- 电化学基础
- 共22819题
如右图所示Cu-Zn原电池,下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、Cu-Zn-稀硫酸原电池放电时,较活泼的金属锌作负极,负极上失电子发生氧化反应,故A错误.
B、较不活泼的金属铜作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,故B错误.
C、电子从负极锌片沿导线流向正极铜片,故C错误.
D、该原电池放电时,溶液中氢离子从铜片获得电子被还原成氢原子,最后得到氢气,故D正确.
故选D.
由铜-锌-稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的pH将( )
正确答案
解析
锌、铜和稀硫酸构成原电池,锌易失电子发生氧化反应而作负极,铜作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,所以电池反应式为Zn+2H+=H2↑+Zn2+,随着反应的进行,氢离子浓度逐渐减小,则溶液的酸性逐渐减小,pH将逐渐变大.
故选C.
Mg-H2O2电池是一种新型的海水电池.该电池以海水为电解质溶液,结构如图一所示.
(1)该电池工作时,Mg电极作______极,石墨电极上的电极反应式为______,电池工作时,______ (填离子符号)会穿过阴离子交换膜向______ 极移动
(2)臭氧(O3)是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等,可由臭氧发生器电解稀硫酸制得.结构如图二所示.
①图中阴极为______(填“A”或“B”),其电极反应式为______.
②若C处通入O2,则A极的电极反应式为______.
③若用Mg-H2O2电池做电解电源,C处不通入O2,D、E处分别收集到26.88L和有11.2L气体(标准状况),则E处收集的气体中O3所占的体积分数为______.(忽略O3的分解);此时,通过电池中阴离子交换膜的离子的物质的量为______.
正确答案
解:(1)该原电池中,Mg易失电子作负极、石墨作正极,正极上双氧水得电子生成氢氧根离子,电极反应式为H2O2+2e-=2OH-,阴离子交换膜只能阴离子通过,所以放电时,电解质溶液中阴离子OH- 向负极移动,故答案为:负;H2O2+2e-=2OH-;OH-; 负(Mg);
(2)①电解稀硫酸时,E电极上氧气或臭氧,则B电极是阳极,所以A电极是阴极,阴极上氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,故答案为:A;2H++2e-=H2↑;
②若C处通入O2,则A极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为4H++4e-+O2=2H2O,故答案为:4H++4e-+O2=2H2O;
③D处收集气体的物质的量==1.2mol,E处收集气体的物质的量=
=0.5mol,
设生成氧气的物质的量为xmol、生成臭氧物质的量为ymol,结合转移电子相等得
,
相同条件下,臭氧的物质的量分数等于其体积分数,所以×100%=40%,
阳极上电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O、6OH--6e-=O3↑+3H2O,通过阴离子交换膜的物质的量和放电氢氧根离子的物质的量相等=4n(O2)+6n(O3)=0.3mol×4+0.6mol×2=2.4mol,
故答案为:40%;2.4mol.
解析
解:(1)该原电池中,Mg易失电子作负极、石墨作正极,正极上双氧水得电子生成氢氧根离子,电极反应式为H2O2+2e-=2OH-,阴离子交换膜只能阴离子通过,所以放电时,电解质溶液中阴离子OH- 向负极移动,故答案为:负;H2O2+2e-=2OH-;OH-; 负(Mg);
(2)①电解稀硫酸时,E电极上氧气或臭氧,则B电极是阳极,所以A电极是阴极,阴极上氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,故答案为:A;2H++2e-=H2↑;
②若C处通入O2,则A极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为4H++4e-+O2=2H2O,故答案为:4H++4e-+O2=2H2O;
③D处收集气体的物质的量==1.2mol,E处收集气体的物质的量=
=0.5mol,
设生成氧气的物质的量为xmol、生成臭氧物质的量为ymol,结合转移电子相等得
,
相同条件下,臭氧的物质的量分数等于其体积分数,所以×100%=40%,
阳极上电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O、6OH--6e-=O3↑+3H2O,通过阴离子交换膜的物质的量和放电氢氧根离子的物质的量相等=4n(O2)+6n(O3)=0.3mol×4+0.6mol×2=2.4mol,
故答案为:40%;2.4mol.
