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18.500mLKNO3和Cu(NO32的混合溶液中c(NO3-)為6.0mol•L-1,用石墨電極電解此溶液,當通電一段時間后,兩極均收到22.4L氣體(標準狀況),假定電解后溶液體積仍為500mL,下列說法正確的是(  )
A.原混合溶液中c(K+)為4mol/L
B.原溶液中c(Cu2+)為1mol/L
C.電解后溶液中c(H+)為8mol/L
D.電解后加入1molCu(OH)2可使溶液復原

分析 KNO3和Cu(NO32的混合溶液進行電解,根據(jù)兩極上的放電順序確定放電的離子,陽極上的電極反應式:4OH-→2H2O+O2↑+4e-,當產(chǎn)生22.4L即1mol(標準狀況)氧氣時,轉(zhuǎn)移電子是4mol,陰極上先發(fā)生電極反應:Cu2++2e-→Cu,然后是:2H++2e-→H2↑,在陰極上生成1mol的氫氣時,轉(zhuǎn)移電子是2mol,所以銅離子共得到電子是2mol,根據(jù)電子守恒結(jié)合兩極均收到22.4L氣體(標準狀況)進行計算.

解答 解:KNO3和Cu(NO32的混合溶液中,陽極上的電極反應式:4OH-→2H2O+O2↑+4e-,當產(chǎn)生22.4L即1mol(標準狀況)氧氣時,轉(zhuǎn)移電子是4mol,陰極上先發(fā)生電極反應:Cu2++2e-→Cu,然后是:2H++2e-→H2↑,在陰極上生成1mol的氫氣時,轉(zhuǎn)移電子是2mol,所以銅離子共得到電子是2mol,所以銅離子的物質(zhì)的量為1mol,所以c(Cu2+)=2mol/L.
A、根據(jù)c(Cu2+)=2mol/L,所以Cu(NO32的濃度是2mol/L,其中的c(NO3-)=4.0mol/L,但是總共的c(NO3-)=6.0mol/L,所以原混合溶液中硝酸鉀的濃度是2mol/L,所以c(K+)為2mol/L,故A錯誤;
B、KNO3和Cu(NO32的混合溶液中,陽極上的電極反應式:4OH-→2H2O+O2↑+4e-,當產(chǎn)生22.4L即1mol(標準狀況)氧氣時,轉(zhuǎn)移電子是4mol,陰極上先發(fā)生電極反應:Cu2++2e-→Cu,然后是:2H++2e-→H2↑,在陰極上生成1mol的氫氣時,轉(zhuǎn)移電子是2mol,所以銅離子共得到電子是2mol,所以銅離子的物質(zhì)的量為1mol,所以c(Cu2+)=2mol/L,故B錯誤;
C、陽極上的電極反應式:4OH-→2H2O+O2↑+4e-,當產(chǎn)生22.4L即1mol(標準狀況)氧氣時,轉(zhuǎn)移電子是4mol,消耗了氫氧根離子是4mol,陰極上發(fā)生了電極反應2H++2e-→H2↑,在陰極上生成1mol的氫氣時,轉(zhuǎn)移電子是2mol,消耗的氫離子是2mol,所以相當于溶液中含有2mol的氫離子,所以電解后溶液中,如果是忽略體積變化,則c(H+)=$\frac{2mol}{0.5L}$=4mol/L,但是體積是變化的,故C錯誤;
D、根據(jù)電解原理:出什么加什么,陽極上的電極反應式:4OH-→2H2O+O2↑+4e-,產(chǎn)生22.4L即1mol(標準狀況)氧氣,陰極上先發(fā)生電極反應:Cu2++2e-→Cu,然后是:2H++2e-→H2↑,在陰極上生成1mol的氫氣時,轉(zhuǎn)移電子是2mol,所以銅離子共得到電子是2mol,所以銅離子的物質(zhì)的量為1mol,產(chǎn)生氫氣1mol、氧氣1mol和金屬銅1mol,所以電解后加入1molCu(OH)2可使溶液復原,故D正確.
故選D.

點評 本題考查電解池的工作原理知識,注意離子的放電順序在解題中的應用以及電子守恒的思想的應用,屬于綜合知識的考查,難度不大.

練習冊系列答案
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