Question

把物质的量均为0.1mol的AlCl₃、CuCl₂和H₂SO₄溶于水制成100ml的混合溶液，用石墨做电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同．则下列描述正确的是（　　）

A．阴极质量增加3.2g

B．阳极得到的气体中有O₂且其物质的量为0.35mol

C．电路中共转移0.9mol电子

D．铝元素以Al（OH）₃的形式存在

Answer 1

分析：AlCl₃、CuCl₂和H₂SO₄溶于水制成的混合溶液，用石墨做电极电解，则阴极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，阳极上发生电极反应：Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，根据电子守恒和电极方程式进行计算即可．

解答：解：阴极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，阳极上发生电极反应：Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，可知Cu²⁺全部反应，Cu²⁺0.1mol，Cl^-反应完全，
Cu²⁺+2e^-=Cu
0.1 0.2  0.1
Cl^--e^-=

1

2

Cl₂↑
0.5 0.5  0.25
2H⁺+2e^-=H₂↑，（Cu²⁺全部反应，H⁺开始电解，这段相当于电解HCl）
0.3    0.15
剩下的就是电解水了，2H⁺+2e^-=H₂↑，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂，也就是每转移4mol电子，H₂产生2mol，O₂产生1mol，由于阳极产生0.25molCl₂，阴极产生0.15molH₂，所以电解水应转移0.4mol
2H⁺+2e^-=H₂↑
0.4 0.4  0.2
4OH^--4e^-=2H₂O+O₂
0.4  0.4     0.1
A、阴极上金属铜会析出，质量增加值为6.4g，故A错误；
B、阳极得到的气体中有O₂且其物质的量为1.1mol，故B错误；
C、总共转移0.5mol+0.4mol=0.9mol，故C正确；
D、Al³⁺在阴极，2H⁺+2e^-=H₂↑
              0.7     0.35
消耗氢离子0.7mol，原溶液中0.2molH⁺，消耗的OH^-0.4mol，相当于多出来0.1molOH^-，Al³⁺0.1mol，OH^-0.1mol，所以溶液中以Al³⁺形式存在，还有Al（OH）₃沉淀，即铝元素仅以铝离子和Al（OH）₃的形式存在，故D错误．
故选：A．

点评：本题考查学生电解池的工作原理知识，可以根据所学内容来回答，难度较大．