综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义.
(1)Li4SiO4可用于富集得到高浓度CO2.原理是:在500℃,低浓度CO2与Li4SiO4接触后生成两种锂盐;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出高浓度CO2,Li4SiO4再生.700℃时反应的化学方程式为______.
(2)固体氧化物电解池(SOEC)用于高温共电解CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO+H2),又可实现CO2的减排,其工作原理如图1.
①b为电源的______(填“正极”或“负极”).
②写出电极c发生的电极反应式:______、______.
(3)电解生成的合成气在催化剂作用下发生如下反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).对此反应进行如下研究:某温度下在一恒压容器中分别充入1.2mol CO和1mol H2,达到平衡时容器体积为2L,且含有0.4mol CH3OH(g),则该反应平衡常数值为______,此时向容器中再通入0.35mol CO气体,则此平衡将______(填“向正反应方向”“不”或“向逆反应方向”)移动.
(4)已知:
若甲醇的燃烧热为△H3,试用△H1、△H2、△H3表示CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(l)的△H,则△H=______.
(5)利用太阳能和缺铁氧化物可将廉价CO2热解为碳和氧气,实现CO2再资源化,转化过程如图2所示,若用1mol缺铁氧化物与足量CO2完全反应可生成______mol C(碳).
正确答案
解:(1)在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3,反应物为CO2与Li4SiO4,生成物有Li2CO3,根据质量守恒可知产物还有Li2SiO3,所以700℃时反应的化学方程式为:Li2CO3+Li2SiO3CO2+Li4SiO4,故答案为:Li2CO3+Li2SiO3
CO2+Li4SiO4;
(2)①CO2+H2OCO+H2+O2,二氧化碳中的碳元素化合价降低,被还原,水中的氢元素化合价降低被还原,反应物中的氧元素化合价升高,被氧化,失去电子发生氧化反应生成氧气,所以电极d为阳极,所以b为电源的正极,故答案为:正极;
②二氧化碳在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳同时生成氧离子,反应电极反应式为:CO2+2e-═CO+O2-,水中的氢元素化合价降低被还原,电极反应式为:H2O
+2e-=H2+O2-,故答案为:CO2+2e-═CO+O2-;H2O+2e-=H2+O2-;
(3)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
起始:1.2mol 1mol 0
转化:0.4mol 0.8mol 0.4mol
平衡:0.8mol 0.2mol 0.4mol
所以:k==50(mol/L)-2,此时向容器中再通入0.35molCO气体,假设平衡不移动时,此时容器体积为:2L×
=2.5L,则浓度商Qc=
=54.3,大于平衡常数50,平衡向逆反应方向移动,
故答案为:50;逆反应方向;
(4)由图反应Ⅰ可知H2(g)+O2(g)=H2O(l),△H1;由反应Ⅱ可知:CO2(g)=CO(g)+
O2(g),△H2;若甲醇的燃烧热为△H3,所以CH3OH(g)+
O2(g)=2H2O(l)+CO2(g),△H3;所以盖斯定律,目标反应为:△H=2△H1-△H2-△H3,故答案为::△H=2△H1-△H2-△H3;
(5)依据图示得到化学方程式为:Fe0.9O+0.1CO2=xC+Fe3O4,依据碳原子守恒得到x=0.1.
故答案为:0.1.
