Question

常温下用惰性电极电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图中Ⅰ、Ⅱ所示（以下气体体积已换算成标准状况下的体积）．根据图中信息回答下列问题．

（1）通过计算推测：

①原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度．

c（NaCl）=　0.1　mol•L﹣1，c（CuSO4）=　0.1　mol•L﹣1．

②t2时所得溶液的pH=　1　．

（2）若用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液200mL，经过一段时间后两极均得到224mL气体，则原混合溶液中氯离子浓度的取值范围为　0＜c（Cl﹣）＜0.1mol/L　，铜离子浓度的取值范围为　c（Cu2+）=0.05mol/L　．

Answer 1

考点：

电解原理． .
专题：	电化学专题．
分析：	本题的关健是对图象的解读．刚开始时阴极Cu2+得电子，无气体放出，Cu2+反应完溶液中的H+放电，Ⅰ是H2，阳极先是溶液中的Cl﹣放电，反应完后溶液中的OH﹣放电，电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，阳极发生2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑、4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，阴极发生Cu2++2e﹣=Cu、2H++2e﹣=H2↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，计算时抓住电子守恒．
解答：	解：（1）电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，阳极发生2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑、4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，阴极发生Cu2++2e﹣=Cu、2H++2e﹣=H2↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系， ①由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑可知，n（NaCl）=×2=0.02mol，所以c（NaCl）==0.1mol/L， Ⅱ曲线中由t2时生成氧气为112mL，n（O2）==0.005mol，则共转移电子为0.02mol+0.005mol×4=0.04mol， 根据电子守恒及Cu2++2e﹣=Cu可知，n（CuSO4）==0.02mol，所以c（CuSO4）==0.1mol/L， 故答案为：0.1；0.1；  ②由t2时4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O～4H+，n（H+）=0.005mol×4=0.02mol，则溶液的c（H+）==0.1mol/L，pH=1， 故答案为：1； （2）根据题意，在阴极放电的离子有Cu2+、H+，在阳极放电的离子有Cl﹣、OH﹣，经过一段时间后两极分别得到224mL气体，设c（Cl﹣）=x，c（Cu2+）=y． 阴极反应：Cu2++2e﹣=Cu          0.2y 0.4y     2H++2e﹣=H2↑     0.02mol  =0.01mol 阳极反应：      2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2    0.2x     0.2x  0.1x     4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2     0.04mol﹣0.2xmol﹣0.1x=0.01﹣0.1x 因为阳极生成的气体不可能全为O2， 所以0＜0.01﹣0.1x＜0.01，0＜x＜0.1， 又根据阴阳两极通过电子数相等得：0.4y+0.02=0.2x+0.04﹣0.2x，即0.4y+0.02=0.04y+0.02=0.2x+0.04，即0y=0.05mol/L 故答案为：0＜c（Cl﹣）＜0.1mol/L；c（Cu2+）=0.05mol/L．
点评：	本题考查电解原理，明确发生的电极反应及图图象的对应关系是解答本题的关键，注意把握电极反应式的书写，为解该题的关键，题目难度中等．