Question

18．常溫下電解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(shí)間變化的關(guān)系如圖中Ⅰ、Ⅱ所示（氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），根據(jù)圖中信息進(jìn)行下列計(jì)算：（要求寫出計(jì)算步驟）
（1）原混合溶液中NaCl和CuSO₄的物質(zhì)的量濃度．
（2）電解至t₃時(shí)，消耗水的質(zhì)量．

Answer 1

分析 電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，陽(yáng)極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，結(jié)合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時(shí)間的關(guān)系，Ⅱ?yàn)殛?yáng)極氣體體積與時(shí)間的關(guān)系，以此來(lái)計(jì)算．

解答 解：電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，陽(yáng)極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，結(jié)合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時(shí)間的關(guān)系，Ⅱ?yàn)殛?yáng)極氣體體積與時(shí)間的關(guān)系，
（1）由圖可知，產(chǎn)生氯氣為224mL，則由2Cl^--2e^-=Cl₂↑可知，n（NaCl）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$×2=0.02mol，所以c（NaCl）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，
由t₂時(shí)生成氧氣為112mL，n（O₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，則共轉(zhuǎn)移電子為0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，
根據(jù)電子守恒及Cu²⁺+2e^-=Cu可知，n（CuSO₄）=$\frac{0.04mol}{2}$=0.02mol，所以c（CuSO₄）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，
答：原混合溶液NaCl和CuSO₄的物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L；
（2）電解至t₃時(shí)，電解生成氧氣為672-224mL=448mL，均來(lái)源于水，由2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑，n（H₂O）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$×2=0.04mol，所以電解水的質(zhì)量為0.04mol×18g/mol=0.72g，答：電解至t₃時(shí)，消耗水的質(zhì)量為0.72g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理，明確發(fā)生的電極反應(yīng)及圖圖象的對(duì)應(yīng)關(guān)系是解答本題的關(guān)鍵，注意（2）中計(jì)算電解水的質(zhì)量可利用生成氧氣的體積直接計(jì)算，題目難度中等．