Question

3．常溫下電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關系如圖所示（氣體體積已換算成標準狀況下的體積），根據圖中信息回答下列問題．
（1）圖中的Ⅱ是電解池的陽極（填“陰極”或“陽極”）；
（2）求原CuSO₄溶液的物質的量濃度．

Answer 1

分析 剛開始時陰極Cu²⁺得電子，無氣體放出，Cu²⁺反應完溶液中的H⁺放電，Ⅰ是H₂，陽極先是溶液中的Cl^-放電，反應完后溶液中的OH^-放電，電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，陽極發生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，結合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關系，計算時抓住電子守恒．

解答 解：（1）電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，陽極發生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，結合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關系，故答案為：陽；
（2）電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，陽極發生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，結合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關系，Ⅱ曲線中由t₂時生成氧氣為112mL，n（O₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，則共轉移電子為0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，根據電子守恒及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，
答：CuSO₄的物質的量濃度均為0.1mol/L．

點評 本題考查電解原理，明確發生的電極反應及圖圖象的對應關系是解答本題的關鍵，注意把握電極反應式的書寫、對圖象的解讀為解該題的關鍵，題目難度中等．