Question

把物質(zhì)的量均為0.1mol的AlCl₃、CuCl₂和H₂SO₄溶于水制成100mL的混合溶液，用石墨做電極電解，并收集兩電極所產(chǎn)生的氣體，一段時(shí)間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同．則
（1）兩個(gè)電極均可收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

L；
（2）電路中共轉(zhuǎn)移

 

mol電子；
（3）鋁元素最終的存在形式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：AlCl₃、CuCl₂和H₂SO₄溶于水制成的混合溶液，用石墨做電極電解，則陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，陽(yáng)極上發(fā)生電極反應(yīng)：Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，根據(jù)電子守恒和電極方程式進(jìn)行計(jì)算即可．

解答： 解：（1）陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，陽(yáng)極上發(fā)生電極反應(yīng)：Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，可知Cu²⁺全部反應(yīng)，Cu²⁺0.1mol，Cl^-反應(yīng)完全，在陰極上：Cu²⁺+2e^-=Cu，銅離子全部放電轉(zhuǎn)移電子是0.2mol，2H⁺+2e^-=H₂↑，（Cu²⁺全部反應(yīng)，H⁺開(kāi)始電解，這段相當(dāng)于電解HCl）
在陽(yáng)極上：Cl^--e^-=

1

2

Cl₂↑，氯離子全部放電轉(zhuǎn)移電子是0.5mol，產(chǎn)生氯氣是0.25mol；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂，設(shè)兩極上轉(zhuǎn)移電子是x，則0.25+

1

4

×（x-0.5）=

1

2

（x-0.2），解得x=0.9mol，兩個(gè)電極均可收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.5（0.9-0.2）mol×22.4L/mol=7.84L，
故答案為：7.84；
（2）由（1）分析可知電路中轉(zhuǎn)移的電子是0.9mol，故答案為：0.9；
（3）Al³⁺移向陰極，該電極上的電極反應(yīng)：陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，銅離子全部放電轉(zhuǎn)移電子是0.2mol，轉(zhuǎn)移電子0.9mol，則消耗氫離子0.7mol，原溶液中含有0.2molH⁺，消耗的OH^-0.4mol，相當(dāng)于多出來(lái)0.1molOH^-，Al³⁺0.1mol，OH^-0.1mol，所以溶液中以Al³⁺形式存在，還有Al（OH）₃沉淀，即鋁元素僅以鋁離子和Al（OH）₃的形式存在，
故答案為：Al³⁺ 和Al（OH）₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生電解池的工作原理知識(shí)，可以根據(jù)所學(xué)內(nèi)容來(lái)回答，難度較大．