解析
解:(1)在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3,反应物为CO2与Li4SiO4,生成物有Li2CO3,根据质量守恒可知产物还有Li2SiO3,所以700℃时反应的化学方程式为:Li2CO3+Li2SiO3CO2+Li4SiO4,故答案为:Li2CO3+Li2SiO3
CO2+Li4SiO4;
(2)①CO2+H2OCO+H2+O2,二氧化碳中的碳元素化合价降低,被还原,水中的氢元素化合价降低被还原,反应物中的氧元素化合价升高,被氧化,失去电子发生氧化反应生成氧气,所以电极d为阳极,所以b为电源的正极,故答案为:正极;
②二氧化碳在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳同时生成氧离子,反应电极反应式为:CO2+2e-═CO+O2-,水中的氢元素化合价降低被还原,电极反应式为:H2O
+2e-=H2+O2-,故答案为:CO2+2e-═CO+O2-;H2O+2e-=H2+O2-;
(3)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
起始:1.2mol 1mol 0
转化:0.4mol 0.8mol 0.4mol
平衡:0.8mol 0.2mol 0.4mol
所以:k==50(mol/L)-2,此时向容器中再通入0.35molCO气体,假设平衡不移动时,此时容器体积为:2L×
=2.5L,则浓度商Qc=
=54.3,大于平衡常数50,平衡向逆反应方向移动,
故答案为:50;逆反应方向;
(4)由图反应Ⅰ可知H2(g)+O2(g)=H2O(l),△H1;由反应Ⅱ可知:CO2(g)=CO(g)+
O2(g),△H2;若甲醇的燃烧热为△H3,所以CH3OH(g)+
O2(g)=2H2O(l)+CO2(g),△H3;所以盖斯定律,目标反应为:△H=2△H1-△H2-△H3,故答案为::△H=2△H1-△H2-△H3;
(5)依据图示得到化学方程式为:Fe0.9O+0.1CO2=xC+Fe3O4,依据碳原子守恒得到x=0.1.
故答案为:0.1.
如图把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸溶液构成原电池.某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡上的记录如下所示,则卡片上的描述合理的是( )
实验后的记录:①Cu为阳极,Zn为阴极 ②Cu极上有气泡产生③SO42-向Cu极移动 ④若有0.5mol电子流经导线,则可产生0.25mol气体⑤电子流向是:Cu→Zn⑥正极反应式:Cu+2e-═Cu2+.
正确答案
解析
解:①原电池的电极名称是正负极,不是阴阳极,故①错误.
②根据金属活动性顺序知,锌作负极,铜作正极,氢离子在铜电极上得电子生成氢气,所以在铜极上有气泡产生,故②正确.
③锌失去电子变成金属阳离子进入溶液,所以在锌极附近有带正电荷的离子,根据异性电荷相吸原理,硫酸根离子向锌极移动,故③错误.
④2H++2e-=H2↑
2mol 1mol
0.5mol 0.25mol
故④正确.
⑤外电路电子流向为Zn→Cu,故⑤错误.
⑥正极上氢离子得电子生成氢气,所以其反应式为 2H++2e-=H 2↑,故⑥错误.
故选B.
(2014秋•平度市期末)如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时M、N两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:
(1)N的电极反应式为:______乙池的总化学方程式是______,加入甲烷的铂电极的电极反应式为______.
(2)在此过程中,乙池中某一电极析出金属银4.32g时,甲池中理论上消耗氧气为______ L(标准状况下);若此时乙池溶液的体积为200mL,则乙池中溶液的H+的浓度为______.
正确答案
解:(1)碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极,负极上甲烷失电子发生氧化反应,电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,通入氧气的一极为原电池的正极,乙池为电解池,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时M、N两个电极的质量都不减少,N连接原电池的正极,应为电解池的阳极,则应为石墨材料,N为阳极,电极反应式是4OH--4e-=O2↑+2H2O,M为阴极,电极材料是Fe,电极反应式为Ag++e-=Ag,则乙池的总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag↓+O2↑+4HNO3,
故答案为:4OH--4e-=O2↑+2H2O;4AgNO3+2H2O4Ag↓+O2↑+4HNO3;CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;
(2)n(Ag)==0.04mol,根据Ag++e-=Ag可知转移电子为0.04mol,
甲池中通入氧气的一极为正极,反应式为2O2+8H++8e-=4H2O,则消耗n(O2)=×0.04mol=0.01mol,
V(O2)=0.01mol×22.4L/mol=0.224L,4e-~~4HNO3,转移电子为0.04mol,
所以生成硝酸的物质的量为0.04mol,所以乙池中溶液的H+的浓度为:=0.2mol/L,故答案为:0.224;0.2mol/L.
