Question

17．有一种化学式为R（NO₃）_x•n（H₂O）的硝酸盐晶体，现取此晶体6.05g溶于水配成500mL溶液，用石墨棒作为电极材料对此溶液进行电解，当通过电流为5A时，经16.05min后，溶液中的金属离子恰好全部放电，且其中一极增重1.60g（已知此晶体的摩尔质量为242g/mol），则：
（1）R的原子量为64；
（2）X=2；
（3）n=5；
（4）若反应前后体积不变，反应后溶液的pH=1．注意：请简要写出全部计算的过程．

Answer 1

分析 当通过电流为5A时，经16.05min后，时间16.05×60=963s，I=$\frac{q}{t}$，5=$\frac{q}{963}$，q=963×5=eN e=1.6×10^-19，
n=$\frac{N}{{N}_{A}}$=$\frac{\frac{963×5}{1.6×1{0}^{-19}}}{6.02×1{0}^{23}/mol}$=0.05mol，
（1）阴极析出金属单质，盐的物质的量=$\frac{6.05g}{242g/mol}$=0.025mol，根据原子守恒知，n（R）=0.025mol，根据M=$\frac{m}{n}$计算R摩尔质量，摩尔质量在数值上等于其相对原子质量；
（2）根据阴阳离子所带电荷相等确定X值；
（3）根据水的质量与物质的量的关系计算n；
（4）依据电解方程式根据M的物质的量求出氢离子的物质的量，然后求pH．

解答 解：当通过电流为5A时，经16.05min后，时间16.05×60=963s，I=$\frac{q}{t}$，5=$\frac{q}{963}$，q=963×5=eN e=1.6×10^-19，
n=$\frac{N}{{N}_{A}}$=$\frac{\frac{963×5}{1.6×1{0}^{-19}}}{6.02×1{0}^{23}/mol}$=0.05mol，
（1）阴极析出金属单质，盐的物质的量=$\frac{6.05g}{242g/mol}$=0.025mol，根据原子守恒知，n（R）=0.025mol，根据M=$\frac{m}{n}$=$\frac{1.60g}{0.025mol}$=64g/mol，摩尔质量在数值上等于其相对原子质量为64，故答案为：64；
（2）该元素是Cu元素，该化合物中化合价为+2价，根据阴阳离子所带电荷相等知，X为2，故答案为：2；
（3）该硝酸盐的物质的量为0.025mol，则水的物质的量为0.025nmol=$\frac{6.05g-0.025mol×188g/mol}{18g/mol}$=0.075mol，n=5，故答案为：5；
（4）溶液中电解离子方程式为：2M²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2M+O₂↑+4H⁺；
根据金属单质与氢离子关系式知，n（H⁺）=2n（R）=2×0.025mol=0.05mol；
所以c（H⁺）=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，则pH=1，
故答案为：1．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，属于跨学科习题，正确计算转移电子物质的量是解本题关键，侧重考查学生分析计算能力，题目难度中等．