Question

15．将500mL0.1mol/L的CuSO₄溶液和500mL4mol/L的NaCl溶液相混合，然后用石墨电极进行电解，电解过程中共有0.4mol电子通过．试计算：
（1）阴极上可析出多少克铜？已知铜的原子量为64．
（2）在标准状况下阳极上可以产生多少毫升气体？
（3）假设电解过程中溶液体积的变化忽略不计，则当有0.2mol电子通过时，溶液的PH为多少？

Answer 1

分析 电解500mL0.1mol/L的CuSO₄溶液和500mL4mol/L的NaCl溶液相混合时，阴极反应先发生Cu²⁺+2e^-=Cu，后氢离子也要放电，电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，阳极首先反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，后发生4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，根据阴阳两极的电子守恒进行计算．

解答 解：（1）电解500mL0.1mol/L的CuSO₄溶液和500mL4mol/L的NaCl溶液相混合时，阴极反应先发生Cu²⁺+2e^-=Cu，后氢离子也要放电，电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，所有铜离子为0.1×0.5=0.05mol，当有0.4mol电子通过时，所有铜离子全部参与电解反应，所以阴极上可析出m=nM=0.05mol×64g/mol=3.2g铜，
答：阴极上可析出3.2g铜；
（2）阳极首先反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，所有氯离子为4×0.5=2mol，当有0.4mol电子通过时，所以只有0.4mol氯离子参与反应，生成0.2mol的氯气，所以阳极上生成的气体有0.2mol的氯气，即标准状况下有4480ml气体生成，
答：阳极在标准状况下有4480ml气体生成
（3）电解500mL0.1mol/L的CuSO₄溶液和500mL4mol/L的NaCl溶液相混合时，阴极反应先发生Cu²⁺+2e^-=Cu，后氢离子也要放电，电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，所有铜离子为0.1×0.5=0.05mol，当有0.2mol电子通过时，所有铜离子全部参与电解反应，并且消耗氢离子为0.2-0.05×2=0.1mol，而阳极一直为氯离子失电子，所以电解后溶液中氢氧根的物质的量为0.1mol，浓度为$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，则PH为13，答：当有0.2mol电子通过时，溶液的PH为13．

点评 本题考查学生电解原理的知识，注意电解池两极转移电子数相等的电子守恒思想的运用，可以根据所学知识来回答，难度不大．