Question

17．有一種化學(xué)式為R（NO₃）_x•n（H₂O）的硝酸鹽晶體，現(xiàn)取此晶體6.05g溶于水配成500mL溶液，用石墨棒作為電極材料對(duì)此溶液進(jìn)行電解，當(dāng)通過電流為5A時(shí)，經(jīng)16.05min后，溶液中的金屬離子恰好全部放電，且其中一極增重1.60g（已知此晶體的摩爾質(zhì)量為242g/mol），則：
（1）R的原子量為64；
（2）X=2；
（3）n=5；
（4）若反應(yīng)前后體積不變，反應(yīng)后溶液的pH=1．注意：請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出全部計(jì)算的過程．

Answer 1

分析 當(dāng)通過電流為5A時(shí)，經(jīng)16.05min后，時(shí)間16.05×60=963s，I=$\frac{q}{t}$，5=$\frac{q}{963}$，q=963×5=eN e=1.6×10^-19，
n=$\frac{N}{{N}_{A}}$=$\frac{\frac{963×5}{1.6×1{0}^{-19}}}{6.02×1{0}^{23}/mol}$=0.05mol，
（1）陰極析出金屬單質(zhì)，鹽的物質(zhì)的量=$\frac{6.05g}{242g/mol}$=0.025mol，根據(jù)原子守恒知，n（R）=0.025mol，根據(jù)M=$\frac{m}{n}$計(jì)算R摩爾質(zhì)量，摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對(duì)原子質(zhì)量；
（2）根據(jù)陰陽離子所帶電荷相等確定X值；
（3）根據(jù)水的質(zhì)量與物質(zhì)的量的關(guān)系計(jì)算n；
（4）依據(jù)電解方程式根據(jù)M的物質(zhì)的量求出氫離子的物質(zhì)的量，然后求pH．

解答 解：當(dāng)通過電流為5A時(shí)，經(jīng)16.05min后，時(shí)間16.05×60=963s，I=$\frac{q}{t}$，5=$\frac{q}{963}$，q=963×5=eN e=1.6×10^-19，
n=$\frac{N}{{N}_{A}}$=$\frac{\frac{963×5}{1.6×1{0}^{-19}}}{6.02×1{0}^{23}/mol}$=0.05mol，
（1）陰極析出金屬單質(zhì)，鹽的物質(zhì)的量=$\frac{6.05g}{242g/mol}$=0.025mol，根據(jù)原子守恒知，n（R）=0.025mol，根據(jù)M=$\frac{m}{n}$=$\frac{1.60g}{0.025mol}$=64g/mol，摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對(duì)原子質(zhì)量為64，故答案為：64；
（2）該元素是Cu元素，該化合物中化合價(jià)為+2價(jià)，根據(jù)陰陽離子所帶電荷相等知，X為2，故答案為：2；
（3）該硝酸鹽的物質(zhì)的量為0.025mol，則水的物質(zhì)的量為0.025nmol=$\frac{6.05g-0.025mol×188g/mol}{18g/mol}$=0.075mol，n=5，故答案為：5；
（4）溶液中電解離子方程式為：2M²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2M+O₂↑+4H⁺；
根據(jù)金屬單質(zhì)與氫離子關(guān)系式知，n（H⁺）=2n（R）=2×0.025mol=0.05mol；
所以c（H⁺）=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，則pH=1，
故答案為：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理，為高頻考點(diǎn)，屬于跨學(xué)科習(xí)題，正確計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量是解本題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，題目難度中等．