Question

1．甲烷燃料电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄的混合溶液，其装置如图1：
理论上ⅱ中两极所得气体的体积随时间变化的关系如坐标图2所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式Cu²⁺+2e^-=Cu；
原NaCl溶液物质的量浓度为0.1mol/L；
原CuSO₄溶液物质的量浓度为0.1mol/L．

Answer 1

分析 本题的关健是对图象的解读．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：图1中乙中石墨电极为阳极、铁电极为阴极，开始Cl^-在阳极放电生成氯气，阴极Cu²⁺放电生成Cu：Cu²⁺+2e^-=Cu；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①由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl^--2e^-=Cl₂↑可知，n（NaCl）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$×2=0.02mol，所以c（NaCl）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，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．
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；0.1mol/L；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，为解该题的关键，题目难度中等．