解析
解:(1)碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极,负极上甲烷失电子发生氧化反应,电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,通入氧气的一极为原电池的正极,乙池为电解池,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时M、N两个电极的质量都不减少,N连接原电池的正极,应为电解池的阳极,则应为石墨材料,N为阳极,电极反应式是4OH--4e-=O2↑+2H2O,M为阴极,电极材料是Fe,电极反应式为Ag++e-=Ag,则乙池的总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag↓+O2↑+4HNO3,
故答案为:4OH--4e-=O2↑+2H2O;4AgNO3+2H2O4Ag↓+O2↑+4HNO3;CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;
(2)n(Ag)==0.04mol,根据Ag++e-=Ag可知转移电子为0.04mol,
甲池中通入氧气的一极为正极,反应式为2O2+8H++8e-=4H2O,则消耗n(O2)=×0.04mol=0.01mol,
V(O2)=0.01mol×22.4L/mol=0.224L,4e-~~4HNO3,转移电子为0.04mol,
所以生成硝酸的物质的量为0.04mol,所以乙池中溶液的H+的浓度为:=0.2mol/L,故答案为:0.224;0.2mol/L.
ClO2为一种黄绿色气体,是目前国际上公认的高效,广谱,快速安全的杀菌剂.制备ClO2的新工艺是电解法.
(1)如图表示用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,写出阳极ClO2产生的电极方程式:______;图中b电极为______;(填“阳极”或“阴极”)
(2)电解一段时间,当阴极产生标准状况下气体112ml时,停止电解,则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为______mol,阴极区pH______(填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)ClO2对污水中Fe2+,Mn2+,S2-,CN-等有明显去除效果,某工厂中污水含CN-(a mg/L),现将ClO2把CN-氧化成两种无毒气体,写出该反应的离子方程式:______.
正确答案
Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+
阴极
0.01
变大
2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-
解析
解:(1)由题意可知,氯离子放电生成ClO2,由元素守恒可知,有水参加反应,同时生成氢离子,电极反应式为:Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+,
从图上可见,阳离子移向阴极,所以b为阴极,故答案为:Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+;阴极;
(2)在阴极发生2H++2e-=H2↑,氢气的物质的量为=
=0.005mol,通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子,故交换膜的阳离子的物质的量为0.005mol×2=0.01mol,电解中阴极H+浓度减小,使得H2O⇌OH-+H+的平衡向右移动,溶液的pH增大,
故答案为:0.01;pH变大;
(3)ClO2将CN-氧化,只生成两种气体,应生成氮气与二氧化碳,同时生成氯离子,反应离子方程式为:2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-,
故答案为:2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-.
(1)由Cu-Ag-AgNO3溶液构成的原电池中,负极的电极反应式为:______反应一段时间后正极质量会______(填增加、减小或不变)
(2)以KOH为电解质溶液的氢氧燃料电池中,正极的电极反应式为:______,电解一段时间后KOH的物质的量浓度会______(填增加、减小或不变)
(3)在以氧化还原反应Fe+2FeCl3=3FeCl2为基础的原电池中,负极材料为:______电解质溶液为:______,正极的电极反应式为:______.
正确答案
Cu-2e-=Cu2+
增加
O2+2H2O+4e-=4OH-
减小
Fe
FeCl3
Fe3++e-═Fe2+
解析
解:(1)由Cu-Ag-AgNO3溶液构成的原电池中,Cu失电子,是负极,电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,正极上是银离子得电子的还原反应,析出金属银,质量增加,故答案为:Cu-2e-=Cu2+;增加;
(2)氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液时,正极上是氧气发生得电子的还原反应,即O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-,负极上氢气和氢氧根离子反应生成水,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,氢氧燃料电池的产物是水,KOH的物质的量不变,溶液的体积增大,浓度变小,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-;减小;
(3)该电池反应中,铁失电子发生氧化反应,选发生氧化反应的金属单质作负极,所以选铁作负极,不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极,可用石墨作正极.
