常温下电解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Ⅰ、Ⅱ所示(气体体积已换算成标准状况下的体积),根据图中信息进行下列计算: (1)原

问题描述:

常温下电解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Ⅰ、Ⅱ所示(气体体积已换算成标准状况下的体积),根据图中信息进行下列计算:

(1)原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度.
(2)t2时所得溶液的c(H+).
(3)电解至t3时,消耗水的质量.

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)=

0.224L
22.4L/mol
×2=0.02mol,所以c(NaCl)=
0.02mol
0.2L
=0.1mol/L,
由t2时生成氧气为112mL,n(O2)=
0.112L
22.4L/mol
=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)=
0.04mol
2
=0.02mol,所以c(CuSO4)=
0.02mol
0.2L
=0.1mol/L,
答:原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度均为0.1mol/L;
(2)由t2时4OH--4e-=O2↑+2H2O~4H+,n(H+)=0.005mol×4=0.02mol,则溶液的c(H+)=
0.02mol
0.2L
=0.1mol/L,
答:溶液的c(H+)为0.1mol/L;
(3)电解至t3时,电解生成氧气为672-224mL=448mL,均来源于水,由2H2O
 电解 
.
 
O2↑+2H2↑,n(H2O)=
0.448L
22.4L/mol
×2=0.04mol,所以电解水的质量为0.04mol×18g/mol=0.72g,答:电解至t3时,消耗水的质量为0.72g.