Question

17．在1L K₂SO₄和CuSO₄的混合溶液中，c（SO₄^2-）=2.0 mol•L^-1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到22.4L（標況）氣體，則原溶液中K⁺的濃度為2mol/L．

Answer 1

分析 電解 K₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，陰極上銅離子先放電后氫離子放電，所以陰極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑、陽極上氫氧根離子放電，電極反應式為 4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，當通電一段時間后，兩極均收集到22.4L（標況）氣體，則兩極收集到的氣體物質的量=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，根據轉移電子守恒計算析出n（Cu²⁺），再根據電荷守恒計算混合溶液中c（K⁺）．

解答 解：電解 K₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，陰極上銅離子先放電后氫離子放電，所以陰極反應式為 Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑、陽極上氫氧根離子放電，電極反應式為 4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，當通電一段時間后，兩極均收集到22.4L（標況）氣體，則兩極收集到的氣體物質的量=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，根據轉移電子守恒得n（Cu²⁺）=$\frac{1mol×4-1mol×2}{2}$=1mol，則c（Cu²⁺）=$\frac{1mol}{1L}$=1mol/L，根據電荷守恒得混合溶液中c（K⁺）=$\frac{2.0mol/L×2-1mol/L×2}{1}$=2mol/L，
故答案為：2mol/L．

點評 本題以電解原理為載體考查物質的量的有關計算，側重考查學生分析判斷能力，明確離子放電順序及轉移電子守恒、電荷守恒是解本題關鍵，注意陰極上發(fā)生的電極反應，為易錯點．