Question

用Pt电极电解1000mL含KNO₃和Cu（NO₃）₂混合溶液一段时间，在两极均生成标准状况下的气体11.2L．求原混合溶液中Cu²⁺的物质的量浓度和电解后溶液中的H⁺的物质的量浓度（设电解后溶液体积不变）．

 

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Answer 1

分析：阳极溶液中离子放电顺序书写电极反应，溶液中阴离子氢氧根离子失电子生成氧气，阳离子放电顺序Cu²⁺＞H⁺，阳极电极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-═Cu，2H⁺+2e^-═H₂↑，依据两极生成气体物质的量结合电解过程中电子守恒计算得到．

解答：解：阳极溶液中离子放电顺序书写电极反应，溶液中阴离子氢氧根离子失电子生成氧气，阳离子放电顺序Cu²⁺＞H⁺，
阳极电极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-═Cu，2H⁺+2e^-═H₂↑，
在两极均生成11.2L标准状况下的气体物质的量为0.5mol，依据电子守恒电极转移电子为4×0.5mol=2mol，生成氢气转移电子1mol，铜离子得到电子1mol，反应的铜离子物质的量0.5mol，
所以Cu²⁺的物质的量浓度=

0.5mol

1L

=0.5mol/L，
电解后溶液中的H⁺的物质的量浓度依据氢氧根离子和氢离子守恒计算得到，电子转移共2mol，阳极消耗氢氧根离子物质的量为2mol，
溶液中增加氢离子物质的量为2mol，阴极上消耗氢离子1mol，
所以溶液中增加氢离子物质的量为1mol，
溶液中氢离子浓度=

1mol

1L

=1mol/L；
答：原混合溶液中Cu²⁺的物质的量浓度和电解后溶液中的H⁺的物质的量浓度分别为0.5mol?L^-1，1.0mol?L^-1；

点评：本题考查了电极原理的计算应用，主要是混合电解过程中电子守恒的计算应用，掌握电解反应实质和电极反应计算是解题关键，题目难度中等．