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18.500mLKNO3和Cu(NO32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

分析 KNO3和Cu(NO32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(NO32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(NO32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(NO32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.

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