Question

17．用鉑作電極電解1 000mL 0.1mol/L AgNO₃溶液，通電一段時(shí)間后關(guān)閉電源，測(cè)得溶液的質(zhì)量減少了13.4g．請(qǐng)回答：
（1）寫(xiě)現(xiàn)電解過(guò)程中陰極反應(yīng)的電極反應(yīng)式Ag⁺+e^-=Ag、2H⁺+2e^-=H₂↑
（2）電解過(guò)程中流經(jīng)外電路的電子數(shù)目為0.3N_A
（3）若電解前后溶液體積不變，則電解后溶液的pH為1
（4）加入0.05molAg₂O、0.1molH₂O使電解液徹底復(fù)原（填具體物質(zhì)及其物質(zhì)的量）．

Answer 1

分析 （1）用石墨作電極電解1000mL 0.1mol/L AgNO₃溶液的陰極反應(yīng)首先是Ag⁺+e^-=Ag，假設(shè)所有的銀離子0.1mol全部放電，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1mol，則析出金屬銀的質(zhì)量為：0.1mol×108g/mol=10.8g，此時(shí)陽(yáng)極放電的電極反應(yīng)為：4OH^-=O₂↑+H₂O+4e^-，轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)生成的氧氣的質(zhì)量是：0.025mol×32g/mol=0.8g，所以溶液質(zhì)量減少總量為10.8g+0.8g=11.6g＜13.4g，接下來(lái)陰極放電的是氫離子，陽(yáng)極仍是氫氧根放電，相當(dāng)于此階段電解水，還要電解掉水的質(zhì)量為13.4g-11.6g=1.8g，電解這些水轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol；
（2）根據(jù)（1）知，陰極上生成氫氣和Ag，陽(yáng)極上只有氧氣生成，根據(jù)生成物和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
（3）電解過(guò)程中溶液中的氫離子減少了0.2mol，而氫氧根總共減少了0.3mol，據(jù)此計(jì)算氫離子濃度，溶液pH=-lgc（H⁺）；
（4）根據(jù)（1）知，用Pt作電極電解AgNO₃溶液，陽(yáng)極上OH^-放電生成O₂，陰極上有Ag和氫氣生成，所以相當(dāng)于析出Ag₂O和水，根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質(zhì)即可使溶液恢復(fù)原狀．

解答 解：（1）用石墨作電極電解1000mL 0.1mol/L AgNO₃溶液的陰極反應(yīng)首先是Ag⁺+e^-=Ag，假設(shè)所有的銀離子0.1mol全部放電，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1mol，則析出金屬銀的質(zhì)量為：0.1mol×108g/mol=10.8g，此時(shí)陽(yáng)極放電的電極反應(yīng)為：4OH^-=O₂↑+H₂O+4e^-，轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)生成的氧氣的質(zhì)量是：0.025mol×32g/mol=0.8g，所以溶液質(zhì)量減少總量為10.8g+0.8g=11.6g＜13.4g，接下來(lái)陰極放電的是氫離子，陽(yáng)極仍是氫氧根放電，相當(dāng)于此階段電解水，還要電解掉水的質(zhì)量為13.4g-11.6g=1.8g，電解這些水轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol，所以陰極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag、2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：Ag⁺+e^-=Ag、2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）根據(jù)（1）知陰極上生成Ag和氫氣，陽(yáng)極上只有氧氣生成，生成0.1molAg轉(zhuǎn)移0.1N_A個(gè)電子、生成1.8g水轉(zhuǎn)移0.2N_A電子，所以一共轉(zhuǎn)移電子0.3N_A個(gè)，故答案為：0.3N_A；
（3）電解過(guò)程中溶液中的氫離子減少了0.2mol，而氫氧根總共減少了0.3mol，所以最后溶液中c（H⁺）=0.1mol/1L=0.1mol/l，溶液pH=-lgc（H⁺）=-lg0.1=1，故答案為：1；
（4）根據(jù)（1）知，用Pt作電極電解AgNO₃溶液，陽(yáng)極上OH^-放電生成O₂，陰極上有Ag和氫氣生成，所以相當(dāng)于析出Ag₂O和水，根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質(zhì)即可使溶液恢復(fù)原狀，生成0.1molAg、1.8g水，根據(jù)Ag原子守恒得n（Ag₂O）=$\frac{1}{2}$n（Ag）=$\frac{1}{2}$×0.1mol=0.05mol，生成n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，
故答案為：0.05molAg₂O、0.1molH₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理，為高頻考點(diǎn)，明確析出物質(zhì)成分是解本題關(guān)鍵，注意要進(jìn)行過(guò)量計(jì)算，很多同學(xué)往往認(rèn)為溶液減少的質(zhì)量是氧化銀而導(dǎo)致錯(cuò)誤，為易錯(cuò)題．