Question

18．500mLKNO₃和Cu（NO₃）₂的混合溶液中c（NO₃^-）为6.0mol•L^-1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收到22.4L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（　　）

• A． 原混合溶液中c（K⁺）为4mol/L
• B． 原溶液中c（Cu²⁺）为1mol/L
• C． 电解后溶液中c（H⁺）为8mol/L
• D． 电解后加入1molCu（OH）₂可使溶液复原

Answer 1

分析 KNO₃和Cu（NO₃）₂的混合溶液进行电解，根据两极上的放电顺序确定放电的离子，阳极上的电极反应式：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，当产生22.4L即1mol（标准状况）氧气时，转移电子是4mol，阴极上先发生电极反应：Cu²⁺+2e^-→Cu，然后是：2H⁺+2e^-→H₂↑，在阴极上生成1mol的氢气时，转移电子是2mol，所以铜离子共得到电子是2mol，根据电子守恒结合两极均收到22.4L气体（标准状况）进行计算．

解答 解：KNO₃和Cu（NO₃）₂的混合溶液中，阳极上的电极反应式：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，当产生22.4L即1mol（标准状况）氧气时，转移电子是4mol，阴极上先发生电极反应：Cu²⁺+2e^-→Cu，然后是：2H⁺+2e^-→H₂↑，在阴极上生成1mol的氢气时，转移电子是2mol，所以铜离子共得到电子是2mol，所以铜离子的物质的量为1mol，所以c（Cu²⁺）=2mol/L．
A、根据c（Cu²⁺）=2mol/L，所以Cu（NO₃）₂的浓度是2mol/L，其中的c（NO₃^-）=4.0mol/L，但是总共的c（NO₃^-）=6.0mol/L，所以原混合溶液中硝酸钾的浓度是2mol/L，所以c（K⁺）为2mol/L，故A错误；
B、KNO₃和Cu（NO₃）₂的混合溶液中，阳极上的电极反应式：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，当产生22.4L即1mol（标准状况）氧气时，转移电子是4mol，阴极上先发生电极反应：Cu²⁺+2e^-→Cu，然后是：2H⁺+2e^-→H₂↑，在阴极上生成1mol的氢气时，转移电子是2mol，所以铜离子共得到电子是2mol，所以铜离子的物质的量为1mol，所以c（Cu²⁺）=2mol/L，故B错误；
C、阳极上的电极反应式：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，当产生22.4L即1mol（标准状况）氧气时，转移电子是4mol，消耗了氢氧根离子是4mol，阴极上发生了电极反应2H⁺+2e^-→H₂↑，在阴极上生成1mol的氢气时，转移电子是2mol，消耗的氢离子是2mol，所以相当于溶液中含有2mol的氢离子，所以电解后溶液中，如果是忽略体积变化，则c（H⁺）=$\frac{2mol}{0.5L}$=4mol/L，但是体积是变化的，故C错误；
D、根据电解原理：出什么加什么，阳极上的电极反应式：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，产生22.4L即1mol（标准状况）氧气，阴极上先发生电极反应：Cu²⁺+2e^-→Cu，然后是：2H⁺+2e^-→H₂↑，在阴极上生成1mol的氢气时，转移电子是2mol，所以铜离子共得到电子是2mol，所以铜离子的物质的量为1mol，产生氢气1mol、氧气1mol和金属铜1mol，所以电解后加入1molCu（OH）₂可使溶液复原，故D正确．
故选D．

点评 本题考查电解池的工作原理知识，注意离子的放电顺序在解题中的应用以及电子守恒的思想的应用，属于综合知识的考查，难度不大．