
通以相等的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价为+1)溶液,若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银) ∶n(硝酸亚汞)=2∶1,则下列叙述正确的是 [ ] A. 在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n(银) ∶n(汞)=2∶1 B. 在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等 C. 硝酸亚汞的化学式为HgNO3 D. 硝酸亚汞的化学式为Hg2(NO3)2
电解硝酸银和硝酸亚汞溶液时,相同电量下被还原的硝酸银与硝酸亚汞物质的量之比为2:1,这揭示了亚汞离子的特殊结构。银离子(Ag⁺)还原为Ag需得1个电子,而亚汞离子实际以双原子形式Hg₂²⁺存在,还原为Hg需得2个电子。当通过电量相等时,硝酸银与硝酸亚汞的物质的量之比为2:1,恰好对应Ag⁺与Hg₂²⁺的电子转移数(2×1=1×2),这证明硝酸亚汞的化学式为Hg₂(NO₃)₂。
选项分析:
A错误:阴极产物物质的量之比为n(Ag):n(Hg)=2:1(2mol Ag⁺得2mol电子生成2mol Ag,1mol Hg₂²⁺得2mol电子生成2mol Hg),实际应为1:1。
B错误:阳极均为水电离出的OH⁻放电生成O₂,相同电量下产物量相等。
C错误:亚汞离子是双原子Hg₂²⁺而非单原子Hg⁺,硝酸亚汞化学式不可能为HgNO₃。
D正确:Hg₂²⁺与NO₃⁻结合形成Hg₂(NO₃)₂,符合电荷守恒与亚汞离子的结构特性。
这一现象印证了亚汞离子“双原子簇”的特殊性——它既不同于Ag⁺的单原子结构,也不同于Hg²⁺的二价态,而是在+1价与双原子稳定性之间找到了独特的存在方式。为什么Hg₂²⁺会形成这种“抱团”结构?这与其6s²惰性电子对效应导致的成键特性密切相关,而这种结构又直接决定了它在电解反应中的行为差异。