题目
【单选题】在KOH水溶液中,使用二个铂电极进行水的电解,当析出1mol氢气和0.5mol氧气时,理论上需要通过的电量是()A. 1.0FB. 1.5FC. 2FD. 4F
【单选题】在KOH水溶液中,使用二个铂电极进行水的电解,当析出1mol氢气和0.5mol氧气时,理论上需要通过的电量是()
A. 1.0F
B. 1.5F
C. 2F
D. 4F
题目解答
答案
C. 2F
解析
考查要点:本题主要考查电解反应中电量的计算,涉及法拉第电解定律的应用。
解题核心思路:
- 确定电解反应的总方程式,明确各产物的物质的量关系;
- 分析电极反应,计算每生成1mol气体对应的电子转移量;
- 利用法拉第常数,结合题目中给出的气体物质的量,计算总电量。
破题关键点:
- 总反应式为 $2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{电解}} 2\text{H}_2 + \text{O}_2$,生成2mol H₂和1mol O₂需转移4mol电子;
- 题目中生成1mol H₂和0.5mol O₂,对应总反应式的一半,因此总电子转移量为 $4 \, \text{mol} \times 0.5 = 2 \, \text{mol}$。
步骤1:写出电解水的总反应式
总反应式为:
$2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{电解}} 2\text{H}_2 + \text{O}_2$
每生成2mol H₂和1mol O₂,需转移4mol电子(阳极产生1mol O₂需4mol电子,阴极产生2mol H₂需4mol电子)。
步骤2:计算题目中气体对应的反应比例
题目中生成1mol H₂和0.5mol O₂,是总反应式中物质的量的 一半(即 $\frac{1}{2}$ 倍)。因此,总电子转移量为:
$4 \, \text{mol} \times \frac{1}{2} = 2 \, \text{mol}.$
步骤3:计算总电量
根据法拉第定律,电量 $Q = n \times F$,其中 $n$ 为电子的物质的量,$F$ 为法拉第常数。
代入数据:
$Q = 2 \, \text{mol} \times F = 2F.$