用惰性电极电解100mL4mol•L-1的CuSO4溶液，一定时间后在阳极收集到1.12L气体，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中的Fe2+浓度为（设溶液的体积不变，反应前后均为标准状况

Question

用惰性电极电解100mL 4mol•L^-1的CuSO₄溶液，一定时间后在阳极收集到1.12L气体，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中的Fe²⁺浓度为（设溶液的体积不变，反应前后均为标准状况）（　　）
A. 2.7mol•L^-1
B. 3mol•L^-1
C. 4mol•L^-1
D. 1mol•L^-1

Answer 1

阳极反应式为：2H₂O-4e^-=4H⁺+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：
总的反应式为：2CuSO₄+2H₂O(通电.)/()2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，
            2                       1       2
            0.1mol               0.05mol    0.1mol
故电解后溶液中生成的H₂SO₄的物质的量为0.1mol，
电解后溶液中硫酸铜的物质的量为0.1L×4mol•L^-1-0.1mol=0.3mol，
硫酸与铁反应生成硫酸亚铁，反应方程式为H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑，故0.1molH₂SO₄生成FeSO₄的物质的量为：0.1mol，
硫酸铜与铁反应生成硫酸亚铁，反应方程式为Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，故0.3mol硫酸铜生成FeSO₄的物质的量为0.3mol，
反应后溶液中Fe²⁺的物质的量为0.3mol+0.1mol=0.4mol，反应后溶液中Fe²⁺浓度为(0.4mol)/(0.1L)=4mol/L，
故选C．