Question

15．將500mL0.1mol/L的CuSO₄溶液和500mL4mol/L的NaCl溶液相混合，然后用石墨電極進行電解，電解過程中共有0.4mol電子通過．試計算：
（1）陰極上可析出多少克銅？已知銅的原子量為64．
（2）在標準狀況下陽極上可以產生多少毫升氣體？
（3）假設電解過程中溶液體積的變化忽略不計，則當有0.2mol電子通過時，溶液的PH為多少？

Answer 1

分析 電解500mL0.1mol/L的CuSO₄溶液和500mL4mol/L的NaCl溶液相混合時，陰極反應先發生Cu²⁺+2e^-=Cu，后氫離子也要放電，電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，陽極首先反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，后發生4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，根據陰陽兩極的電子守恒進行計算．

解答 解：（1）電解500mL0.1mol/L的CuSO₄溶液和500mL4mol/L的NaCl溶液相混合時，陰極反應先發生Cu²⁺+2e^-=Cu，后氫離子也要放電，電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，所有銅離子為0.1×0.5=0.05mol，當有0.4mol電子通過時，所有銅離子全部參與電解反應，所以陰極上可析出m=nM=0.05mol×64g/mol=3.2g銅，
答：陰極上可析出3.2g銅；
（2）陽極首先反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，所有氯離子為4×0.5=2mol，當有0.4mol電子通過時，所以只有0.4mol氯離子參與反應，生成0.2mol的氯氣，所以陽極上生成的氣體有0.2mol的氯氣，即標準狀況下有4480ml氣體生成，
答：陽極在標準狀況下有4480ml氣體生成
（3）電解500mL0.1mol/L的CuSO₄溶液和500mL4mol/L的NaCl溶液相混合時，陰極反應先發生Cu²⁺+2e^-=Cu，后氫離子也要放電，電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，所有銅離子為0.1×0.5=0.05mol，當有0.2mol電子通過時，所有銅離子全部參與電解反應，并且消耗氫離子為0.2-0.05×2=0.1mol，而陽極一直為氯離子失電子，所以電解后溶液中氫氧根的物質的量為0.1mol，濃度為$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，則PH為13，答：當有0.2mol電子通過時，溶液的PH為13．

點評 本題考查學生電解原理的知識，注意電解池兩極轉移電子數相等的電子守恒思想的運用，可以根據所學知識來回答，難度不大．