以石墨为电极,电解1L硫酸铜和氯化钠的混合溶液,其中硫酸铜与氯化钠的物质的量之和为0.2mol,硫酸铜的物质的量占总物质的量的比值为x.

题目

以石墨为电极,电解1L硫酸铜和氯化钠的混合溶液,其中硫酸铜与氯化钠的物质的量之和为0.2mol,硫酸铜的物质的量占总物质的量的比值为x.
⑴ x=0.5,当Cu2+在阴极恰好全部析出时,产生的气体是什么?该气体的物质的量是多少?
⑵电解一段时间后,阴、阳两极产生气体的物质的量恰好相等,均为0.16mol,求此时x的值.

答案

1、x=0.5
CuSO4为0.1mol,NaCl为0.1mol
阴极：Cu2+ + 2e- = Cu
当Cu2+在阴极恰好全部析出时,电子转移0.2mol
阳极：2Cl- - 2e- = Cl2
Cl-只有0.1mol,生成Cl2为0.05mol,
但是电子转移为0.1mol,不够,还有0.1mol的电子只能是,4OH- - 4e- = O2 + 2H2O
每生成1molO2,转移4mol电子,所以0.1mol电子对应O2为0.025mol
即阳极共得到气体0.05molCl2+0.025molO2=0.075mol
2、阴极必须先生成Cu,所有的Cu都析出后,才得到H2,所以0.16mol都是H2
转移的电子数为：0.2x*2+0.16*2=0.4x+0.32
阳极先生成Cl2,然后生成O2
CuSO4为0.2x,则NaCl为0.2(1-x),得到Cl2为0.1(1-x)
则得到O2为0.16-0.1(1-x)=0.06+0.1x
转移电子数为：0.1(1-x)*2+(0.06+0.1x)*4
所以,0.1(1-x)*2+(0.06+0.1x)*4＝0.4x+0.32
得到,x=0.6