题目
用银电极来电解 (AgN)({{O)}_3} 水溶液,通电一定时间后,在阴极上有 0.078 g 的 (Ag)( (s) ) 析出。经分析知道阳极部含有水 23.14 g、AgNO3 0.236 g,已知原来所用溶液的浓度为每克水中溶有 AgNO3 0.00739 g,试分别计算 (A)({{g)}^+} 和 (NO)_3^- 的迁移数。
用银电极来电解 $\text{AgN}{{\text{O}}_3}$ 水溶液,通电一定时间后,在阴极上有 的 $\text{Ag}\left( \text{s} \right)$ 析出。经分析知道阳极部含有水 、,已知原来所用溶液的浓度为每克水中溶有 ,试分别计算 $\text{A}{{\text{g}}^+}$ 和 $\text{NO}_3^-$ 的迁移数。
题目解答
答案
$0.47$,$0.53$
解析
步骤 1:计算阴极析出的银的摩尔数
阴极析出的银的质量为 0.078 g,银的摩尔质量为 107.87 g/mol。因此,阴极析出的银的摩尔数为:
$$
n_{\text{Ag}} = \frac{0.078 \text{ g}}{107.87 \text{ g/mol}} = 0.000723 \text{ mol}
$$
步骤 2:计算阳极部的 AgNO3 摩尔数
阳极部含有 AgNO3 0.236 g,AgNO3 的摩尔质量为 169.87 g/mol。因此,阳极部的 AgNO3 摩尔数为:
$$
n_{\text{AgNO3}} = \frac{0.236 \text{ g}}{169.87 \text{ g/mol}} = 0.00139 \text{ mol}
$$
步骤 3:计算电解前的 AgNO3 摩尔数
电解前的溶液中,每克水中溶有 AgNO3 0.00739 g。阳极部含有水 23.14 g,因此电解前的 AgNO3 摩尔数为:
$$
n_{\text{AgNO3, 原始}} = \frac{23.14 \text{ g} \times 0.00739 \text{ g/g}}{169.87 \text{ g/mol}} = 0.00101 \text{ mol}
$$
步骤 4:计算迁移的 AgNO3 摩尔数
迁移的 AgNO3 摩尔数为电解前的 AgNO3 摩尔数减去阳极部的 AgNO3 摩尔数:
$$
n_{\text{AgNO3, 迁移}} = 0.00101 \text{ mol} - 0.00139 \text{ mol} = -0.00038 \text{ mol}
$$
步骤 5:计算迁移的 Ag+ 和 NO3- 的摩尔数
迁移的 Ag+ 和 NO3- 的摩尔数相等,均为迁移的 AgNO3 摩尔数的绝对值:
$$
n_{\text{Ag+}} = n_{\text{NO3-}} = 0.00038 \text{ mol}
$$
步骤 6:计算迁移数
迁移数为迁移的离子摩尔数与总迁移离子摩尔数的比值。总迁移离子摩尔数为迁移的 Ag+ 和 NO3- 的摩尔数之和:
$$
n_{\text{总}} = n_{\text{Ag+}} + n_{\text{NO3-}} = 0.00038 \text{ mol} + 0.00038 \text{ mol} = 0.00076 \text{ mol}
$$
迁移数为:
$$
t_{\text{Ag+}} = \frac{n_{\text{Ag+}}}{n_{\text{总}}} = \frac{0.00038 \text{ mol}}{0.00076 \text{ mol}} = 0.5
$$
$$
t_{\text{NO3-}} = \frac{n_{\text{NO3-}}}{n_{\text{总}}} = \frac{0.00038 \text{ mol}}{0.00076 \text{ mol}} = 0.5
$$
阴极析出的银的质量为 0.078 g,银的摩尔质量为 107.87 g/mol。因此,阴极析出的银的摩尔数为:
$$
n_{\text{Ag}} = \frac{0.078 \text{ g}}{107.87 \text{ g/mol}} = 0.000723 \text{ mol}
$$
步骤 2:计算阳极部的 AgNO3 摩尔数
阳极部含有 AgNO3 0.236 g,AgNO3 的摩尔质量为 169.87 g/mol。因此,阳极部的 AgNO3 摩尔数为:
$$
n_{\text{AgNO3}} = \frac{0.236 \text{ g}}{169.87 \text{ g/mol}} = 0.00139 \text{ mol}
$$
步骤 3:计算电解前的 AgNO3 摩尔数
电解前的溶液中,每克水中溶有 AgNO3 0.00739 g。阳极部含有水 23.14 g,因此电解前的 AgNO3 摩尔数为:
$$
n_{\text{AgNO3, 原始}} = \frac{23.14 \text{ g} \times 0.00739 \text{ g/g}}{169.87 \text{ g/mol}} = 0.00101 \text{ mol}
$$
步骤 4:计算迁移的 AgNO3 摩尔数
迁移的 AgNO3 摩尔数为电解前的 AgNO3 摩尔数减去阳极部的 AgNO3 摩尔数:
$$
n_{\text{AgNO3, 迁移}} = 0.00101 \text{ mol} - 0.00139 \text{ mol} = -0.00038 \text{ mol}
$$
步骤 5:计算迁移的 Ag+ 和 NO3- 的摩尔数
迁移的 Ag+ 和 NO3- 的摩尔数相等,均为迁移的 AgNO3 摩尔数的绝对值:
$$
n_{\text{Ag+}} = n_{\text{NO3-}} = 0.00038 \text{ mol}
$$
步骤 6:计算迁移数
迁移数为迁移的离子摩尔数与总迁移离子摩尔数的比值。总迁移离子摩尔数为迁移的 Ag+ 和 NO3- 的摩尔数之和:
$$
n_{\text{总}} = n_{\text{Ag+}} + n_{\text{NO3-}} = 0.00038 \text{ mol} + 0.00038 \text{ mol} = 0.00076 \text{ mol}
$$
迁移数为:
$$
t_{\text{Ag+}} = \frac{n_{\text{Ag+}}}{n_{\text{总}}} = \frac{0.00038 \text{ mol}}{0.00076 \text{ mol}} = 0.5
$$
$$
t_{\text{NO3-}} = \frac{n_{\text{NO3-}}}{n_{\text{总}}} = \frac{0.00038 \text{ mol}}{0.00076 \text{ mol}} = 0.5
$$