Question

16．用初中電解水的實驗裝置電解水和重水（D₂O）組成的混合液，通電一段時間后，在兩極共收集到33.6L（標準狀況）氣體，總質量為18.5g，則混合氣體中H原子和D原子個數之比（　�。�

• A． 3：1
• B． 1：3
• C． 2：3
• D． 4：1

Answer 1

分析 電解水的方程式為2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，陽極得到氧氣，陰極得到H₂、D₂，由方程式知：氫氣和氧氣的體積之比為2：1，進而計算H₂、D₂的總物質的量、總質量，列方程計算各自物質的量，進而計算H原子和D原子個數之比．

解答 解：電解水的方程式為2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，陽極得到氧氣，陰極得到H₂、D₂，由方程式知：氫氣和氧氣的體積之比為2：1，故H₂、D₂的總體積為33.6L×$\frac{2}{3}$=22.4L，物質的量為$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，氧氣的體積為33.6L-22.4L=11.2L，氧氣的質量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×32g/mol=16g，則H₂、D₂的總質量為18.5g-16g=2.5g，
設H₂、D₂的物質的量分別為xmol、ymol，則：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=1}\\{2x+4y=2.5}\end{array}\right.$
解得x=0.75、y=0.25
故混合氣體中H原子和D原子個數之比為0.75mol：0.25mol=3：1，
故選A．

點評 本題以電解原理為載體，考查了混合物有關計算、物質的量的有關計算，難度不大，可以計算氫氣的平均摩爾質量，結合十字相乘法解答．