- 原电池和电解池的工作原理
- 共168题
“8•12”天津港危化仓库爆炸,造成生命、财产的特大损失.据查危化仓库中存有大量的钠、钾、白磷(P4)、硝酸铵和氰化钠(NaCN).请回答下列问题:
15.钠、钾着火,下列可用来灭火的是 .
16.白磷有毒能和氯酸(HClO3)溶液发生反应生成一种常见的强酸和一种三元酸,氧化剂是 ,氧化产物是 ,1mol P4参加反应转移 mol电子。
17.钠电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题。
① 钠比锂活泼,用原子结构解释原因 。
②钠电池“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。写出该电池的正极反应: 。
18.N2O5是一种新型硝化剂,如右图所示装置可用于制备N2O5,则N2O5在电解池的 (填“阳极”或“阴极”) 区生成,其电极反应式为 。
正确答案
解析
Na、K均与水反应,燃烧生成的过氧化氢均与二氧化碳反应生成氧气,则钠、钾着火,可用细沙盖灭来灭火,故答案为:C
考查方向
解题思路
Na、K均与水反应,燃烧生成的过氧化氢均与二氧化碳反应生成氧气,则钠、钾着火,可用细沙盖灭来灭火
易错点
忽略水可与钠、钾等金属反应生成可燃易爆的H2
正确答案
HClO3或氯酸 H3PO4或磷酸
解析
该反应中,P元素化合价由0价变为+5价,Cl元素的化合价由+5价变为-1价,得电子化合价降低的反应物是氧化剂,是电子化合价升高的反应物是还原剂,还原剂对应的产物是氧化产物,所以HClO3是氧化剂,H3PO4是氧化产物;
若1molP4参加反应转移电子的物质的量=1mol×4×(5-0)=20mol
考查方向
解题思路
该反应中,P元素化合价由0价变为+5价,Cl元素的化合价由+5价变为-1价,得电子化合价降低的反应物是氧化剂,是电子化合价升高的反应物是还原剂,还原剂对应的产物是氧化产物;若1molP4参加反应转移电子的物质的量=1mol×4×(5-0)
易错点
电子转移的数目计算错误
正确答案
① 同主族元素,随着核电荷数增加,原子半径逐渐增大,金属性增强。② NiCl2 + 2e-= Ni +2Cl—
解析
①同一主族元素的原子,原子半径越大,金属活泼性越强,故钠比锂活泼
故答案为:同主族元素,随着核电荷数增加,原子半径逐渐增大,金属性增强
② ZEBRA电池的正极上发生得电子的还原反应,即NiCl2 + 2e-= Ni +2Cl—
故答案为:NiCl2 + 2e-= Ni +2Cl—
考查方向
解题思路
①同一主族元素的原子,原子半径越大,金属活泼性越强
②原电池的正极上发生得电子的还原反应
易错点
电极方程式书写中电荷不守恒
正确答案
阳极 N2O4+2HNO3﹣2e﹣=2H++2N2O5
解析
电解池中生成N2O5的电极发生氧化反应,N2O4被氧化,电极方程式为:N2O4+2HNO3﹣2e﹣=2H++2N2O5
故答案为N2O4+2HNO3﹣2e﹣=2H++2N2O5
考查方向
解题思路
电解池中生成N2O5的电极发生氧化反应,N2O4被氧化
易错点
电解池阴阳极判断失误
铁、钴(Co)、镍(Ni)是同族元素,都是较活泼的金属,它们的化合物在工业上有重要的应用.
36.草酸钴(CoC₂O₄)是一种难溶于水的浅粉红色粉末,通常用硫酸钴溶液和草酸铵溶液反应制得,写出该反应的离子方程式:
37.现将含0.5mol FeCl3的溶液和含0.5mol KSCN的溶液混合,混合后溶液体积为1L,已知溶液存在平衡:Fe3++SCN- Fe(SCN)2+(忽略其它过程)。平衡浓度c[Fe(SCN)2+]与温度T的关系如图1所示:则该反应△H 0(填“>”或“<”),温度为T1时,反应在5秒钟时达到平衡,平衡c[Fe(SCN)2+]=0.45mol /L,求达到平衡时的平均反应速率v(SCN-)= mol·L-1·S-1 ,该温度下的Fe3+的平衡转化率为 ,该温度下反应的平衡常数为 。
38.已知某溶液中,Co2+、Ni2+的浓度分别为0.60mol/L和1.2mol/L,取一定量的该溶液,向其中滴加NaOH溶液,当Co(OH)2开始沉淀时,溶液中的值等于 .(取两位有效数字)
(已知Ksp[Co(OH)2]=6.0×10﹣15,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10﹣15)
39.古代铁器(埋藏在地下)在严重缺氧的环境中,仍然锈蚀严重(电化学腐蚀)。原因是一种叫做硫酸盐还原菌的细菌,能提供正极反应的催化剂,每48g电转移电子数为2.408×1024,该反应放出的能量供给细菌生长、繁殖之需。
①写出该电化学腐蚀的正极反应的电极反应式:
②文物出土前,铁器表面的腐蚀产物可能有(写化学式)
正确答案
C₂O₄2— + Co2+ = CoC₂O₄↓
解析
硫酸钴溶液和草酸铵溶液发生复分解反应生成难容的草酸钴,根据原子守恒和电荷守恒,有C₂O₄2— + Co2+ = CoC₂O₄↓;
故答案为:C₂O₄2— + Co2+ = CoC₂O₄↓;
考查方向
解题思路
硫酸钴溶液和草酸铵溶液发生复分解反应生成难容的草酸钴,根据原子守恒和电荷守恒书写离子方程式
易错点
复分解反应书写方法未掌握
正确答案
< 0.09 90% 180 L·mol -1
解析
