Question

（6分）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(shí)間變化的關(guān)系如下圖所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)，根據(jù)圖中信息回答下列問(wèn)題。

⑴通過(guò)計(jì)算推測(cè)：
①原混合溶液NaCl和CuSO₄的物質(zhì)的量濃度。
②t₂時(shí)所得溶液中氫離子物質(zhì)的量濃度
⑵實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體體積與陰極相比，明顯小于對(duì)應(yīng)時(shí)間段的理論值。試簡(jiǎn)要分析其可能原因。

Answer 1

（1）①c(NaCl)=0.1mol/L   c(CuSO₄)＝0.1mol/L
②0.1mol/L
（2）由于陽(yáng)極產(chǎn)生的是氯氣和氧氣，在水中的溶解度明顯大于氫氣，所以陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體體積與陰極相比，明顯小于對(duì)應(yīng)時(shí)間段的理論值。

考查電解池的有關(guān)計(jì)算。本題的關(guān)鍵是對(duì)圖像的解讀。剛開(kāi)始時(shí)陰極Cu²⁺得電子，無(wú)氣體放出，Cu²⁺反應(yīng)完溶液中的H⁺放電，Ⅰ是H₂，陽(yáng)極先是溶液中的Cl^-放電，反應(yīng)完后溶液中的OH^-放電，計(jì)算時(shí)抓住電子守恒。
（1）①根據(jù)圖像可知，生成氯氣是224ml，物質(zhì)的量是0.01mol
所以氯化鈉的濃度是c(NaCl)＝0.01mol×2÷0.2L＝0.1mol/L
當(dāng)開(kāi)始生成氫氣時(shí)，銅離子放電完畢，此時(shí)生成氧氣是336ml－224ml＝112ml
所以共轉(zhuǎn)移電子是0.01mol×2＋0.112L÷22.4L/mol×4＝0.04mol
根據(jù)得失得失守恒可知，硫酸銅的物質(zhì)的量是0.04mol÷2＝0.02mol
則c(CuSO₄)=0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
②t₁～t₂時(shí)才產(chǎn)生氫離子，物質(zhì)的量是0.112L÷22.4L/mol×4＝0.02mol
所以氫離子濃度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
因此pH＝1