Question

用惰性电极电解100ml3mol/L的Cu(NO₃)₂溶液，一段时间后在阳极收集到标况下气体1.12L , 停止电解，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中Fe²⁺浓度为(设溶液体积不变)

A. 3mol/L    B. 2.75mol/L    C. 2mol/L    D. 3.75mol/L

Answer

B

【解析】

阳极反应式为：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极反应式为：Cu2+＋2e－=Cu，阳极生成气体为氧气，氧气的物质的量为1.12L÷22.4L/mol=0.05mol，则

2Cu（NO3）2+2H2O＝2Cu↓+O2↑+4HNO3

2 1 4

0.1mol 0.05mol 0.2mol

故电解后溶液中生成的HNO3的物质的量为0.2mol

电解后溶液中硝酸铜的物质的量为0.1L×3mol/L-0.1mol=0.2mol

硝酸与铁反应生成硝酸亚铁，反应方程式为8HNO3+3Fe=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，故0.2molHNO3生成Fe（NO3）2的物质的量为：0.2mol×3/8=0.075mol，硝酸铜与铁反应生成硝酸亚铁，反应方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，故0.2mol硝酸铜生成Fe（NO3）2的物质的量为0.2mol，反应后溶液中Fe2+的物质的量为0.2mol+0.075mol=0.275mol，反应后溶液中Fe2+浓度为0.275mol /0.1L=2.75mol/L，答案选B。

【点睛】本题考查电解原理、混合物的有关计算等，搞清楚反应的过程是解题的关键，本题利用过程法解答，思路清晰，计算稍微麻烦，注意可以利用守恒思想进行解答。许多有关化学反应的计算，如果能够巧妙地运用守恒规律可以达到快速解题的目的，常见的守恒关系有：①反应前后元素种类和某种原子总数不变的原子守恒；②电解质溶液中的电荷守恒；③氧化还原反应中得失电子数守恒、原电池或电解池中两极通过的电子总数相等；④从守恒思想出发还可延伸出多步反应中的关系式，运用关系式法等计算技巧巧妙解题。