Question

1.0L Na₂SO₄和CuSO₄的混合溶液中，c（SO₄^2-）=3.0mol/L，用鉑作電極電解此溶液．通電一段時間后，兩極均收集到22.4L氣體（標準狀況下），停止通電．假設電解后溶液體積仍為1.0L，試求：
（1）電解過程中，陰陽兩電極上析出物的成分及物質的量；
（2）原混合溶液中Na⁺的物質的量溶度和Cu²⁺的物質的量溶度；
（3）當溶液中Cu²⁺恰好完全變成Cu時，所得溶液中c（H⁺）．

Answer 1

分析：（1）電解Na₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，溶液中銅離子在陰極先得到電子，陽極溶液中的氫氧根離子失去電子生成氧氣，根據電子守恒計算出兩級產生的物質；
（2）根據硫酸根離子濃度及銅離子的物質的量計算出Na⁺的物質的量溶度和Cu²⁺的物質的量溶度；
（3）根據電子守恒，計算出氫氧根離子失去電子的物質的量就等于氫離子的物質的量．

解答：解：（1）電解時，陽極產生的是氧氣，物質的量為1mol，失去電子4mol；陰極開始產生的是銅單質，銅離子完全反應后，溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，氫氣的物質的量也是1mol，得到電子2mol，所以銅離子得到電子4mol-2mol=2mol，根據電子守恒，陰極得到的金屬銅的物質的量為

2mol

2

=1mol，
故答案為：陰極得到的物質為：Cu 1mol，H₂ 1mol，陽極產生O₂ 1mol；
（2）根據質量守恒定律，銅離子的物質的量濃度為：c（Cu²⁺）=

1mol

1L

=1.0mol/L，硫酸銅中硫酸根離子的濃度為1.0mol/L，硫酸鈉中的硫酸根離子濃度為：
3.0mol/L-1.0mol/L=2.0mol/L，鈉離子的物質的量濃度為：2×2.0mol/L=4mol/L，
故答案為：原混合溶液中c（Na⁺）=4.0mol/L，c（Cu²⁺）=1.0mol/L；
（3）電解Na₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，陰極銅離子先得到電子，銅離子物質的量為1mol，Cu²⁺恰好完全變成Cu時，得到電子2mol，陽極氫氧根離子失去電子為2mol，參加反應的氫氧根離子的物質的量為2mol，所以溶液中氫離子的物質的量為2mol，c（H⁺）=

2mol

1L

=2.0mol/L，
故答案為：電解后所得溶液中c（H⁺）=2.0mol/L．

點評：本題考查了電解原理，涉及了根據電荷守恒計算溶液中離子的物質的量濃度，充分考查學生對電解原理的理解程度，本題難度中等．