根据平衡移动原理可知,升高温度平衡向吸热的方向移动,据此图可知,升高温度c(Fe(SCN)2+)的值减小,所以△H<0,反应在5S钟时达到平衡,平衡时c(Fe(SCN)2+)=0.45mol/L,则达到平衡时的平均反应速率v(SCN-)= v(Fe(SCN)2+)==0.09
,参加反应的Fe3+的物质的量为0.45mol,所以Fe3+的转化率=
=90%,平衡时各物质的浓度为c(Fe3+)= c(SCN-)=0.05mol/L,c(Fe(SCN)2+)=0.45mol/L,,所以平衡常数K=180
故答案为:< 0.09 90% 180 L·mol -1
考查方向
解题思路
根据平衡移动原理可知,升高温度平衡向吸热的方向移动,据此可判断反应的△H;根据计算反应速率,转化率=
,平衡常数等于生成物浓度的系数次幂之积除以反应物浓度的系数次幂之积,据此解答本题
易错点
不会使用三短法进行基本计算
正确答案
3.0
解析
Ksp[Co(OH)2]=6.0×10﹣15,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10﹣15,对于同种类型的沉淀Ksp越小,越难溶,则在低价氢氧化钠溶液的过程中,二价镍离子先沉淀,Ni2++2OH-=Ni(OH)2↓,当Co2+开始沉淀是,溶液中存在两个溶解平衡:Co(OH)2= Co2++2OH-,Ni(OH)2= Ni2++2OH-,根据Ksp[Co(OH)2]计算出此时溶液中氢氧根离子浓度则溶液中剩下的镍离子浓度
溶液中
=3.0
故答案为:3.0
[来源:学+科39.古代铁器(埋藏在地下)在严重缺氧的环境中,仍然锈蚀严重(电化学腐蚀)。原因是一种叫做硫酸盐还原菌的细菌,能提供正极反应的催化剂,每48gSO放电转移电子数为2.408×1024,该反应放出的能量供给细菌生长、繁殖之需。
①写出该电化学腐蚀的正极反应的电极反应式: 。
②文物出土前,铁器表面的腐蚀产物可能有(写化学式) 。
根据题意可知,正极:SO42-+8e-+ 4H2O=S2-+8OH- ,负极:Fe-2e-=Fe2+ ,两极产物相遇,生成Fe (OH)2 ; FeS。
故答案为:①SO+8e-+4H2O===S2-+8OH- ; ②Fe(OH)2,FeS
考查方向
解题思路
Ksp[Co(OH)2]=6.0×10﹣15,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10﹣15,对于同种类型的沉淀Ksp越小,越难溶,则在低价氢氧化钠溶液的过程中,二价镍离子先沉淀,Ni2++2OH-=Ni(OH)2↓,当Co2+开始沉淀是,溶液中存在两个溶解平衡:Co(OH)2= Co2++2OH-,Ni(OH)2= Ni2++2OH-,根据Ksp[Co(OH)2]计算出此时溶液中氢氧根离子浓度,则可计算出此时溶液中剩下的镍离子浓度,最终计算出的值
根据题意可知,正极:SO42-+8e-+ 4H2O=S2-+8OH- ,负极:Fe-2e-=Fe2+ ,两极产物相遇,生成Fe (OH)2 ; FeS。
易错点
不会利用溶度积进行基本计算
电化学腐蚀原理不明确
正确答案
①+8e-+4H2O===S2-+8OH-; ②Fe(OH)2,FeS
解析
根据题意可知,正极:SO42-+8e-+ 4H2O=S2-+8OH-,负极:Fe-2e-=Fe2+,两极产物相遇,生成Fe(OH)2 ; FeS。
考查方向
原电池电极反应的书写
解题思路
根据题意可知,正极:SO42-+8e-+ 4H2O=S2-+8OH-,负极:Fe-2e-=Fe2+,两极产物相遇,生成Fe(OH)2 ; FeS。
易错点
电化学腐蚀原理不明确
13.用如图所示装置处理含NO3—的酸性工业废水,某电极反应式2NO3—+12H++10e-=N2+6H2O,则下列说法错误的是
正确答案
解析
A、A为阳极,氢氧根离子在阳极放电生成氧气,故A正确;
B、A为阳极,水电离出来的氢氧根离子在阳极放电生成氢离子,氢离子从质子交换膜左侧向右侧移动,故B正确;
C、阳极电极反应式为4OH--4e-=O2+2H2O,阴极电极反应式为2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O,转移20mol电子时,阳极生成20mol氢离子,而阴极反应24mol氢离子,氢离子浓度减小,pH增大,故C错误;
D、据电极反应式,阳极电极反应式为4OH--4e-=O2+2H2O,阴极电极反应式为2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O,电解池阴极生成5.6g N2,转移电子物质的量为:;每有2mol水电解转移4mol电子,则阳极被电解的水的质量为1mol×18g/mol=18g,故D正确;
故本题选择C
考查方向
解题思路
据电极反应式为2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O,可知,该反应为还原反应,为阴极反应式,废水在B极反应,说明B为阴极;A为阳极,氢氧根离子在阳极放电生成氧气和氢离子,据电子守恒和原子守恒解答.
易错点
无法判断电解池阴阳极
知识点
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