选发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液,该反应中氯化铁得电子发生还原反应,所以选氯化铁溶液作电解质溶液.
正极上三价铁离子得电子发生还原反应,电极反应式为Fe3++e-═Fe2+.
故答案为:Fe;FeCl3溶液;Fe3++e-═Fe2+.
水是生命之源,也是化学反应中的主角.请回答下列问题:
Ⅰ、已知1mol氢气在氧气中完全燃烧生成液态水释放热量286kJ.
(1)请写出氢气完全燃烧生成液态水的热化学方程式______
(2)若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气,则放出的热量______572kJ(填“>”、“<”或“=”).
Ⅱ、氢气和氧气反应生成水,将化学能转化为电能,图1为氢氧燃料电池构造示意图:a、b两个电极均由多孔的碳块组成.
(1)a电极反应式是______
(2)b电极是______(用“正极”或“负极”填空)
Ⅲ、图2表示一个电解池.X、Y都是惰性电极,电解液a是硫酸钠的水溶液.
(1)X极是______(用“阴极”或“阳极”填空)X极上的电极反应式为______,
(2)Y极上的电极反应式为______.
正确答案
解:Ⅰ(1)1mol氢气在氧气中完全燃烧生成液态水释放热量286kJ,所以2mol的氢气放出572kJ,故热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-572kJ/mol;
(2)气态水的能量高于液体水,故生成2mol气态水放出的热量小于572kJ,
故答案为:<;
Ⅱ(1)a极通入氢气,发生氧化反应,在碱性条件下生成水,电极反应式为:H2+OH--2e-=2H2O,
故答案为:H2+OH--2e-=2H2O;
(2)b极通入氧气,发生还原反应,是正极,
故答案为:正极;
Ⅲ(1)X极连接电源的负极,为阴极,发生还原反应,氢离子在X极放电生成氢气,故答案为:阴极 2H++2e-=H2↑;
(2)Y极连接电源的正极,为阳极,发生氧化反应,氢氧根离子放电生成氧气,故答案为:4OH--4e-=2H2O+O2↑.
解析
解:Ⅰ(1)1mol氢气在氧气中完全燃烧生成液态水释放热量286kJ,所以2mol的氢气放出572kJ,故热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-572kJ/mol;
(2)气态水的能量高于液体水,故生成2mol气态水放出的热量小于572kJ,
故答案为:<;
Ⅱ(1)a极通入氢气,发生氧化反应,在碱性条件下生成水,电极反应式为:H2+OH--2e-=2H2O,
故答案为:H2+OH--2e-=2H2O;
(2)b极通入氧气,发生还原反应,是正极,
故答案为:正极;
Ⅲ(1)X极连接电源的负极,为阴极,发生还原反应,氢离子在X极放电生成氢气,故答案为:阴极 2H++2e-=H2↑;
(2)Y极连接电源的正极,为阳极,发生氧化反应,氢氧根离子放电生成氧气,故答案为:4OH--4e-=2H2O+O2↑.
某小组为研究电化学原理,设计如图装置,下列叙述不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.a和b不连接时,该装置不能构成原电池,锌能和氢离子发生置换反应生成氢气,铜和氢离子不反应,所以看到的现象是只有锌片上有气泡逸出,故A正确;
B.a和b用导线连接时,锌失电子作负极,铜作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为2H++2e-=H2↑,故B正确;
C.a和b用导线连接时,锌作负极而溶解,a和b连接直流电源时,作阳极的金属被腐蚀,故C错误;
D.a和b是否连接都发生离子反应2H++Zn=H2↑+Zn 2+,故D正确;
故选C.
