Question

常溫下，電解200mL物質(zhì)的量濃度都是0.2 mol/L NaCl和CuSO₄的混合液，理論上陰極收集到的氣體的體積為896mL
（氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體）
則：（1）寫(xiě)出陰極、陽(yáng)極兩極反應(yīng)方程式；
    （2）陽(yáng)極收集到氣體的體積為多少mL？

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：溶液中含有氯化鈉的物質(zhì)的量為0.2L×0.2 mol/L=0.04mol，含有硫酸銅的物質(zhì)的量為：0.2L×0.2 mol/L=0.04mol，即含有氯離子、銅離子的物質(zhì)的量都是0.04mol，陰極上陽(yáng)離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，銅離子先放電，然后氫離子放電；陽(yáng)極上氯離子先放電，然后氫氧根離子再放電，依據(jù)陽(yáng)極得到電子總數(shù)等于陰極失去電子總數(shù)計(jì)算陽(yáng)極生成氣體的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算標(biāo)況下體積．

解答： 解：（1）200mL物質(zhì)的量濃度都是0.2 mol/L NaCl和CuSO₄的混合液中含有氯離子、銅離子的物質(zhì)的量都是0.04mol，陰極收集到的氣體的體積為896mL，物質(zhì)的量為0.04mol，陽(yáng)極上放電的離子依次是Cu²⁺、H⁺，電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑；陰極上Cl^-、OH^-依次放電，電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
答：陽(yáng)極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑；陰極反應(yīng)為2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（2）依據(jù)兩極得失電子守恒知：
陰極2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
    2    2   1           4        4      1
0.04mol   n   n（Cl₂）             n′n（O₂） 
n（Cl₂）=0.04mol÷2=0.02mol
n（Cl₂）+n（O₂）=0.04mol  所以n（O₂）=0.02mol；
共失去電子數(shù)為：n+n′=0.04mol+0.08mol=0.12mol；
陽(yáng)極：Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑；
         1       2                     2        1 
       0.04mol 0.08mol         0.12mol-0.08mol  n（H₂）
 n（H₂）=（0.12mol-0.08mol ）÷2=0.02mol，標(biāo)況下氣體體積為：0.02mol×22.4L/mol=0.448L=44.8mL，
答：陽(yáng)極收集到氣體的體積為44.8mL．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電解池電極反應(yīng)式及相關(guān)計(jì)算，明確電解池工作原理是解題關(guān)鍵，注意離子放電順序及得失電子守恒規(guī)律的運(yùn)用，題目難度中等．