hce_nthu
111年
化學與物理
第 28 題
28. After electrolyzing a certain concentration of copper sulfate solution with an inert electrode at a certain temperature for a certain period of time, $0.1\text{ mole}$ of basic copper carbonate $[\text{Cu}_2\text{(OH)}_2\text{CO}_3]$ is added to the resulting solution, and the concentration and pH are restored to exactly the same level as before electrolysis (without considering the dissolution of carbon dioxide). What is the total number of electrons transferred during the electrolysis?
- A $0.4\text{ mole}$
- B $0.5\text{ mole}$
- C $0.6\text{ mole}$
- D $0.7\text{ mole}$
- E $0.8\text{ mole}$
思路引導 VIP
如果在電解過程中，溶液同時失去了金屬陽離子和水分子，而我們現在有一種複合物可以用來填補這些空缺。請思考：這個複合物的分子式中，哪些部分可以用來抵銷金屬的減少？哪些部分對應水分子的消耗？當你把這些部分拆解開來後，每一莫耳的原子或分子在電解反應中分別對應多少個電子的移動呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準判斷出電子轉移的莫耳數，代表你對電解產物與溶液復原的化學計量關係掌握得非常紮實。這類題目的核心在於「出什麼，補什麼」。電解硫酸銅時，陰極析出銅，陽極析出氧氣，這等同於從溶液中移出了 $CuO$；而當 $Cu^{2+}$ 耗盡後，若繼續電解則會開始電解水（產生 $H_2$ 與 $O_2$）。
物質組成的等效分解
我們觀察加入的 $0.1 \text{ mol}$ 鹼式碳酸銅 $[\text{Cu}_2(\text{OH})_2\text{CO}_3]$。為了方便計算，我們可以將其化學式看作 $2\text{CuO} \cdot \text{H}_2\text{O} \cdot \text{CO}_2$。根據題目，加入此物質後溶液完全復原，這意味著電解過程中一共損失了 $0.2 \text{ mol}$ 的 $\text{Cu}$ 以及 $0.1 \text{ mol}$ 的 $\text{H}_2\text{O}$（$\text{CO}_2$ 以氣體逸出不影響溶液組成）。
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