Question

1．甲烷燃料電池電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄的混合溶液，其裝置如圖1：
理論上ⅱ中兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系如坐標(biāo)圖2所示（氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），寫出在t₁后，石墨電極上的電極反應(yīng)式Cu²⁺+2e^-=Cu；
原NaCl溶液物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L；
原CuSO₄溶液物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L．

Answer 1

分析 本題的關(guān)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(yīng)完溶液中的H⁺放電，Ⅰ是H₂，陽極先是溶液中的Cl^-放電，反應(yīng)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(jié)合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關(guān)系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關(guān)系，計算時抓住電子守恒．

解答 解：圖1中乙中石墨電極為陽極、鐵電極為陰極，開始Cl^-在陽極放電生成氯氣，陰極Cu²⁺放電生成Cu：Cu²⁺+2e^-=Cu；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(jié)合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關(guān)系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關(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．
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；0.1mol/L；0.1mol/L．

點評 本題考查電解原理，明確發(fā)生的電極反應(yīng)及圖圖象的對應(yīng)關(guān)系是解答本題的關(guān)鍵，注意把握電極反應(yīng)式的書寫，為解該題的關(guān)鍵，題目難度中等．