(2015秋•包头校级期末)看图回答下列问题
(1)若烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到的现象是______,电流表指针______(填偏转或不偏转),两极反应式为:正极______;负极______.
(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,则负极为______(填Mg或Al),总反应方程式为______
(3)美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置,其构造如图所示:A、B两个电极均由多孔的碳块组成.该电池的正极反应式为:______.
(4)如果将上述装置中通入的H2改成CH4气体,也可以组成一个原电 池装置,电池的总反应方程式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,则该电池的负极反应式为:______.
正确答案
解:(1)镁、铝和稀硫酸构成了原电池,自发进行的反应是镁和硫酸反应,金属镁做负极,
电极反应:Mg-2e-=Mg2+,金属铝为正极,溶液中的2H+得到电子发生还原反应,电极反应为:2H++2e-=H2↑,
所以可看到镁逐渐溶解,铝极上有气泡冒出,电流表指针发生偏转,
故答案为:镁逐渐溶解,铝极上有气泡冒出;电流表指针发生偏转;Mg-2e-=Mg2+;2H++2e-=H2↑.
(2)镁、铝和氢氧化钠溶液构成了原电池,自发的氧化还原反应是金属铝和氢氧化钠之间的反应,总反应方程式为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,铝失电子,为负极,金属镁作正极,
故答案为:Al;2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(3氢气、氧气和氢氧化钾溶液构成了原电池,自发的氧化还原反应是氢气和氧气之间的反应,总反应方程式为
:2H2+O2=2H2O,,正极上通的是氧气,B极是正极,电极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-(4)燃料电池的总反应离子方程式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,正极上通的是氧气,电极反应:2O2+4H2O+8e-=8OH-,负的极一定是燃料失电子的过程,因正极和负极相加即为总反应,所以:CH4+8e-+10OH-=CO32-+7H2O,
故答案为:CH4+8e-+10OH-=CO32-+7H2O.
解析
解:(1)镁、铝和稀硫酸构成了原电池,自发进行的反应是镁和硫酸反应,金属镁做负极,
电极反应:Mg-2e-=Mg2+,金属铝为正极,溶液中的2H+得到电子发生还原反应,电极反应为:2H++2e-=H2↑,
所以可看到镁逐渐溶解,铝极上有气泡冒出,电流表指针发生偏转,
故答案为:镁逐渐溶解,铝极上有气泡冒出;电流表指针发生偏转;Mg-2e-=Mg2+;2H++2e-=H2↑.
(2)镁、铝和氢氧化钠溶液构成了原电池,自发的氧化还原反应是金属铝和氢氧化钠之间的反应,总反应方程式为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,铝失电子,为负极,金属镁作正极,
故答案为:Al;2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(3氢气、氧气和氢氧化钾溶液构成了原电池,自发的氧化还原反应是氢气和氧气之间的反应,总反应方程式为
:2H2+O2=2H2O,,正极上通的是氧气,B极是正极,电极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-(4)燃料电池的总反应离子方程式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,正极上通的是氧气,电极反应:2O2+4H2O+8e-=8OH-,负的极一定是燃料失电子的过程,因正极和负极相加即为总反应,所以:CH4+8e-+10OH-=CO32-+7H2O,
故答案为:CH4+8e-+10OH-=CO32-+7H2O.
我国首创以铝─空气─海水电池为能源的新型海水标志灯. 该灯以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流.只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光,其能量比干电池高20─50倍(海水呈弱碱性),请回答:该电源负极材料是______,正极主要的反应物质是______,总反应方程为:______.
正确答案
解:以铝、海水电池作为能源的新型海水标志灯,Al为负极,发生氧化反应:4Al-12e-=4Al3+,空气中的氧气为正极,正极材料为石墨,该电极上发生还原反应:3O2+6H2O+12e-═12OH-,总的反应方程式为:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,故答案为:铝;3O2+6H2O+12e-═12OH-;4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3.
