Question

【題目】將500 mL 0.1mol·L-1CuSO4和1 mol·L-1NaC1混合溶液，用石墨為電極電解。一段時間后在陽極收集到4.48 L(標況下)氣體，溶液體積幾乎沒有變化。

計算: (已知：lg2=0.3,lg3=0.5)

（1）陰極析出銅的質量為多少克？__________

（2）計算電解后溶液的pH__________

Answer 1

【答案】3.2g 13.8

【解析】

溶液中所含離子為Cu2+、Na+、H+、SO42-、Cl-、OH-，電解池中陽極發(fā)生氧化反應，氯離子先于氫氧根放電，發(fā)生反應2Cl--2e-==Cl2↑，當氯離子完全反應后，氫氧根放電發(fā)生反應：4OH--4e-==O2↑+4H+；陰極發(fā)生還原反應，銅離子先于氫離子放電，發(fā)生Cu2++2e-==Cu，當銅離子完全反應后，氫離子放電發(fā)生反應：2H++2e-==H2↑；

(1)溶液中n(Cl-)=cV=0.5L×1 mol·L-1=0.5mol，完全反應可生產n(Cl2)=0.25mol，標況下的體積V(Cl2)=nVm=0.25mol×22.4L·mol-1=5.6L，所以當陽極收集到4.48 L(標況下)氣體時，溶液中的氯離子未完全反應，陽極只發(fā)生2Cl--2e-==Cl2，4.48L氯氣的物質的量為0.2mol，根據電極方程式可知轉移電子為0.4mol；溶液中的n(Cu2+)= cV=0.5L×0.1 mol·L-1=0.05mol，根據陰極方程式Cu2++2e-==Cu可知，當銅離子完全反應時轉移0.1mol電子，所以當轉移0.4mol電子時銅離子已完全反應，即生成銅單質的物質的量為0.05mol，銅單質的質量=nM=0.05mol×64g·mol-1=3.2g，故答案為：3.2g；

(2)根據(1)可知當當陽極收集到4.48 L(標況下)氣體時，轉移0.4mol電子，且銅離子完全反應，銅離子完全反應后，陰極發(fā)生反應2H++2e-==H2，且該過程轉移0.4mol-0.1mol=0.3mol電子，根據電極方程式可知消耗0.3mol氫離子，該溶液中氫離子由水電離產生，消耗0.3mol氫離子，則產生0.3mol氫氧根，所以此時溶液中c(OH-)=，則溶液中c(H+)=，pH=-lg c(H+)= 13.8，故答案為：13.8；