Question

已知鉛蓄電池的工作原理為Pb+PbO₂+2H₂SO₄

放電

充電

2PbSO₄+2H₂O，現(xiàn)以鉛蓄電池作電源，用惰性電極電解100mL 4mol?L^-1 Cu（NO₃）₂溶液，一定時間后在陽極收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12L．
（1）鉛蓄電池中消耗的硫酸為

 

mol；
（2）停止電解，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⁺的物質(zhì)的量濃度為

 

mol/L（設(shè)溶液的體積不變）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）用惰性電極電解100mL 4mol?L^-1 Cu（NO₃）₂溶液，一定時間后在陽極收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12L，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，則生成1.12L氧氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

1.12L

22.4L/mol

×4=0.2mol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計算消耗硫酸的物質(zhì)的量；
（2）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等析出n（Cu）=

0.2mol

2

=0.1mol，生成硝酸的物質(zhì)的量=2n（Cu）=0.2mol，剩余n（Cu ²⁺ ）=4mol/L×0.1L=0.4mol，則溶液中還剩余n（Cu ²⁺ ）=0.4mol-0.1mol=0.3mol，鐵和硝酸、銅離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子，據(jù)此解答．

解答： 解：（1）用惰性電極電解100mL 4mol?L^-1 Cu（NO₃）₂溶液，一定時間后在陽極收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12L，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，則生成1.12L氧氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

1.12L

22.4L/mol

×4=0.2mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等得消耗硫酸的物質(zhì)的量=

0.2mol

2

×2=0.2mol，故答案為：0.2；
（2）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等析出n（Cu）=

0.2mol

2

=0.1mol，生成硝酸的物質(zhì)的量=2n（Cu）=0.2mol，剩余n（Cu ²⁺ ）=4mol/L×0.1L=0.4mol，則溶液中還剩余n（Cu²⁺）=0.4mol-0.1mol=0.3mol，鐵和硝酸、銅離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子，和銅離子反應(yīng)的n（Fe）=n（Cu²⁺）=0.3mol，和硝酸反應(yīng)的n（Fe）=

0.2mol

8

×3=0.075mol，則Fe²⁺的物質(zhì)的量濃度=

0.3mol+0.075mol

0.1L

=3.75mol/L，
故答案為：3.75．

點評：本題以原電池原理為載體考查了物質(zhì)的量的有關(guān)計算，明確反應(yīng)中各個物理量之間的關(guān)系式計算，注意（2）中還有銅離子剩余，為易錯點．