Question

11．500mL KNO₃和Cu（NO₃）₂的混合溶液中c（NO₃^-）=6.0mol/L，用铅蓄电池作电源，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL，求（无相应计算过程不得分）
（1）原溶液中K⁺的浓度？
（2）铅蓄电池的正极质量改变多少？
（3）若将电解后的溶液恢复到电解前的浓度，加一种什么物质；其质量为多少克？

Answer 1

分析 石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），阴极发生反应为：Cu²⁺+2e^-═Cu、2H⁺+2e^-═H₂↑，阳极发生反应为：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，n（O₂）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，结合电子守恒及物质的量浓度的计算来解答．

解答 解：石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），n（O₂）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，
阳极发生电极反应为：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，
                  4mol 4mol 1mol
阴极发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-═Cu、2H⁺+2e^-═H₂↑
                  1mol 2mol 1mol 2mol 2mol 1mol 
（1）c（Cu²⁺）=$\frac{1mol}{0.5L}$=2mol/L，由电荷守恒可知，原混合溶液中c（K⁺）为6mol/L-2mol/L×2=2mol/L，答：原溶液中K⁺的浓度2mol/L；
（2）铅蓄电池的正极的电极反应式为：PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，而整个电路转移4mol的电子，所以有2mol的氧化铅放电，质量变化为：2×（96-32）=128g，答：铅蓄电池的正极质量改变128g；
（3）电解过程中铜离子放电，水中氢离子放电，所以加入1mol的Cu（OH）₂ 恢复到电解前的浓度，质量为98g，答：加一种什么物质是氢氧化铜；其质量为98g．

点评 本题考查混合物计算，题目难度中等，明确发生的电极反应及电子守恒是解答本题的关键，难点是D，注意氢氧根离子与氢离子的关系解答，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算能力．