫下用惰性電極電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關系如圖中Ⅰ、Ⅱ所示（以下氣體體積已換算成標準狀況下的體積）．根據圖中信息回答下列問題．

（1）通過計算推測：

①原混合溶液中NaCl和CuSO4的物質的量濃度．

c（NaCl）=　0.1　mol•L﹣1，c（CuSO4）=　0.1　mol•L﹣1．

②t2時所得溶液的pH=　1�。�

（2）若用惰性電極電解NaCl和CuSO4的混合溶液200mL，經過一段時間后兩極均得到224mL氣體，則原混合溶液中氯離子濃度的取值范圍為　0＜c（Cl﹣）＜0.1mol/L　，銅離子濃度的取值范圍為　c（Cu2+）=0.05mol/L　．

Answer 1

考點：

電解原理． .
專題：	電化學專題．
分析：	本題的關健是對圖象的解讀．剛開始時陰極Cu2+得電子，無氣體放出，Cu2+反應完溶液中的H+放電，Ⅰ是H2，陽極先是溶液中的Cl﹣放電，反應完后溶液中的OH﹣放電，電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，陽極發(fā)生2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑、4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，陰極發(fā)生Cu2++2e﹣=Cu、2H++2e﹣=H2↑，結合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關系，計算時抓住電子守恒．
解答：	解：（1）電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，陽極發(fā)生2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑、4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，陰極發(fā)生Cu2++2e﹣=Cu、2H++2e﹣=H2↑，結合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關系， ①由圖可知，產生氯氣為224mL，則由2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑可知，n（NaCl）=×2=0.02mol，所以c（NaCl）==0.1mol/L， Ⅱ曲線中由t2時生成氧氣為112mL，n（O2）==0.005mol，則共轉移電子為0.02mol+0.005mol×4=0.04mol， 根據電子守恒及Cu2++2e﹣=Cu可知，n（CuSO4）==0.02mol，所以c（CuSO4）==0.1mol/L， 故答案為：0.1；0.1；  ②由t2時4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O～4H+，n（H+）=0.005mol×4=0.02mol，則溶液的c（H+）==0.1mol/L，pH=1， 故答案為：1； （2）根據題意，在陰極放電的離子有Cu2+、H+，在陽極放電的離子有Cl﹣、OH﹣，經過一段時間后兩極分別得到224mL氣體，設c（Cl﹣）=x，c（Cu2+）=y． 陰極反應：Cu2++2e﹣=Cu          0.2y 0.4y     2H++2e﹣=H2↑     0.02mol  =0.01mol 陽極反應：      2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2    0.2x     0.2x  0.1x     4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2     0.04mol﹣0.2xmol﹣0.1x=0.01﹣0.1x 因為陽極生成的氣體不可能全為O2， 所以0＜0.01﹣0.1x＜0.01，0＜x＜0.1， 又根據陰陽兩極通過電子數相等得：0.4y+0.02=0.2x+0.04﹣0.2x，即0.4y+0.02=0.04y+0.02=0.2x+0.04，即0y=0.05mol/L 故答案為：0＜c（Cl﹣）＜0.1mol/L；c（Cu2+）=0.05mol/L．
點評：	本題考查電解原理，明確發(fā)生的電極反應及圖圖象的對應關系是解答本題的關鍵，注意把握電極反應式的書寫，為解該題的關鍵，題目難度中等．