Question

10．恒溫25℃，將兩鉑電極插入含一定量NaCl的飽和食鹽水中進(jìn)行電解．通電一段時(shí)間后，陽極收集到2.5mol氣體，陰極收集到4.5mol氣體（均不考慮氣體的溶解或與溶液反應(yīng)的損失），要使電解后溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，應(yīng)加入（　　）

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

Answer 1

分析 用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，開始時(shí)陽極反應(yīng)式為2Cl^─-2e^-=Cl₂↑，陰極反應(yīng)式2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極生成4.5mol氫氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=4.5mol×2=9mol，如果陽極生成的氣體完全是氯氣，則陽極轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=2.5mol×2=5mol＜9mol，說明陽極還有OH^-放電生成O₂，設(shè)陽極生成氯氣物質(zhì)的量為xmol、氧氣物質(zhì)的量為ymol，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒得：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=2.5}\\{2x+4y=4.5mol×2}\end{array}\right.$
解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.5}\\{y=2}\end{array}\right.$
根據(jù)Cl原子守恒得析出n（HCl）=2n（Cl₂）=2×0.5mol=1mol，根據(jù)H原子守恒得反應(yīng)的n（H₂O）=2n（O₂）=2×2mol=4mol，根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質(zhì)能使溶液恢復(fù)原狀．

解答 解：用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，開始時(shí)陽極反應(yīng)式為2Cl^─-2e^-=Cl₂↑，陰極反應(yīng)式2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極生成4.5mol氫氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=4.5mol×2=9mol，如果陽極生成的氣體完全是氯氣，則陽極轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=2.5mol×2=5mol＜9mol，說明陽極還有OH^-放電生成O₂，設(shè)陽極生成氯氣物質(zhì)的量為xmol、氧氣物質(zhì)的量為ymol，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒得：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=2.5}\\{2x+4y=4.5mol×2}\end{array}\right.$
解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.5}\\{y=2}\end{array}\right.$
根據(jù)Cl原子守恒得析出n（HCl）=2n（Cl₂）=2×0.5mol=1mol，根據(jù)H原子守恒得反應(yīng)的n（H₂O）=2n（O₂）=2×2mol=4mol，根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質(zhì)能使溶液恢復(fù)原狀，
根據(jù)以上分析知，要使溶液恢復(fù)原狀需要加入HCl和水，m（HCl）=1mol×36.5g/mol=36.5g，m（H₂O）=4mol×18g/mol=72g，
108.5 g 33.6%的鹽酸中m（HCl）=108.5g×33.6%=36.5g，m（H₂O）=108.5g-36.5g=72g，
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，正確判斷陽極產(chǎn)物成分是解本題關(guān)鍵，注意轉(zhuǎn)移電子守恒的靈活運(yùn)用，題目難度中等．