Question

3．常温下电解200mL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图所示（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）图中的Ⅱ是电解池的阳极（填“阴极”或“阳极”）；
（2）求原CuSO₄溶液的物质的量浓度．

Answer 1

分析 刚开始时阴极Cu²⁺得电子，无气体放出，Cu²⁺反应完溶液中的H⁺放电，Ⅰ是H₂，阳极先是溶液中的Cl^-放电，反应完后溶液中的OH^-放电，电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，计算时抓住电子守恒．

解答 解：（1）电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，故答案为：阳；
（2）电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，Ⅱ曲线中由t₂时生成氧气为112mL，n（O₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，则共转移电子为0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，根据电子守恒及Cu²⁺+2e^-=Cu可知，n（CuSO₄）=$\frac{0.04mol}{2}$=0.02mol，所以c（CuSO₄）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，
答：CuSO₄的物质的量浓度均为0.1mol/L．

点评 本题考查电解原理，明确发生的电极反应及图图象的对应关系是解答本题的关键，注意把握电极反应式的书写、对图象的解读为解该题的关键，题目难度中等．