Question

20．称取5.0g胆矾晶体完全溶于水配成100mL溶液，并将所得溶液用惰性电极进行电解，电解一段时间后，测得阴极增重0.25g．问此时：
（1）阳极上一共产生了多少体积气体（标准状况）？
（2）求电解后的电解质溶液中溶质的物质的量浓度？（溶液体积改变忽略不计）

Answer 1

分析 （1）阴极增重既是Cu质量，计算铜物质的量和加入硫酸铜晶体所含铜离子物质的量比较判断电解过程中，硫酸铜过量，依据电极反应过程中电子守恒计算阳极生成的气体物质的量，得到气体体积；
（2）计算电解的硫酸铜溶液生成铜和放出氧气质量得到剩余溶液质量，结合电解过程计算剩余硫酸铜质量，根据c=$\frac{n}{V}$进行计算．

解答 解：：（1）阴极增重是Cu的质量，物质的量=$\frac{0.25g}{64g/mol}$=0.004mol，5.0g胆矾晶体（CuSO₄.5H₂O）物质的量=$\frac{5.0g}{250g/mol}$=0.02mol．所以硫酸铜剩余，阳极只能产生O₂，依据电子守恒，生成氧气与Cu等电子量=0.008mol，故氧气为$\frac{0.008mol}{4}$=0.002mol标准状况阳极气体体积=0.002mol×22.4L/mol=0.0448L=44.8ml，
答：阳极上一共产生了气体体积为44.8mL；
（2）硫酸铜剩余0.016mol，和0.004mol的硫酸，所以电解后的硫酸铜的物质的量浓度为：$\frac{0.016mol}{0.1L}$=0.16mol/L，硫酸的物质的量浓度为：$\frac{0.004mol}{0.1L}$=0.04mol/L，答：电解后溶质硫酸铜和硫酸的物质的量浓度分别为：0.16mol/L；0.04mol/L．

点评 本题考查了电解原理的分析应用，电极反应和电子守恒的计算分析，掌握基础是关键，题目难度中等．