Question

同惰性电极电解KCl和CuSO4的混合溶液,当电路中通过0.4 mol电子时,阴阳两极都产生0.14mol的气体，

若电解后溶液体积为1L，计算电解后所得溶液中各物质的物质的量浓度。

Answer 1

解：混合溶液中含有的离子有K^+、Cu^2+、H^+、Cl^-、SO4^2-、OH^-，
在阳极阴离子的放电顺序为Cl^->OH^->SO4^2-，
在阴极阳离子的放电顺序为Cu^2+>H^+>K^+
所以阴极产生的气体是氢气，
设生成0.14mol，转移电子的物质的量为X,铜离子的物质的量为Y
阴极：2H^+2e^-= H2↑
2 1
X 0.14mol
X=0.28mol
则铜离子放电转移电子的物质的量=0.4mol-0.28mol=0.12mol
阴极：Cu^2++2e^-=Cu
1 2
Y 0.12mol
Y=0.06mol
则溶液中含硫酸根离子的物质的量n(SO4^-)=n(Cu^2+)=0.06mol
设溶液中氯离子的物质的量为Z，放电的氢氧根离子的物质的量为W
阳极：2Cl^--2e^-=Cl2↑
2 2 1
Z Z 0.5Z
4OH^--4e^-=2H2O+O2 ↑
4 4 1
W W 0.25W
Z+W=0.4mol
0.5Z+0.25W=0.14mol
Z=0.16mol
W=0.24mol
则溶液中n(K^+)=n(Cl^-)=0.16mol
所以溶液中硫酸钾的物质的量为0.06molK2SO4,氢氧化钾的物质的量n(KOH)=0.16mol-0.06mol*2=0.04mol
因此电解后所得溶液中硫酸钾的物质的量浓度C(K2SO4)=0.06mol/1L=0.06mol/L
氢氧化钾的物质的量浓度C(KOH)=0.04mol/1L=0.04mol/L
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