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間變化的關系如下圖所示(氣體體積已換算成標準狀況下的體積)，根據圖中信息回答下列問題。

⑴通過計算推測：
①原混合溶液NaCl和CuSO₄的物質的量濃度。
②t₂時所得溶液中氫離子物質的量濃度
⑵實驗中發現，陽極產生的氣體體積與陰極相比，明顯小于對應時間段的理論值。試簡要分析其可能原因。

Answer 1

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

考查電解池的有關計算。本題的關鍵是對圖像的解讀。剛開始時陰極Cu²⁺得電子，無氣體放出，Cu²⁺反應完溶液中的H⁺放電，Ⅰ是H₂，陽極先是溶液中的Cl^-放電，反應完后溶液中的OH^-放電，計算時抓住電子守恒。
（1）①根據圖像可知，生成氯氣是224ml，物質的量是0.01mol
所以氯化鈉的濃度是c(NaCl)＝0.01mol×2÷0.2L＝0.1mol/L
當開始生成氫氣時，銅離子放電完畢，此時生成氧氣是336ml－224ml＝112ml
所以共轉移電子是0.01mol×2＋0.112L÷22.4L/mol×4＝0.04mol
根據得失得失守恒可知，硫酸銅的物質的量是0.04mol÷2＝0.02mol
則c(CuSO₄)=0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
②t₁～t₂時才產生氫離子，物質的量是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