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问题: 关于电解池的计算

如图。通电5min后,第3极增重2.16g,同时在A池中收集到标准状况下的气体224ml 设A池中原混合液的体积为200ml,求通电前A池中原混合溶液Cu2+的浓度

解答:

首先从第一句话,第3极增重可以判断,第3极为阴极,所以第4极为阳极,第1极为阴极,第2极为阳极。电池的左边为负极,右边为正极。
右边的总反应为:
Ag = Ag ~e- (实质是电镀)
通过的电子为:n(e-)=2.16/108=0.02 mol
然后看左边,左边首先发生的总反应是:
2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+ ~~~~4e-
如果只发生这个反应,则通过0.02mol电子,产生的气体在标准状态的体积为:V(O2)=(0.02/4)*22.4*1000=112 ml < 224 ml
说明之前CU2+就已经消耗光了,后面的反应纯粹为电解水。
即还发生了:2H2O = 2H2 + O2 ~~~~~~e-的反应。
设首先生成铜时产生的O2物质的量为x mol,则点解水时产生的O2为 ((224/1000-22.4*x)/3)/22.4 = ((0.01-x)/3)mol。再由反应与电子的关系列式:
x*4 + ((0.01-x)/3)*4 = 0.02
解得:x=2.5*10的负3次方
所以原来Cu的物质的量为:n(Cu)=2x=5*10的负3次方
所以:c(Cu2+)=5*10的负3次方/0.2=0.025 mol/L