Question

17．在1L K₂SO₄和CuSO₄的混合溶液中，c（SO₄^2-）=2.0 mol•L^-1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L（标况）气体，则原溶液中K⁺的浓度为2mol/L．

Answer 1

分析 电解 K₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，阴极上铜离子先放电后氢离子放电，所以阴极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑、阳极上氢氧根离子放电，电极反应式为 4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L（标况）气体，则两极收集到的气体物质的量=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，根据转移电子守恒计算析出n（Cu²⁺），再根据电荷守恒计算混合溶液中c（K⁺）．

解答 解：电解 K₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，阴极上铜离子先放电后氢离子放电，所以阴极反应式为 Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑、阳极上氢氧根离子放电，电极反应式为 4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L（标况）气体，则两极收集到的气体物质的量=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，根据转移电子守恒得n（Cu²⁺）=$\frac{1mol×4-1mol×2}{2}$=1mol，则c（Cu²⁺）=$\frac{1mol}{1L}$=1mol/L，根据电荷守恒得混合溶液中c（K⁺）=$\frac{2.0mol/L×2-1mol/L×2}{1}$=2mol/L，
故答案为：2mol/L．

点评 本题以电解原理为载体考查物质的量的有关计算，侧重考查学生分析判断能力，明确离子放电顺序及转移电子守恒、电荷守恒是解本题关键，注意阴极上发生的电极反应，为易错点．