Question

6．用石墨作电极电解100mL只含有以下离子（未考虑水的电离）的溶液．

离子	Cu2+	H+	Cl-	SO42-
c/mol•L-1	1	6	4	x

①表中x=2．
②电解一段时间后，当阴极收集到0.3mol的气体时（忽略电极产物可能存在的溶解现象），收集到O₂的物质的量为0.1mol．

Answer 1

分析 ①任何电解质溶液中都存在电荷守恒，根据电荷守恒计算硫酸根离子浓度；
②用石墨作电极时，阴极上先铜离子放电生成Cu，然后氢离子放电生成氢气；阳极上氯离子放电生成氯气，然后氢氧根离子放电生成氧气，根据转移电子守恒计算阳极生成氧气的物质的量．

解答 解：①任何电解质溶液中都存在电荷守恒，根据电荷守恒得2c（Cu²⁺）+c（H⁺）=2 c（SO₄^2-）+c（Cl^-），c（SO₄^2-）=$\frac{2×1+6-4}{2}$mol/L=2mol/L，
故答案为：2；
②用石墨作电极电解该溶液时，阴极上铜离子先放电后氢离子放电，n（Cu²⁺）=1mol/L×0.1L=0.1mol，0.1mol铜离子放电转移0.2mol电子，生成氢气转移电子的物质的量=2n（H₂）=2×0.3mol=0.6mol，所以阴极上转移0.8mol电子；
阳极上先氯离子放电生成氯气，氯离子完全放电转移电子物质的量=2n（Cl₂）=2×$\frac{1}{2}$n（Cl-）=2×$\frac{1}{2}$×4mol/L×0.1L=0.4mol，根据转移电子守恒知，阳极上还转移0.4mol电子生成氧气，根据4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑知，
转移电子物质的量是生成氧气的4倍，所以生成氧气物质的量=$\frac{0.4mol}{4}$=0.1mol，
故答案为：0.1．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，明确离子放电顺序及转移电子守恒是解本题关键，注意生成氧气和转移电子的关系，为易错点．