Question

15．1L某溶液中含有的離子如表：

離子	Cu2+	Al3+	NO3-	Cl-
物質的量濃度/ （mol•L-1）	2	1	4	x

用惰性電極電解該溶液，當電路中有5mole^-通過時，溶液的c（H⁺）=1mol/L （忽略電解時溶液體積的變化及電極產物可能存在的溶解現象）．

Answer 1

分析 該溶液呈電中性，根據電荷守恒得2c（Cu²⁺）+3（Al³⁺）=c（NO₃^-）+c（Cl^-），c（Cl^-）=2×2mol/L+3×1mol/L-1×4mol/L=3mol/L，
n（Cu²⁺）=2mol/L×1L=2mol、n（Al³⁺）=1mol/L×1L=1mol、n（NO₃^-）=4mol/L×1=4mol，n（Cl^-）=3mol/L×1L=3mol，
電解過程中，銅離子完全放電轉移電子4mol、氯離子完全放電轉移3mol電子，當轉移5mol電子時，陽極上有2molOH^-放電，陰極上有1molH⁺放電，
所以電池反應式分別為CuCl₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu+Cl₂↑（轉移3mol電子）、2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺（轉移1mol電子）、2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑（轉移1mol）電子，據此分析解答．

解答 解：該溶液呈電中性，根據電荷守恒得2c（Cu²⁺）+3（Al³⁺）=c（NO₃^-）+c（Cl^-），c（Cl^-）=2×2mol/L+3×1mol/L-1×4mol/L=3mol/L，
n（Cu²⁺）=2mol/L×1L=2mol、n（Al³⁺）=1mol/L×1L=1mol、n（NO₃^-）=4mol/L×1=4mol，n（Cl^-）=3mol/L×1L=3mol，
電解過程中，銅離子完全放電轉移電子4mol、氯離子完全放電轉移3mol電子，當轉移5mol電子時，陽極上有2molOH^-放電，陰極上有1molH⁺放電，
所以電池反應式分別為CuCl₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu+Cl₂↑（轉移3mol電子）、2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺（轉移1mol電子）、2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑（轉移1mol）電子，
根據電池反應式知，只有2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4 H⁺（轉移1mol電子）產生氫離子，當轉移1mol 電子時生成n（H⁺）=1mol，該溶液中c（H⁺）=$\frac{1mol}{1L}$=1mol/L，
故答案為：1．

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，明確各個階段發生的電池反應式是解本題關鍵，熟練掌握陰陽離子放電順序，題目難度中等．