Question

有一硝酸盐晶体，其化学式表示为M(NO₃)_x·nH₂O，经测定其摩尔质量为242 g·mol^-1。取1.21 g该晶体溶于水配成100 mL溶液，将此溶液倒入如图所示装置中，用石墨作电极进行电解。当有0.01 mol电子通过电极时，溶液中的金属阳离子全部析出，在A极得到金属0.32 g。

完成下列问题：

(1)金属M的相对原子质量为___________，x=___________，n=___________。

(2)C极为___________极。

(3)电解后溶液的H⁺浓度为(设电解前后溶液的体积不变___________。

Answer 1

解析：本题考查电解原理和相关计算。

(1)先求化合价+x。

金属的物质的量为1.21÷242=0.005(mol)，0.005×x=0.01，可求得x=2；

再求M的相对原子质量，0.005×M=0.32，可求得M=64；

再利用硝酸盐晶体的摩尔质量求n：64+2×62+18n=242可顺利求得n=3。

(2)A极析出铜，发生还原反应，为阴极，可推知C极为电源负极。

(3)方法1：利用析出的金属

2Cu(NO₃)₂+4H₂O2Cu  +   4HNO₃+O₂↑

                              2×64 g    4 mol

                              0.32 g       y mol

2×64 g/0.32 g=4 mol/y mol，可求得y=0.01 mol，所以c(H⁺)=0.01 mol/0.1 L=0.1 mol·L^-1。

方法2：利用电子转移

    由电解的方程式可知，每转移1 mol电子，相应产生1 mol HNO₃。那么有0.01 mol电子通过电极时，产生的HNO₃是0.01 mol，所以c(H⁺)=0.01 mol/0.1 L=0.1 mol·L^-1。

答案：(1)64  2  3  (2)负  (3)0.1 mol·L^-1