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
（1）两个电极均可收集到的气体在标准状况下的体积为

 

L；
（2）电路中共转移

 

mol电子；
（3）铝元素最终的存在形式为

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

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：（1）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，在阴极上：Cu²⁺+2e^-=Cu，铜离子全部放电转移电子是0.2mol，2H⁺+2e^-=H₂↑，（Cu²⁺全部反应，H⁺开始电解，这段相当于电解HCl）
在阳极上：Cl^--e^-=

1

2

Cl₂↑，氯离子全部放电转移电子是0.5mol，产生氯气是0.25mol；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂，设两极上转移电子是x，则0.25+

1

4

×（x-0.5）=

1

2

（x-0.2），解得x=0.9mol，两个电极均可收集到的气体在标准状况下的体积为0.5（0.9-0.2）mol×22.4L/mol=7.84L，
故答案为：7.84；
（2）由（1）分析可知电路中转移的电子是0.9mol，故答案为：0.9；
（3）Al³⁺移向阴极，该电极上的电极反应：阴极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，铜离子全部放电转移电子是0.2mol，转移电子0.9mol，则消耗氢离子0.7mol，原溶液中含有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，
故答案为：Al³⁺ 和Al（OH）₃．

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．