Question

10．恒温25℃，将两铂电极插入含一定量NaCl的饱和食盐水中进行电解．通电一段时间后，阳极收集到2.5mol气体，阴极收集到4.5mol气体（均不考虑气体的溶解或与溶液反应的损失），要使电解后溶液恢复到原状态，应加入（　　）

• A． 4.5 mol HCl
• B． 2.5 mol H₂O
• C． 108.5 g 33.6%的盐酸
• D． 145 g 50.3%的盐酸

Answer 1

分析 用惰性电极电解饱和食盐水时，开始时阳极反应式为2Cl^─-2e^-=Cl₂↑，阴极反应式2H⁺+2e^-=H₂↑，阴极生成4.5mol氢气转移电子物质的量=4.5mol×2=9mol，如果阳极生成的气体完全是氯气，则阳极转移电子物质的量=2.5mol×2=5mol＜9mol，说明阳极还有OH^-放电生成O₂，设阳极生成氯气物质的量为xmol、氧气物质的量为ymol，结合转移电子守恒得：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=2.5}\\{2x+4y=4.5mol×2}\end{array}\right.$
解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.5}\\{y=2}\end{array}\right.$
根据Cl原子守恒得析出n（HCl）=2n（Cl₂）=2×0.5mol=1mol，根据H原子守恒得反应的n（H₂O）=2n（O₂）=2×2mol=4mol，根据“析出什么加入什么”原则加入物质能使溶液恢复原状．

解答 解：用惰性电极电解饱和食盐水时，开始时阳极反应式为2Cl^─-2e^-=Cl₂↑，阴极反应式2H⁺+2e^-=H₂↑，阴极生成4.5mol氢气转移电子物质的量=4.5mol×2=9mol，如果阳极生成的气体完全是氯气，则阳极转移电子物质的量=2.5mol×2=5mol＜9mol，说明阳极还有OH^-放电生成O₂，设阳极生成氯气物质的量为xmol、氧气物质的量为ymol，结合转移电子守恒得：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=2.5}\\{2x+4y=4.5mol×2}\end{array}\right.$
解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.5}\\{y=2}\end{array}\right.$
根据Cl原子守恒得析出n（HCl）=2n（Cl₂）=2×0.5mol=1mol，根据H原子守恒得反应的n（H₂O）=2n（O₂）=2×2mol=4mol，根据“析出什么加入什么”原则加入物质能使溶液恢复原状，
根据以上分析知，要使溶液恢复原状需要加入HCl和水，m（HCl）=1mol×36.5g/mol=36.5g，m（H₂O）=4mol×18g/mol=72g，
108.5 g 33.6%的盐酸中m（HCl）=108.5g×33.6%=36.5g，m（H₂O）=108.5g-36.5g=72g，
故选C．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，正确判断阳极产物成分是解本题关键，注意转移电子守恒的灵活运用，题目难度中等．