Question

【題目】常溫下用惰性電極電解200 mL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)系如下圖中Ⅰ、Ⅱ所示(以下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。

（1）通過計(jì)算推測：

①原混合溶液中NaCl和CuSO4的物質(zhì)的量濃度。

c(NaCl)=________mol·L1，c(CuSO4)=________mol·L1。

②t2時(shí)所得溶液的pH=________。

（2）若用惰性電極電解NaCl和CuSO4的混合溶液200 mL，經(jīng)過一段時(shí)間后兩極均得到224 mL氣體，則原混合溶液中氯離子濃度的取值范圍為________，銅離子濃度的取值范圍為________。

Answer 1

【答案】（1）①0.1 0.1 ②1

（2）0＜c(Cl)＜0.1 mol·L1 0＜c(Cu2+)＜0.05 mol·L1

【解析】（1）①陽極首先逸出的是Cl2，n(NaCl)=2n(Cl2)=2× =0.02 mol，則c(NaCl)=0.1 mol·L1。陽極得到的336 mL氣體中，含0.01 mol Cl2和0.005 mol O2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：0.01 mol×2+0.005 mol×4=0.04 mol。此過程中陰極剛好全部析出銅，n(CuSO4)=n(Cu)=0.04 mol÷2=0.02 mol，則c(CuSO4)= =0.1 mol·L1。②t2時(shí)溶液 中c(Na+)=0.1 mol·L1，c()=0.1 mol·L1，根據(jù)電荷守恒有：c(H+)=2× 0.1 mol·L10.1 mol·L1=0.1 mol·L1，即溶液的pH=1。

（2）根據(jù)極值法可解得：陽極首先逸出的是Cl2，當(dāng)氯離子放電完畢后，此時(shí)逸出的是O2，若陽極得到的224 mL氣體全為Cl2時(shí)，c(Cl)最大，其值為0.1 mol·L1，此時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.02 mol；若陽極得到的224 mL氣體全為O2時(shí)，c(Cl)最小，其值為0，此時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.04 mol，由此可求得電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量的范圍介于0.02～0.04 mol之間。陰極上首先析出Cu，當(dāng)銅離子放電完畢后，開始有H2逸出，當(dāng)陰極產(chǎn)生224 mL H2時(shí)，消耗電子的物質(zhì)的量為0.02 mol，因此銅離子得到電子的物質(zhì)的量的范圍在0～0.02 mol之間，由此可得c(Cu2+)的范圍。