Question

将500 mL 0.1mol·L^-1CuSO₄和1 mol·L^-1NaC1混合溶液，用石墨为电极电解。一段时间后在阳极收集到4.48 L(标况下)气体，溶液体积几乎没有变化。

计算: (已知：lg2=0.3,lg3=0.5)

（1）阴极析出铜的质量为多少克？__________

（2）计算电解后溶液的pH__________

Answer

3.2g 13.8

【解析】

溶液中所含离子为Cu2+、Na+、H+、SO42-、Cl-、OH-，电解池中阳极发生氧化反应，氯离子先于氢氧根放电，发生反应2Cl--2e-==Cl2↑，当氯离子完全反应后，氢氧根放电发生反应：4OH--4e-==O2↑+4H+；阴极发生还原反应，铜离子先于氢离子放电，发生Cu2++2e-==Cu，当铜离子完全反应后，氢离子放电发生反应：2H++2e-==H2↑；

(1)溶液中n(Cl-)=cV=0.5L×1 mol·L-1=0.5mol，完全反应可生产n(Cl2)=0.25mol，标况下的体积V(Cl2)=nVm=0.25mol×22.4L·mol-1=5.6L，所以当阳极收集到4.48 L(标况下)气体时，溶液中的氯离子未完全反应，阳极只发生2Cl--2e-==Cl2，4.48L氯气的物质的量为0.2mol，根据电极方程式可知转移电子为0.4mol；溶液中的n(Cu2+)= cV=0.5L×0.1 mol·L-1=0.05mol，根据阴极方程式Cu2++2e-==Cu可知，当铜离子完全反应时转移0.1mol电子，所以当转移0.4mol电子时铜离子已完全反应，即生成铜单质的物质的量为0.05mol，铜单质的质量=nM=0.05mol×64g·mol-1=3.2g，故答案为：3.2g；

(2)根据(1)可知当当阳极收集到4.48 L(标况下)气体时，转移0.4mol电子，且铜离子完全反应，铜离子完全反应后，阴极发生反应2H++2e-==H2，且该过程转移0.4mol-0.1mol=0.3mol电子，根据电极方程式可知消耗0.3mol氢离子，该溶液中氢离子由水电离产生，消耗0.3mol氢离子，则产生0.3mol氢氧根，所以此时溶液中c(OH-)=，则溶液中c(H+)=，pH=-lg c(H+)= 13.8，故答案为：13.8；