Question

14．電解原理在化學工業中有著廣泛的應用．現將某同學設計的原電池通過
導線與圖中的電解池相連，其中a為電解液，X和Y均為惰性電極，則：
（1）若a為CuSO₄溶液，則電解時的化學方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
（2）若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400mL，當陽極產生672mL（標準狀況下）氣體時，溶液的pH=1（假設電解后溶液體積不變）．

Answer 1

分析 （1）電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電；
（2）先根據離子放電順序及溶液中溶質的物質的量確定陽極上析出的物質，再根據轉移電子守恒計算陰極上析出的物質，根據溶液中氫離子濃度計算溶液的pH．

解答 解：（1）電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，所以電池反應式為
2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（2）電解混合溶液時，陽極上氯離子放電，電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，0.04mol氯離子只能生成0.02mol氯氣，即448mL氯氣，轉移0.04mol電子，共生成672mL氣體，說明還有224mL氣體來自于水的電解，根據4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑知，生成224mL氧氣又轉移0.04mol電子，所以電解過程中一共轉移0.08mol電子，陰極上先銅離子放電，電極反應式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，現有0.04mol銅離子恰好完全電解析出，由此可得整個過程中消耗了0.04mol氫氧根離子，根據水的電離方程式知，溶液中氫離子濃度為0.04mol，則氫離子濃度為0.1mol/L，則溶液的pH=1，
故答案為：1．

點評 本題考查電解池的工作原理以及計算，溶液pH的計算，根據溶液中的溶質計算陽極上的產物，再結合轉移電子相等進行解答即可，難度中等．