Question

1.0L Na₂SO₄和CuSO₄的混合溶液中，c（SO₄^2-）=3.0mol/L，用铂作电极电解此溶液．通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况下），停止通电．假设电解后溶液体积仍为1.0L，试求：
（1）电解过程中，阴阳两电极上析出物的成分及物质的量；
（2）原混合溶液中Na⁺的物质的量溶度和Cu²⁺的物质的量溶度；
（3）当溶液中Cu²⁺恰好完全变成Cu时，所得溶液中c（H⁺）．

Answer 1

分析：（1）电解Na₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，溶液中铜离子在阴极先得到电子，阳极溶液中的氢氧根离子失去电子生成氧气，根据电子守恒计算出两级产生的物质；
（2）根据硫酸根离子浓度及铜离子的物质的量计算出Na⁺的物质的量溶度和Cu²⁺的物质的量溶度；
（3）根据电子守恒，计算出氢氧根离子失去电子的物质的量就等于氢离子的物质的量．

解答：解：（1）电解时，阳极产生的是氧气，物质的量为1mol，失去电子4mol；阴极开始产生的是铜单质，铜离子完全反应后，溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢气的物质的量也是1mol，得到电子2mol，所以铜离子得到电子4mol-2mol=2mol，根据电子守恒，阴极得到的金属铜的物质的量为

2mol

2

=1mol，
故答案为：阴极得到的物质为：Cu 1mol，H₂ 1mol，阳极产生O₂ 1mol；
（2）根据质量守恒定律，铜离子的物质的量浓度为：c（Cu²⁺）=

1mol

1L

=1.0mol/L，硫酸铜中硫酸根离子的浓度为1.0mol/L，硫酸钠中的硫酸根离子浓度为：
3.0mol/L-1.0mol/L=2.0mol/L，钠离子的物质的量浓度为：2×2.0mol/L=4mol/L，
故答案为：原混合溶液中c（Na⁺）=4.0mol/L，c（Cu²⁺）=1.0mol/L；
（3）电解Na₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，阴极铜离子先得到电子，铜离子物质的量为1mol，Cu²⁺恰好完全变成Cu时，得到电子2mol，阳极氢氧根离子失去电子为2mol，参加反应的氢氧根离子的物质的量为2mol，所以溶液中氢离子的物质的量为2mol，c（H⁺）=

2mol

1L

=2.0mol/L，
故答案为：电解后所得溶液中c（H⁺）=2.0mol/L．

点评：本题考查了电解原理，涉及了根据电荷守恒计算溶液中离子的物质的量浓度，充分考查学生对电解原理的理解程度，本题难度中等．