Question

16．用初中电解水的实验装置电解水和重水（D₂O）组成的混合液，通电一段时间后，在两极共收集到33.6L（标准状况）气体，总质量为18.5g，则混合气体中H原子和D原子个数之比（　　）

• A． 3：1
• B． 1：3
• C． 2：3
• D． 4：1

Answer 1

分析 电解水的方程式为2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，阳极得到氧气，阴极得到H₂、D₂，由方程式知：氢气和氧气的体积之比为2：1，进而计算H₂、D₂的总物质的量、总质量，列方程计算各自物质的量，进而计算H原子和D原子个数之比．

解答 解：电解水的方程式为2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，阳极得到氧气，阴极得到H₂、D₂，由方程式知：氢气和氧气的体积之比为2：1，故H₂、D₂的总体积为33.6L×$\frac{2}{3}$=22.4L，物质的量为$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，氧气的体积为33.6L-22.4L=11.2L，氧气的质量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×32g/mol=16g，则H₂、D₂的总质量为18.5g-16g=2.5g，
设H₂、D₂的物质的量分别为xmol、ymol，则：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=1}\\{2x+4y=2.5}\end{array}\right.$
解得x=0.75、y=0.25
故混合气体中H原子和D原子个数之比为0.75mol：0.25mol=3：1，
故选A．

点评 本题以电解原理为载体，考查了混合物有关计算、物质的量的有关计算，难度不大，可以计算氢气的平均摩尔质量，结合十字相乘法解答．