Question

某500mL混合溶液（含0.1mol/L CuSO₄和0.4mol/LNaCl），用惰性电极进行电解，若电解过程中共有0.2mol电子转移．试回答下列问题：
（1）阴极析出的金属质量是

 

g．
（2）阳极的电极反应式为

 

．
（3）阳极产生的气体在标准状况下的总体积为

 

L（忽略气体在水中的溶解）．
（4）电解后溶液中的溶质是

 

，其物质的量分别为

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：电解质溶液中含0.05molCuSO₄和0.2molNaCl，当电解过程中共有0.2mol电子转移时，电解过程分为两个阶段：
阶段I：阳极上是0.1molCl^-放电：2Cl^--2e^-=Cl₂，失去0.1mol电子，生成0.05mol氯气；阴极上是0.05molCu²⁺放电：Cu²⁺+2e^-=Cu，得到0.1mol电子，生成0.05mol铜单质；
阶段II：阳极上是0.1molCl^-放电：2Cl^--2e^-=Cl₂，失去0.1mol电子，生成0.05mol氯气；阴极上是0.1molH⁺放电：2H⁺+2e^-=H₂↑，得到0.1mol电子，生成0.05mol氢气．
（1）电解过程中，阴极上先是铜离子被还原生成铜，后是氢离子被还原为氢气；依据电极反应电子守恒，有0.20mol电子发生转移时，0.05molCu²⁺完全放电生成铜物质的量为0.05mol，即可得出铜的质量；
（2）当转移0.2mol电子时，阳极上完全是溶液中的Cl^-移向阳极发生氧化反应，据此书写电极反应；
（3）依据电极反应电子守恒，有0.20mol电子发生转移，生成氯气物质的量为0.1mol；
（4）根据溶液中的离子的放电情况来分析溶液中的溶质和其物质的量．

解答： 解：（1）电解过程中，阴极上先是铜离子被还原生成铜，后是氢离子被还原为氢气．当有0.20mol电子发生转移，0.05molCu²⁺完全放电生成铜单质的物质的量为0.05mol，质量是0.05mol×64g/mol=3.2g，故答案为：3.2g；
（2）当转移0.2mol电子时，阳极上完全是溶液中的Cl^-移向阳极发生氧化反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故电极反应式为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）依据电极反应电子守恒，有0.20mol电子发生转移，生成氯气物质的量为0.1mol，标况下的体积是0.1mol×22.4L/mol=2.24L；故答案为：2.24L．
（4）电解质溶液中含0.05molCuSO₄和0.2molNaCl，当电解过程中共有0.2mol电子转移时，在阳极上，0.2molCl^-在阳极上放电完全，故溶液中还有0.2molNa⁺；在阴极上，0.05molCu²⁺先放电完全，故溶液中还有0.05molSO₄^2-，后又有来自于水的0.1molH⁺放电，故溶液中会生成0.1molOH^-，综上可知，溶液中存在0.2molNa⁺、0.05molSO₄^2-和0.1molOH^-，故溶液中的溶质为0.1molNaOH和0.05molNa₂SO₄，故答案为：Na₂SO₄，NaOH；0.05mol，0.1mol．

点评：本题考查了电解池中电极反应的书写和两极上放电反应的先后顺序以及电解后溶液中溶质的判断，综合性较强．