Question

一道高二化学题，望大家帮忙解答！！

常温下以石墨为电极，点解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，所得气体的物质的量各为多少？所得溶液的pH为多少？（电解前后溶液体积不变）
(2)若电解一段时间后，阴阳两极产生的气体的物质的量恰好相等，均为0.16mol，试求x值。

要详细过程，谢谢！

Answer 1

(1)x=0.5时，n（CuSO4）=n（NaCl ）=0.2mol×0.5=0.1mol，当Cu2+在阴极恰好全部析出时，先生成0.1mol/2=0.05mol氯气，由得失电子守恒，后又生成（0.1mol×2-0.05mol×2）/4=0.025mol的氧气。由4OH- -4e- = O2 ↑ + 2H2O，H2O=H+ + OH- 知溶液中剩余0.025mol×4=0.1molH+，故溶液pH=1
（2）由于阴极有气体生成必为氢气，故Cu2+完全放电，由于Cl- 最多0.2mol，故最多生成0.1mol氯气，而阳极生成0.16mol气体，故阳极一定有氧气生成，由得失电子守恒：
0.2mol×X×2+0.16mol×2=0.2mol×（1-X）+[0.16mol-0.2mol×（1-X）/2]×4
得X=0.6