Question

【题目】常温下用惰性电极电解200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如下图中Ⅰ、Ⅱ所示(以下气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息回答下列问题。

（1）通过计算推测：

①原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度。

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

②t2时所得溶液的pH=________。

（2）若用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液200 mL，经过一段时间后两极均得到224 mL气体，则原混合溶液中氯离子浓度的取值范围为________，铜离子浓度的取值范围为________。

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阳极首先逸出的是Cl2，n(NaCl)=2n(Cl2)=2× =0.02 mol，则c(NaCl)=0.1 mol·L1。阳极得到的336 mL气体中，含0.01 mol Cl2和0.005 mol O2，转移电子的物质的量为：0.01 mol×2+0.005 mol×4=0.04 mol。此过程中阴极刚好全部析出铜，n(CuSO4)=n(Cu)=0.04 mol÷2=0.02 mol，则c(CuSO4)= =0.1 mol·L1。②t2时溶液 中c(Na+)=0.1 mol·L1，c()=0.1 mol·L1，根据电荷守恒有：c(H+)=2× 0.1 mol·L10.1 mol·L1=0.1 mol·L1，即溶液的pH=1。

（2）根据极值法可解得：阳极首先逸出的是Cl2，当氯离子放电完毕后，此时逸出的是O2，若阳极得到的224 mL气体全为Cl2时，c(Cl)最大，其值为0.1 mol·L1，此时转移电子的物质的量为0.02 mol；若阳极得到的224 mL气体全为O2时，c(Cl)最小，其值为0，此时转移电子的物质的量为0.04 mol，由此可求得电解过程中转移电子的物质的量的范围介于0.02～0.04 mol之间。阴极上首先析出Cu，当铜离子放电完毕后，开始有H2逸出，当阴极产生224 mL H2时，消耗电子的物质的量为0.02 mol，因此铜离子得到电子的物质的量的范围在0～0.02 mol之间，由此可得c(Cu2+)的范围。