Question

20．物質的量均為0.1mol的A1C1₃、CuC1₂和H₂SO₄溶于水制成100mL的混合溶液，用石墨作電極電解，并收集兩電極所產生的氣體，一段時間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同，則下列描述正確的是（　　）

• A． 電路中共轉移0.7mol電子
• B． 陰極得到的氣體物質的量為0.35mol
• C． 陰極質量增加3.2g
• D． 鋁元素以A1（OH）₃的形式存在

Answer 1

分析 混合溶液中陽極上Cl^-先放電生成Cl₂，然后OH^-放電生成O₂，陰極上Cu²⁺先放電生成Cu，然后H⁺放電生成H₂，
溶液中根據Cl原子守恒得n（Cl^-）=3n（AlCl₃）+2n（CuCl₂）=0.1mol×（3+2）=0.5mol，根據Cu原子守恒得n（Cu²⁺）=n（CuCl₂）=0.1mol；
用石墨作電極電解，并收集兩電極所產生的氣體，一段時間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同，說明兩個電極上生成氣體物質的量相等，
因為每個氯離子失去一個電子、每個氫離子得到一個電子，所以要使兩個電極得到相同物質的量的氣體，陽極上應該還有氧氣生成，
設生成氣體總物質的量為xmol，
根據轉移電子守恒得0.5mol×1+（x-0.25）mol×4=0.1mol×2+2xmol，
x=0.35；
A．根據陽極上生成氣體與轉移電子關系計算轉移電子物質的量；
B．根據以上分析確定陰極上生成氣體物質的量；
C．陰極上質量增加量為Cu的質量；
D．電解后溶液呈酸性．

解答 解：混合溶液中陽極上Cl^-先放電生成Cl₂，然后OH^-放電生成O₂，陰極上Cu²⁺先放電生成Cu，然后H⁺放電生成H₂，溶液中根據Cl原子守恒得n（Cl^-）=3n（AlCl₃）+2n（CuCl₂）=0.1mol×（3+2）=0.5mol，根據Cu原子守恒得n（Cu²⁺）=n（CuCl₂）=0.1mol；
用石墨作電極電解，并收集兩電極所產生的氣體，一段時間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同，說明兩個電極上生成氣體物質的量相等，
因為每個氯離子失去一個電子、每個氫離子得到一個電子，所以要使兩個電極得到相同物質的量的氣體，陽極上應該還有氧氣生成，
設生成氣體總物質的量為xmol，
根據轉移電子守恒得0.5mol×1+（x-0.25）mol×4=0.1mol×2+2xmol，
x=0.35；
A．轉移電子物質的量=0.5mol×1+（0.35-0.25）mol×4=0.9mol，故A錯誤；
B．根據以上分析知，陰極上生成氣體物質的量為0.35mol，故B正確；
C．陰極上質量增加量為Cu的質量，根據Cu原子守恒得n（Cu）=n（CuCl₂）=0.1mol，m（Cu）=0.1mol×64g/mol=6.4g，故C錯誤；
D．陽極上第一段電解生成氯氣、第二段電解生成氧氣，陰極上第一段電解生成Cu、第二段電解生成氫氣，所以相當于第一段電解氯化銅、第二段電解HCl、第三段電解H₂O，電解后溶液呈酸性，鋁元素以鋁離子存在，故D錯誤；
故選B．

點評 本題以電解原理為載體考查混合物的有關計算，明確各個電極上放電離子順序是解本題關鍵，知道整個過程相當于電解氯化銅、電解HCl、電解水三個階段，題目難度中等．