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17.用铂作电极电解1 000mL 0.1mol/L AgNO3溶液,通电一段时间后关闭电源,测得溶液的质量减少了13.4g.请回答:
(1)写现电解过程中阴极反应的电极反应式Ag++e-=Ag、2H++2e-=H2↑
(2)电解过程中流经外电路的电子数目为0.3NA
(3)若电解前后溶液体积不变,则电解后溶液的pH为1
(4)加入0.05molAg2O、0.1molH2O使电解液彻底复原(填具体物质及其物质的量).

分析 (1)用石墨作电极电解1000mL 0.1mol/L AgNO3溶液的阴极反应首先是Ag++e-=Ag,假设所有的银离子0.1mol全部放电,转移电子的物质的量为0.1mol,则析出金属银的质量为:0.1mol×108g/mol=10.8g,此时阳极放电的电极反应为:4OH-=O2↑+H2O+4e-,转移0.1mol电子时生成的氧气的质量是:0.025mol×32g/mol=0.8g,所以溶液质量减少总量为10.8g+0.8g=11.6g<13.4g,接下来阴极放电的是氢离子,阳极仍是氢氧根放电,相当于此阶段电解水,还要电解掉水的质量为13.4g-11.6g=1.8g,电解这些水转移电子的物质的量为0.2mol;
(2)根据(1)知,阴极上生成氢气和Ag,阳极上只有氧气生成,根据生成物和转移电子之间的关系式计算转移电子数;
(3)电解过程中溶液中的氢离子减少了0.2mol,而氢氧根总共减少了0.3mol,据此计算氢离子浓度,溶液pH=-lgc(H+);
(4)根据(1)知,用Pt作电极电解AgNO3溶液,阳极上OH-放电生成O2,阴极上有Ag和氢气生成,所以相当于析出Ag2O和水,根据“析出什么加入什么”原则加入物质即可使溶液恢复原状.

解答 解:(1)用石墨作电极电解1000mL 0.1mol/L AgNO3溶液的阴极反应首先是Ag++e-=Ag,假设所有的银离子0.1mol全部放电,转移电子的物质的量为0.1mol,则析出金属银的质量为:0.1mol×108g/mol=10.8g,此时阳极放电的电极反应为:4OH-=O2↑+H2O+4e-,转移0.1mol电子时生成的氧气的质量是:0.025mol×32g/mol=0.8g,所以溶液质量减少总量为10.8g+0.8g=11.6g<13.4g,接下来阴极放电的是氢离子,阳极仍是氢氧根放电,相当于此阶段电解水,还要电解掉水的质量为13.4g-11.6g=1.8g,电解这些水转移电子的物质的量为0.2mol,所以阴极反应式为Ag++e-=Ag、2H++2e-=H2↑,
故答案为:Ag++e-=Ag、2H++2e-=H2↑;
(2)根据(1)知阴极上生成Ag和氢气,阳极上只有氧气生成,生成0.1molAg转移0.1NA个电子、生成1.8g水转移0.2NA电子,所以一共转移电子0.3NA个,故答案为:0.3NA;
(3)电解过程中溶液中的氢离子减少了0.2mol,而氢氧根总共减少了0.3mol,所以最后溶液中c(H+)=0.1mol/1L=0.1mol/l,溶液pH=-lgc(H+)=-lg0.1=1,故答案为:1;
(4)根据(1)知,用Pt作电极电解AgNO3溶液,阳极上OH-放电生成O2,阴极上有Ag和氢气生成,所以相当于析出Ag2O和水,根据“析出什么加入什么”原则加入物质即可使溶液恢复原状,生成0.1molAg、1.8g水,根据Ag原子守恒得n(Ag2O)=$\frac{1}{2}$n(Ag)=$\frac{1}{2}$×0.1mol=0.05mol,生成n(H2O)=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol,
故答案为:0.05molAg2O、0.1molH2O.

点评 本题考查电解原理,为高频考点,明确析出物质成分是解本题关键,注意要进行过量计算,很多同学往往认为溶液减少的质量是氧化银而导致错误,为易错题.

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