Question

某500mL混合溶液（含0.1mol/L CuSO₄和0.4mol/LNaCl），用惰性電極進行電解，若電解過程中共有0.2mol電子轉移．試回答下列問題：
（1）陰極析出的金屬質量是

 

g．
（2）陽極的電極反應式為

 

．
（3）陽極產生的氣體在標準狀況下的總體積為

 

L（忽略氣體在水中的溶解）．
（4）電解后溶液中的溶質是

 

，其物質的量分別為

 

．

Answer 1

考點：電解原理

專題：電化學專題

分析：電解質溶液中含0.05molCuSO₄和0.2molNaCl，當電解過程中共有0.2mol電子轉移時，電解過程分為兩個階段：
階段I：陽極上是0.1molCl^-放電：2Cl^--2e^-=Cl₂，失去0.1mol電子，生成0.05mol氯氣；陰極上是0.05molCu²⁺放電：Cu²⁺+2e^-=Cu，得到0.1mol電子，生成0.05mol銅單質；
階段II：陽極上是0.1molCl^-放電：2Cl^--2e^-=Cl₂，失去0.1mol電子，生成0.05mol氯氣；陰極上是0.1molH⁺放電：2H⁺+2e^-=H₂↑，得到0.1mol電子，生成0.05mol氫氣．
（1）電解過程中，陰極上先是銅離子被還原生成銅，后是氫離子被還原為氫氣；依據電極反應電子守恒，有0.20mol電子發(fā)生轉移時，0.05molCu²⁺完全放電生成銅物質的量為0.05mol，即可得出銅的質量；
（2）當轉移0.2mol電子時，陽極上完全是溶液中的Cl^-移向陽極發(fā)生氧化反應，據此書寫電極反應；
（3）依據電極反應電子守恒，有0.20mol電子發(fā)生轉移，生成氯氣物質的量為0.1mol；
（4）根據溶液中的離子的放電情況來分析溶液中的溶質和其物質的量．

解答： 解：（1）電解過程中，陰極上先是銅離子被還原生成銅，后是氫離子被還原為氫氣．當有0.20mol電子發(fā)生轉移，0.05molCu²⁺完全放電生成銅單質的物質的量為0.05mol，質量是0.05mol×64g/mol=3.2g，故答案為：3.2g；
（2）當轉移0.2mol電子時，陽極上完全是溶液中的Cl^-移向陽極發(fā)生氧化反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故電極反應式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）依據電極反應電子守恒，有0.20mol電子發(fā)生轉移，生成氯氣物質的量為0.1mol，標況下的體積是0.1mol×22.4L/mol=2.24L；故答案為：2.24L．
（4）電解質溶液中含0.05molCuSO₄和0.2molNaCl，當電解過程中共有0.2mol電子轉移時，在陽極上，0.2molCl^-在陽極上放電完全，故溶液中還有0.2molNa⁺；在陰極上，0.05molCu²⁺先放電完全，故溶液中還有0.05molSO₄^2-，后又有來自于水的0.1molH⁺放電，故溶液中會生成0.1molOH^-，綜上可知，溶液中存在0.2molNa⁺、0.05molSO₄^2-和0.1molOH^-，故溶液中的溶質為0.1molNaOH和0.05molNa₂SO₄，故答案為：Na₂SO₄，NaOH；0.05mol，0.1mol．

點評：本題考查了電解池中電極反應的書寫和兩極上放電反應的先后順序以及電解后溶液中溶質的判斷，綜合性較強．