Question

用惰性電極電解100mL 4mol?L^-1的CuSO₄溶液，一定時間后在陽極收集到1.12L氣體，向電解后的溶液中加入足量的鐵粉，充分作用后溶液中的Fe²⁺濃度為（設溶液的體積不變，反應前后均為標準狀況）（　　）

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

Answer 1

考點：電解原理

專題：電化學專題

分析：陽極反應式為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，陰極反應式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
總的反應式為2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，
陽極生成氣體為氧氣，根據n=

V

Vm

計算氧氣的物質的量，進而計算電解后溶液中生成的H₂SO₄的物質的量，計算電解后溶液中硫酸銅的物質的量，
硫酸與鐵反應生成硫酸亞鐵，反應方程式為2H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑，
硫酸銅與鐵反應生成硫酸亞鐵，反應方程式為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，
根據方程式計算溶液中Fe²⁺的物質的量，再根據c=

n

V

計算反應后Fe²⁺濃度．

解答： 解：陽極反應式為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，陰極反應式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
陽極生成氣體為氧氣，氧氣的物質的量為

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，則：
總的反應式為：2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，
            2                       1       2
            0.1mol               0.05mol    0.1mol
故電解后溶液中生成的H₂SO₄的物質的量為0.1mol，
電解后溶液中硫酸銅的物質的量為0.1L×4mol?L^-1-0.1mol=0.3mol，
硫酸與鐵反應生成硫酸亞鐵，反應方程式為H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑，故0.1molH₂SO₄生成FeSO₄的物質的量為：0.1mol，
硫酸銅與鐵反應生成硫酸亞鐵，反應方程式為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，故0.3mol硫酸銅生成FeSO₄的物質的量為0.3mol，
反應后溶液中Fe²⁺的物質的量為0.3mol+0.1mol=0.4mol，反應后溶液中Fe²⁺濃度為

0.4mol

0.1L

=4mol/L，
故選C．

點評：本題考查電解原理、混合物的有關計算等，難度中等，清楚反應的過程是解題的關鍵，本題利用過程法解答，思路清晰，計算稍微麻煩，可以利用守恒思想進行解答．