Question

用惰性电极电解100mL 4mol?L^-1的CuSO₄溶液，一定时间后在阳极收集到1.12L气体，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⁺浓度为（设溶液的体积不变，反应前后均为标准状况）（　　）

• A、2.7mol?L^-1
• B、3mol?L^-1
• C、4mol?L^-1
• D、1mol?L^-1

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：阳极反应式为：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，阴极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，
总的反应式为2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，
阳极生成气体为氧气，根据n=

V

Vm

计算氧气的物质的量，进而计算电解后溶液中生成的H₂SO₄的物质的量，计算电解后溶液中硫酸铜的物质的量，
硫酸与铁反应生成硫酸亚铁，反应方程式为2H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑，
硫酸铜与铁反应生成硫酸亚铁，反应方程式为Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，
根据方程式计算溶液中Fe²⁺的物质的量，再根据c=

n

V

计算反应后Fe²⁺浓度．

解答： 解：阳极反应式为：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，阴极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，
阳极生成气体为氧气，氧气的物质的量为

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，则：
总的反应式为：2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，
            2                       1       2
            0.1mol               0.05mol    0.1mol
故电解后溶液中生成的H₂SO₄的物质的量为0.1mol，
电解后溶液中硫酸铜的物质的量为0.1L×4mol?L^-1-0.1mol=0.3mol，
硫酸与铁反应生成硫酸亚铁，反应方程式为H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑，故0.1molH₂SO₄生成FeSO₄的物质的量为：0.1mol，
硫酸铜与铁反应生成硫酸亚铁，反应方程式为Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，故0.3mol硫酸铜生成FeSO₄的物质的量为0.3mol，
反应后溶液中Fe²⁺的物质的量为0.3mol+0.1mol=0.4mol，反应后溶液中Fe²⁺浓度为

0.4mol

0.1L

=4mol/L，
故选C．

点评：本题考查电解原理、混合物的有关计算等，难度中等，清楚反应的过程是解题的关键，本题利用过程法解答，思路清晰，计算稍微麻烦，可以利用守恒思想进行解答．