Question

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)系如下圖所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)，根據(jù)圖中信息回答下列問題。

⑴通過計(jì)算推測：
①原混合溶液NaCl和CuSO₄的物質(zhì)的量濃度。
②t₂時(shí)所得溶液的pH。
⑵實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，陽極產(chǎn)生的氣體體積與陰極相比，明顯小于對(duì)應(yīng)時(shí)間段的理論值。試簡要分析其可能原因。

Answer 1

⑴①c(NaCl)＝0.1mol/L   c(CuSO₄)＝0.1mol/L  ②pH＝1
⑵產(chǎn)生的氯氣和氧氣在水中的溶解度明顯大于氫氣

試題分析：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(shí)間的關(guān)系，Ⅱ?yàn)殛枠O氣體體積與時(shí)間的關(guān)系。
（1）①由圖可知，產(chǎn)生氯氣為224mL，則由2Cl^－－2e^－＝Cl₂↑可知
n（NaCl）＝（0.224L÷22.4L/mol）×2＝0.02mol
所以c（NaCl）＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
由t₂時(shí)生成氧氣為112mL，n（O₂）＝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）＝0.04mol÷2＝0.02mol
所以c（CuSO₄）＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
②由t₂時(shí)4OH^－－4e^－＝O₂↑+2H₂O～4H⁺可知
n（H⁺）＝0.005mol×4＝0.02mol
則溶液的c（H⁺）＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
所以pH＝1
（2）由于產(chǎn)生的氯氣和氧氣在水中的溶解度明顯大于氫氣，所以陽極產(chǎn)生的氣體體積與陰極相比，明顯小于對(duì)應(yīng)時(shí)間段的理論值。
點(diǎn)評(píng)：該題是中等難度的試題，試題綜合性強(qiáng)，側(cè)重對(duì)學(xué)生答題能力的培養(yǎng)。明確發(fā)生的電極反應(yīng)及圖象的對(duì)應(yīng)關(guān)系是解答本題的關(guān)鍵，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有利于提高學(xué)生應(yīng)試能力，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。