Question

以石墨为电极,电解1LCuSO4和NaCl的混合溶液,其中CuSO4与NaCl的物质的量之和为0.2mol

以石墨为电极,电解1LCuSO4和NaCl的混合溶液,其中CuSO4与NaCl的物质的量之和为0.2mol,CuSO4的物质的量占总物质的量的比值为x.
(1) 若x=0.5,当Cu2+在阴极恰好全部析出时,产生的气体是什么？气体总物质的量为多少？所得溶液的pH值为多少 (忽略溶液体积的变化)
(4) 电解一段时间后,阴,阳极产生气体的物质的量恰好相等, 均为0.16mol, 试求x值.

Answer 1

解：(1)若x=0.5时，n（CuSO4）=05*0.2mol=0.01mol
n（NaCl ）=0.2mol-0.01mol=0.01mol
当Cu^2+在阴极恰好全部析出时，
Cu^2++2e^-=Cu
1 2
0.1mol X
X=0.2mol
阳极：2Cl^--2e^-=Cl2
2 2 1
0.1mol Y1 Y2
Y=0.1mol<0.2mol
Y2=0.05mol
说明后OH^-放电，OH^-失去电子的物质的量=0.2mol-0.1mol=0.1mol
4OH^- -4e^- = O2 ↑ + 2H2O，
4 4 1
X1 0.1mol X2
X1=0.1mol
X2=0.025mol
产生的气体是氯气和氧气，气体总物质的量=0.05mol+0.025mol=0.075mol
则所得溶液中n(H^+)=n(OH^-)=0.1mol
C(H^+)=0.1mol/1L=0.1mol/L PH=-lg0.1=1
H2O=H+ + OH- 知溶液中剩余0.025mol×4=0.1molH+，故溶液pH=1
（2）设混合溶液中CuSO4的物质的量为Y，则混合溶液中NaCl的物质的量为（0.2mol-Y)
阴极开始析出Cu，当Cu2+析出完后，才会析出H2。

所以析出H2为0.16mol。

物质在阴极得到的电子总数= Y*2＋ 0.16*2＝0.32＋2Y

阳极首先放出Cl2，然后生成O2，
生成氯气的物质量为（0.2mol-Y)/2=(0.1-0.5Y)mol
失去电子的数=2(0.1-0.5Y)mol=0.2-Y

所以生成O2的物质量为 0.16mol-(0.1-0.5Y)mol=0.06mol+0.5Ymol
失去电子数目为4（0.06+0.5Y)=0.24+2Y mol

根据得失电子数目相同得：

0.32＋2Y ＝0.2-Y+0.24+2Y mol
解得Y=0.12mol
X=0.12mol/0.2mol=0.6
希望我的回答能对你的学习有帮助！