Question

14．电解原理在化学工业中有着广泛的应用．现将某同学设计的原电池通过
导线与图中的电解池相连，其中a为电解液，X和Y均为惰性电极，则：
（1）若a为CuSO₄溶液，则电解时的化学方程式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
（2）若电解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400mL，当阳极产生672mL（标准状况下）气体时，溶液的pH=1（假设电解后溶液体积不变）．

Answer 1

分析 （1）电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电；
（2）先根据离子放电顺序及溶液中溶质的物质的量确定阳极上析出的物质，再根据转移电子守恒计算阴极上析出的物质，根据溶液中氢离子浓度计算溶液的pH．

解答 解：（1）电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，所以电池反应式为
2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（2）电解混合溶液时，阳极上氯离子放电，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，0.04mol氯离子只能生成0.02mol氯气，即448mL氯气，转移0.04mol电子，共生成672mL气体，说明还有224mL气体来自于水的电解，根据4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑知，生成224mL氧气又转移0.04mol电子，所以电解过程中一共转移0.08mol电子，阴极上先铜离子放电，电极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，现有0.04mol铜离子恰好完全电解析出，由此可得整个过程中消耗了0.04mol氢氧根离子，根据水的电离方程式知，溶液中氢离子浓度为0.04mol，则氢离子浓度为0.1mol/L，则溶液的pH=1，
故答案为：1．

点评 本题考查电解池的工作原理以及计算，溶液pH的计算，根据溶液中的溶质计算阳极上的产物，再结合转移电子相等进行解答即可，难度中等．