Question

用惰性電極電解l 00mL4mol?L^-1Cu（NO₃）₂溶液，一定時(shí)間后在陽(yáng)極收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體l.12L．停止電解，向電解后的溶液中加入足量的鐵粉，充分反應(yīng)后溶液中的Fe²⁺濃度為（設(shè)溶液的體積不變）（　�。�

A．0.75 m01?L^-1

B．3 m01?L^-1

C．4 m01?L^-1

D．3.75 m01?L^-1

Answer 1

分析：陽(yáng)極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，陰極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
總的反應(yīng)式為2Cu（NO₃）₂+2H₂O

電解  .

2Cu↓+O₂↑+4HNO₃，
陽(yáng)極生成氣體為氧氣，根據(jù)n=

V

Vm

計(jì)算氧氣的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算電解后溶液中生成的HNO₃的物質(zhì)的量，計(jì)算電解后溶液中硝酸銅的物質(zhì)的量，
硝酸與鐵反應(yīng)生成硝酸亞鐵，反應(yīng)方程式為8HNO₃+3Fe=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
硝酸銅與鐵反應(yīng)生成硝酸亞鐵，反應(yīng)方程式為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，
根據(jù)方程式計(jì)算溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=

n

V

計(jì)算反應(yīng)后Fe²⁺濃度．

解答：解：陽(yáng)極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，陰極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
陽(yáng)極生成氣體為氧氣，氧氣的物質(zhì)的量為

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，則：
總的反應(yīng)式為：2Cu（NO₃）₂+2H₂O

電解  .

2Cu↓+O₂↑+4HNO₃，
            2                       1       4
            0.1mol               0.05mol    0.2mol
故電解后溶液中生成的HNO₃的物質(zhì)的量為0.2mol，
電解后溶液中硝酸銅的物質(zhì)的量為0.1L×4mol?L^-1-0.1mol=0.3mol，
硝酸與鐵反應(yīng)生成硝酸亞鐵，反應(yīng)方程式為8HNO₃+3Fe=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，故0.2molHNO₃生成Fe（NO₃）₂的物質(zhì)的量為：0.2mol×

3

8

=0.075mol，
硝酸銅與鐵反應(yīng)生成硝酸亞鐵，反應(yīng)方程式為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，故0.3mol硝酸銅生成Fe（NO₃）₂的物質(zhì)的量為0.3mol，
反應(yīng)后溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量為0.3mol+0.075mol=0.375mol，反應(yīng)后溶液中Fe²⁺濃度為

0.375mol

0.1L

=3.75mol/L，
故選D．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電解原理、混合物的有關(guān)計(jì)算等，難度中等，清楚反應(yīng)的過(guò)程是解題的關(guān)鍵，本題利用過(guò)程法解答，思路清晰，計(jì)算稍微麻煩，可以利用守恒思想進(jìn)行解答．