题目中可能发生的化学反应方程式如下:
2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2
首先进行过量判断.根据反应物放电顺序可知:阳离子Cu2+>H+>Na+;阴离子:Cl->OH->SO42-.因此可知阳极先收集到Cl2.故先设NaCl完全反应生成气体X升.
据题意可得:2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2
2mol22.4L
0.5*1molx
解得:x=5.6L>4.48L.可知NaCl过量,阳极收集到的气体全部为Cl2.
然后将4.48LCl2代入方程式计算.设消耗NaClYmol.
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2
2mol22.4L
Ymol4.48L
解得:Y=0.4mol.所以剩余[NaCl]=(0.5*1-0.4)/0.5=0.2mol/L
据题意可得关系式:
Cl22e-Cu
1mol2mol1mol
4.48/22.4=0.2mol0.4mol0.2mol>nCu2+总量0.05mol.
所以可知,Cu2+完全反应,析出Cu0.05mol为3.2g,生成Cu消耗电子0.05*2=0.1mol.
其余转移电子0.4-0.1=0.3mol都被H+得到,
2H++2e-=H2
2x052
Z0.3
解得:Z=0.3mol.这些H+都来自水.故溶液PH计算如下:
生成OH-与消耗的H+一样多,所以电解后溶液中【OH-】=0.3/0.5=0.6mol/L
此时溶液中【H+】=10-14/0.6mol/L
PH=-lg10-14/0.6=13-2lg3=12.4