Question

以石墨為電極，電解1L硫酸銅和氯化鈉的混合溶液，其中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。

（1）若x=0.5，當Cu²⁺在陰極恰好全部析出時，陽極產生的氣體是什么？其物質的量是多少？所得溶液的pH是多少？

⑵電解一段時間后，陰、陽兩極產生氣體的物質的量恰好相等，均為0.16mol，求此時x的值

 

Answer 1

Cl₂  0.05mol  O₂  0.025mol      1     0.6

解析:（1）若x=0.5，則硫酸銅是0.1mol，氯化鈉是0.1mol。陰極首先是銅離子放電，Cu^2＋＋2e^－=Cu，所以當銅離子放電完畢之后，轉移的電子是0.2mol。在陽極上先是氯離子放電，2Cl^－－2e^－=Cl₂↑。氯化鈉是0.1mol，生成氯氣0.05mol，轉移電子是0.1mol，所以根據得失電子守恒可知，在陽極上還有氧氣生成。因為4OH^－－4e^－=2H₂O＋O₂↑，所以氧氣是

。則同時產生的氫離子是0.1mol，濃度為0.1mol/L，pH是1.

（2）陰、陽兩極均產生氣體，說明在陰極上當銅離子放電完畢之后，溶液中的氫離子開始放電，2H^＋＋2e^－=H₂↑，氫氣是0.16mol，得到電子0.32mol。原混合液中氯化鈉最多是0.2mol，即氯離子最多失去0.2mol電子，所以陽極一定還有氧氣生成。硫酸銅是0.2xmol，需要得到電子0.4xmol。氯化鈉是0.2（1－x）mol。生成氯氣是0.1（1－x）mol，則氧氣的物質的量是0.16mol－0.1（1－x）mol＝（0.06mol＋0.1xmol）。根據得失電子守恒可知0.32mol＋0.4xmol＝0.2（1－x）mol＋4×（0.06mol＋0.1xmol），解得x＝0.6.