Question

13．以石墨為電極，電解1L CuSO₄和NaCl的混合溶液，其中CuSO₄與NaCl的物質的量之和為0.2mol，CuSO₄的物質的量占總物質的量的比值為a．下列說法正確的是（　�。�

• A． 若a=0.5，當Cu²⁺在陰極恰好全部析出時，產生的氣體只有氯氣
• B． 若a=0.5，當Cu²⁺在陰極恰好全部析出時，產生的氣體的物質的量為0.1mol
• C． 若a=0.2，當Cl^-在陽極恰好全部逸出時，產生0.08mol的NaOH
• D． 若電解一段時間后，陰、陽兩極產生的氣體的物質的量恰好均為0.16mol，則a=0.2

Answer 1

分析 電解硫酸銅和氯化鈉的混合溶液，陽極發生的反應為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極上發生的電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，根據電極反應結合電子守恒進行計算即可．

解答 解：A、硫酸銅與氯化鈉的物質的量之和為0.2mol，硫酸銅的物質的量占總物質的量的比值為x，若x=0.5，則硫酸銅的物質的量是0.1mol，氯化鈉是0.1mol，
電解硫酸銅和氯化鈉的混合溶液，陰極上發生的電極反應依次為：Cu²⁺+2e^-=Cu，當Cu²⁺在陰極恰好全部析出時，轉移電子是0.2mol，陽極發生的反應依次為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，0.1mol氯離子失0.1mol電子，產生0.05mol氯氣，所以還會發生反應：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，轉移電子是0.1mol，生成氧氣是0.025mol，所以陽極產生的氣體是氯氣和氧氣，故A錯誤；
B、由A得陽極產生的氣體是氯氣和氧氣，氯氣0.05mol，氧氣是0.025mol，氣體總物質的量是0.075mol，故B錯誤；
C、硫酸銅與氯化鈉的物質的量之和為0.2mol，硫酸銅的物質的量占總物質的量的比值為x，若x=0.2，則硫酸銅的物質的量是0.04mol，氯化鈉是0.16mol，
電解硫酸銅和氯化鈉的混合溶液，陽極發生的反應依次為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，當Cl^-在陽極恰好全部析出時，轉移電子是0.16mol，陰極上發生的電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，消耗氫離子為0.16-0.04×2=0.08mol，所以產生0.08mol的NaOH，故C正確；
D、陰極上發生的電極反應依次為：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，當產生氣體的物質的量為0.16mol，則得電子總量是（0.4x+0.32）mol，
陽極發生的反應依次為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，當產生氣體的物質的量為0.16mol，
2Cl^--2e^-=Cl₂↑
0.2-0.2x 0.1-0.1x
4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
0.16-（0.1-0.1x）4[0.16-（0.1-0.1x）]
則0.2-0.2x+4[0.16-（0.1-0.1x）]=0.4x+0.32，解得x=0.6，故D錯誤；
故選：C．

點評 本題考查學生電解池的工作原理以及電荷守恒思想的應用，難度不大，可以根據所學知識來回答．