Question

已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO₂+2H₂SO₄

放电

充电

2PbSO₄+2H₂O，现以铅蓄电池作电源，用惰性电极电解100mL 4mol?L^-1 Cu（NO₃）₂溶液，一定时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12L．
（1）铅蓄电池中消耗的硫酸为

 

mol；
（2）停止电解，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中的Fe²⁺的物质的量浓度为

 

mol/L（设溶液的体积不变）．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）用惰性电极电解100mL 4mol?L^-1 Cu（NO₃）₂溶液，一定时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12L，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，则生成1.12L氧气转移电子的物质的量=

1.12L

22.4L/mol

×4=0.2mol，
根据转移电子相等计算消耗硫酸的物质的量；
（2）根据转移电子相等析出n（Cu）=

0.2mol

2

=0.1mol，生成硝酸的物质的量=2n（Cu）=0.2mol，剩余n（Cu ²⁺ ）=4mol/L×0.1L=0.4mol，则溶液中还剩余n（Cu ²⁺ ）=0.4mol-0.1mol=0.3mol，铁和硝酸、铜离子发生氧化还原反应生成亚铁离子，据此解答．

解答： 解：（1）用惰性电极电解100mL 4mol?L^-1 Cu（NO₃）₂溶液，一定时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12L，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，则生成1.12L氧气转移电子的物质的量=

1.12L

22.4L/mol

×4=0.2mol，根据转移电子相等得消耗硫酸的物质的量=

0.2mol

2

×2=0.2mol，故答案为：0.2；
（2）根据转移电子相等析出n（Cu）=

0.2mol

2

=0.1mol，生成硝酸的物质的量=2n（Cu）=0.2mol，剩余n（Cu ²⁺ ）=4mol/L×0.1L=0.4mol，则溶液中还剩余n（Cu²⁺）=0.4mol-0.1mol=0.3mol，铁和硝酸、铜离子发生氧化还原反应生成亚铁离子，和铜离子反应的n（Fe）=n（Cu²⁺）=0.3mol，和硝酸反应的n（Fe）=

0.2mol

8

×3=0.075mol，则Fe²⁺的物质的量浓度=

0.3mol+0.075mol

0.1L

=3.75mol/L，
故答案为：3.75．

点评：本题以原电池原理为载体考查了物质的量的有关计算，明确反应中各个物理量之间的关系式计算，注意（2）中还有铜离子剩余，为易错点．