解析
解:以铝、海水电池作为能源的新型海水标志灯,Al为负极,发生氧化反应:4Al-12e-=4Al3+,空气中的氧气为正极,正极材料为石墨,该电极上发生还原反应:3O2+6H2O+12e-═12OH-,总的反应方程式为:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,故答案为:铝;3O2+6H2O+12e-═12OH-;4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3.
铅蓄电池是典型的可充型电池,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-
2PbSO4+2H2O
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):
(1)放电时:正极的电极反应式是______;电解液中H2SO4的浓度将变______;当外电路通过1mol电子时,理论上负极板的质量增加______g.
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成______,电极反应:______,B电极上生成______,电极反应______,此时铅蓄电池的正负极的极性将______.
正确答案
PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
小
48
Pb
PbSO4+2e-=Pb+SO42-
PbO2
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
对换
解析
解:(1)电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O,写出电极反应为:负极电解反应:Pb-2e-+SO42-=PbSO4 ,正极电极反应:PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O,放电时:正极的电极反应式是PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O;电解液中H2SO4的浓度将减少;当外电路通过1mol电子时,依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加0.5mol×303g/mol-0.5mol×207g/mol=48g,
故答案为:PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O;小;48;
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,电极上析出的是PbSO4,若按题右图连接B为阳极应是失去电子发生氧化反应,A为阴极是得到电子发生还原反应,实质是电解反应,B电极上发生反应为:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++2SO42-,A电极发生反应为:PbSO4=Pb-2e-+SO42-,所以A电极上生成Pb;此时铅蓄电池的正负极的极性将对换;
故答案为:Pb;PbSO4+2e-=Pb+SO42-;PbO2;PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-;对换.
(2014秋•舟山期末)根据如图所示的电化学装置图,回答下列问题:
(1)该装置中Zn电极为______极,X电极为______极,Y电极上发生的反应为______反应(填“氧化”或“还原”). 装置工作时,SO42-的移动方向为______(填“从左到右”或“从右到左”).
(2)装置工作时,Cu电极上发生的电极反应为______
(3)装置工作一段时间后,与Y极接触的滤纸上出现的最明显的现象为______用电极反应式及必要的文字解释出现该现象的原因______
(4)当隔膜处SO42-通过0.01mol时,理论上X、Y两极共产生______mL标况下的气体.
正确答案
解:(1)活泼金属锌作负极,铜是正极,X是与电源正极相连,是阳极,Y极是阴离子发生还原反应,装置工作时,SO42-向负极移动,即从右到左,
故答案为:负;阳;还原;从右到左;
(2)铜是正极,电解质溶液中的铜离子得电子,生成单质铜,电极反应式:Cu2++2e-=Cu,故答案为:Cu2++2e-=Cu;
(3)Y极是阴极氢离子放电,2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-),氢离子浓度减小,促进水的电离,氢氧根离子浓度大于氢离子,溶液呈碱性,所以酚酞的试纸变红,
故答案为:变红;2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-),来自于水的H+放电,使溶液中c(OH-)>c(H+);
(4)2H2O=2H2↑+O2↑,转移4mol的电子时,生成标准状况下3mol的气体,
即4mole-~~3mol×22.4×103mL
0.02mol 336mL
故答案为:336.
解析
解:(1)活泼金属锌作负极,铜是正极,X是与电源正极相连,是阳极,Y极是阴离子发生还原反应,装置工作时,SO42-向负极移动,即从右到左,
故答案为:负;阳;还原;从右到左;
(2)铜是正极,电解质溶液中的铜离子得电子,生成单质铜,电极反应式:Cu2++2e-=Cu,故答案为:Cu2++2e-=Cu;
(3)Y极是阴极氢离子放电,2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-),氢离子浓度减小,促进水的电离,氢氧根离子浓度大于氢离子,溶液呈碱性,所以酚酞的试纸变红,
故答案为:变红;2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-),来自于水的H+放电,使溶液中c(OH-)>c(H+);
(4)2H2O=2H2↑+O2↑,转移4mol的电子时,生成标准状况下3mol的气体,
即4mole-~~3mol×22.4×103mL
0.02mol 336mL
故答案为:336.
