1.在298.15K及标准压力下,采用惰性电极电解水制氢。如恒定电流为1A时通电-|||-10min,假定电流效率为100%时可制得氢气的体积为多少?(假定气体为理想气体)

考查要点：本题主要考查法拉第电解定律和理想气体状态方程的应用，涉及电化学反应中电荷量与物质的量的关系，以及气体体积的计算。

解题核心思路：

1. 法拉第定律：通过电流、时间计算电荷量，结合电化学反应的电子转移数，求出氢气的物质的量。
2. 理想气体状态方程：利用温度、压力和氢气的物质的量，计算气体体积。

破题关键点：

• 确定电化学反应的电子转移数：电解水生成氢气的反应中，每生成1 mol H₂需要转移2 mol电子。
• 单位换算：注意时间单位转换（分钟→秒），以及体积单位（立方米→立方分米）。

步骤1：计算电荷量

根据电流公式 $Q = I \cdot t$，代入 $I = 1 \, \text{A}$，$t = 10 \, \text{min} = 600 \, \text{s}$：
$Q = 1 \times 600 = 600 \, \text{C}$

步骤2：计算氢气的物质的量

根据法拉第定律 $n = \dfrac{Q}{zF}$，其中 $z = 2$（每生成1 mol H₂转移2 mol电子），$F = 96500 \, \text{C/mol}$：
$n_{\text{H}_2} = \dfrac{600}{2 \times 96500} = 0.00311 \, \text{mol}$

步骤3：计算氢气体积

根据理想气体状态方程 $PV = nRT$，变形得 $V = \dfrac{nRT}{P}$，代入 $n = 0.00311 \, \text{mol}$，$R = 8.314 \, \text{J/(mol·K)}$，$T = 298.15 \, \text{K}$，$P = 100 \, \text{kPa} = 100000 \, \text{Pa}$：
$V = \dfrac{0.00311 \times 8.314 \times 298.15}{100000} \approx 7.7 \times 10^{-5} \, \text{m}^3$

步骤4：单位换算

将立方米转换为立方分米（$1 \, \text{m}^3 = 1000 \, \text{dm}^3$）：
$V = 7.7 \times 10^{-5} \times 1000 = 0.077 \, \text{dm}^3$