Question

以石墨为电极，电解lLCuSO₄和NaCl的混合溶液，其中CuSO₄与NaCl的物质的量之和为0.2mol，CuSO₄的物质的量占总物质的量的比值为x．
（1）若x=0.5，当Cu²⁺在阴极恰好全部析出时，产生的气体是

 

，气体总物质的量是

 

，所得溶液的pH值为

 

（忽略溶液体积的变化）．
（2）电解一段时间后，阴、阳两极产生气体的物质的量恰好相等，均为0.16mol，x=

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：电解硫酸铜和氯化钠的混合溶液，阳极发生的反应为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，阴极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，根据电极反应结合电子守恒进行计算即可．

解答： 解：（1）硫酸铜与氯化钠的物质的量之和为0.2mol，硫酸铜的物质的量占总物质的量的比值为x，若x=0.5，则硫酸铜的物质的量是0.1mol，氯化钠是0.1mol，
电解硫酸铜和氯化钠的混合溶液，阴极上发生的电极反应依次为：Cu²⁺+2e^-→Cu，当Cu²⁺在阴极恰好全部析出时，转移电子是0.2mol，阳极发生的反应依次为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，0.1mol氯离子失0.1mol电子，产生0.05mol氯气，所以还会发生反应：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，转移电子是0.1mol，生成氧气是0.025mol，减小氢氧根离子是0.1mol，所以阳极产生的气体是氯气和氧气，氯气0.05mol，氧气是0.025mol，气体总物质的量是0.075mol，最后溶液中的氢离子物质的量是0.1Mol，浓度是：

0.1mol

1L

=0.1mol/L，pH=1，
故答案为：氯气和氧气；0.075mol；1；
（2）阴极上发生的电极反应依次为：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，当产生气体的物质的量为0.16mol，则得电子总量是（0.4x+0.32）mol
阳极发生的反应依次为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，当产生气体的物质的量为0.16mol，
      2Cl^--2e^-=Cl₂↑
      0.2-0.2x 0.1-0.1x   
   4OH^-→O₂↑+2H₂+4e^-
0.16-（0.1-0.1x）4[0.16-（0.1-0.1x）]
则0.2-0.2x+4[0.16-（0.1-0.1x）]=0.4x+0.32，解得x=0.6，故答案为：0.6．

点评：本题考查学生电解池的工作原理以及电荷守恒思想的应用，难度不大，可以根据所学知识来回答．