如图所示,甲、乙两池电极材料都是铁棒和碳棒,请回答下列问题:
(1)若两池中电解质溶液均为CuSO4溶液,则反应一段时间后:
①有红色物质析出的是甲池中的______棒,乙池中的______棒.
②乙池中阳极的电极反应式是______.
(2)若两池中电解质溶液均为饱和NaCl溶液:
①写出乙池中总反应的离子方程式______.
②甲池中碳极上电极反应式是______,乙池碳极上电极反应属于______(填“氧化反应”或“还原反应”).
③将湿润的KI淀粉试纸放在乙池碳极附近,发现试纸变蓝,反应的化学方程式为______.
④若乙池转移0.02mol e-后停止实验,池中电解质溶液体积是200mL,则溶液混合均匀后的pH=______.
正确答案
解:(1)①甲池为原电池,原电池中活泼金属做负极,发生氧化反应,碳棒做正极,有Cu析出,乙池为电解池,外电路电子流向电源正极,所以碳棒为阳极,放出氯气,阴极铁电极上发生还原反应有Cu析出,
故答案为:碳;铁;
②乙为电解池,由电子流向可知,Fe为阴极,铜离子得到电子生成Cu,乙中阳极上氢氧根离子放电,电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O,
故答案为:4OH--4e-=O2↑+2H2O;
(2)①若电解质溶液为饱和氯化钠溶液,则乙池就是用惰性电极为阳极电解氯化钠溶液,方程式为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,
故答案为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;
②甲池中碳棒为正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为:2H2O+O2+4e-═4OH-,乙池中碳棒为阳极,阳极发生氧化反应,故答案为:2H2O+O2+4e-═4OH-;氧化反应;
③将湿润的KI淀粉试纸放在乙池石墨电极附近,发现试纸变蓝,则石墨电极上氯离子失电子生成氯气,氯气和碘离子反应生成碘单质,碘遇淀粉试液变蓝色,反应方程式为:2KI+Cl2=I2+2KCl,故答案为:2KI+Cl2=I2+2KCl;
④电解氯化钠溶液的方程式为:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,乙池转移0.02mole-后,会生成0.02mol的氢氧化钠,所以所得NaOH溶液的物质的量浓度c=
=
=0.1mol/L,所以溶液中氢离子浓度=
,所以溶液的pH=13,
故答案为:13.
解析
解:(1)①甲池为原电池,原电池中活泼金属做负极,发生氧化反应,碳棒做正极,有Cu析出,乙池为电解池,外电路电子流向电源正极,所以碳棒为阳极,放出氯气,阴极铁电极上发生还原反应有Cu析出,
故答案为:碳;铁;
②乙为电解池,由电子流向可知,Fe为阴极,铜离子得到电子生成Cu,乙中阳极上氢氧根离子放电,电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O,
故答案为:4OH--4e-=O2↑+2H2O;
(2)①若电解质溶液为饱和氯化钠溶液,则乙池就是用惰性电极为阳极电解氯化钠溶液,方程式为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,
故答案为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;
②甲池中碳棒为正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为:2H2O+O2+4e-═4OH-,乙池中碳棒为阳极,阳极发生氧化反应,故答案为:2H2O+O2+4e-═4OH-;氧化反应;
③将湿润的KI淀粉试纸放在乙池石墨电极附近,发现试纸变蓝,则石墨电极上氯离子失电子生成氯气,氯气和碘离子反应生成碘单质,碘遇淀粉试液变蓝色,反应方程式为:2KI+Cl2=I2+2KCl,故答案为:2KI+Cl2=I2+2KCl;
④电解氯化钠溶液的方程式为:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,乙池转移0.02mole-后,会生成0.02mol的氢氧化钠,所以所得NaOH溶液的物质的量浓度c=
=
=0.1mol/L,所以溶液中氢离子浓度=
,所以溶液的pH=13,
故答案为:13.
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