- 电化学基础
- 共22819题
随着科学技术的进步,人们研制出了多种类型的甲醇质子交换膜燃料电池,以满足不同的需求.
①有一类甲醇质子交换膜燃料电池,需将甲醇蒸气转化为氢气,两种反应原理是
A、CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H=+49.0kJ/mol
B、CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-192.9kJ/mol
(1)可见,CH3OH的燃烧热______(填“大于”、“等于”或“小于”)192.9kJ/mol
(2)已知水的气化热为44kJ/mol,则氢气燃烧热的热化学方程式为______.如图是某笔记本电脑用一个乙醇燃料电池工作时的示意图.乙池中的两个电极均为石墨电极,乙池中盛有100mL3.00mol/L的CuSO4溶液.
请回答下列问题:
(3)甲池中发生反应的化学方程式为______;
(4)在此过程中,若乙池中两电极产生的气体恰好相等时(假设标准状况下),理论上需通入
______mol乙醇.
正确答案
解:(1)因燃烧热在某一温度和压强下lmol某物质B完全燃烧生成稳定化合物时所释放出的热量,而H2O的稳定化合物是液态水,H2O蒸汽转变为液态水需要放热,所以CH3OH的燃烧热大于192.9kJ/mol,故答案为:大于;
(2)CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H=+49.0kJ/mol ①
CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-192.9kJ/mol ②
②-①得 3H2(g)+3/2O2(g)=3H2O(g)△H=-241.9kJ/mol ③
H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ/mol ④
③-④×3 得 3H2(g)+3/2O2(g)=3H2O(g)△H=-373.9kJ/mol 即H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-124.6kJ/mol,
故答案为:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-124.6kJ/mol;
(3)甲池是燃料电池中,通氧气的极是正极,该极上发生氧气得电子的还原反应,所以总反应方程式为:C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O,故答案为:C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O;
(4)乙池中阳极反应是4OH--4e-═O2↑+2H2O,阴极反应依次是:Cu2++2e-═Cu,2H++2e-═H2,
当铜离子全部放电时,转移电子是0.6mol,
设转移nmol电子时,两极上产生气体的体积相等,
则两极上产生气体的物质的量等式表示为:0.25n=0.5(n-0.6),
解得n=1.2,
根据反应C2H6O+3O2═2CO2+3H2O,在转移12mol电子时,消耗C2H6O的量为1mol,当转移1.2mol电子时,理论上消耗乙醇0.1moL,
故答案为:0.1.
解析
解:(1)因燃烧热在某一温度和压强下lmol某物质B完全燃烧生成稳定化合物时所释放出的热量,而H2O的稳定化合物是液态水,H2O蒸汽转变为液态水需要放热,所以CH3OH的燃烧热大于192.9kJ/mol,故答案为:大于;
(2)CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H=+49.0kJ/mol ①
CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-192.9kJ/mol ②
②-①得 3H2(g)+3/2O2(g)=3H2O(g)△H=-241.9kJ/mol ③
H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ/mol ④
③-④×3 得 3H2(g)+3/2O2(g)=3H2O(g)△H=-373.9kJ/mol 即H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-124.6kJ/mol,
故答案为:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-124.6kJ/mol;
(3)甲池是燃料电池中,通氧气的极是正极,该极上发生氧气得电子的还原反应,所以总反应方程式为:C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O,故答案为:C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O;
(4)乙池中阳极反应是4OH--4e-═O2↑+2H2O,阴极反应依次是:Cu2++2e-═Cu,2H++2e-═H2,
当铜离子全部放电时,转移电子是0.6mol,
设转移nmol电子时,两极上产生气体的体积相等,
则两极上产生气体的物质的量等式表示为:0.25n=0.5(n-0.6),
解得n=1.2,
根据反应C2H6O+3O2═2CO2+3H2O,在转移12mol电子时,消耗C2H6O的量为1mol,当转移1.2mol电子时,理论上消耗乙醇0.1moL,
故答案为:0.1.
已知反应Cu(s)+2Ag+(aq)═Cu2+(aq)+2Ag(s)为一自发进行的氧化还原反应,将其设计成如图所示原电池.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、铜为负极,银为正极,负极的电极反应为Cu-2e-=Cu2+,故A错误;
B、银为正极发生还原反应,银离子得电子生成单质银,故B正确;
C、当铜电极质量减少0.64g时,消耗铜的物质的量为0.01mol,外电路有0.02mol电子通过,内电路是离子的定向移动,故C错误;
D、外电路中电子由负极铜转移到正极银,故D错误;
故选B.
如图甲、乙是电化学实验装置.请回答下列问题:
(1)若两池中均盛放CuSO4溶液,甲池中石墨棒上的电极反应式为______.
(2)若甲池中盛放饱和NaCl溶液,则甲池中石墨棒上的电极反应式为______.
正确答案
Cu2++2e-=Cu
O2+2H2O+4e-=4OH-
解析
解:(1)甲为原电池装置,石墨棒作正极,正极反应为Cu2++2e-=Cu,故答案为:Cu2++2e-=Cu;
(2)甲为原电池装置,石墨棒上氧气得电子发生还原反应,反应为2H2O+O2+4e-═4OH-,故答案为:2H2O+O2+4e-═4OH-.
下列事实不能用电化学理论理解的是( )
正确答案
解析
解:A.铝属于亲氧元素,极易被氧化生成氧化铝,氧化铝属于致密的氧化物薄膜而阻止铝被氧化,该过程属于化学腐蚀,所以不能用电化学原理解释,故A正确;
B.锌置换出铜,锌、铜和稀硫酸构成原电池,原电池放电时有电流产生,所以能用电化学原理解释,故B错误;
C.锌、铁和海水构成原电池,原电池放电时有电流产生,所以能用电化学原理解释,故C错误;
D.锡、铁和电解质溶液能构成原电池,锌、铁和电解质溶液能构成原电池,原电池放电时有电流产生,所以能用电化学原理解释,故D错误;
故选A.
化学反应中的物质变化和能量变化与化学键密切相关.研究利用化学反应制备新物质以及能量的相互转化原理具有重要意义,请回答下列问题
(1)氯化铵受热分解破坏的化学键为______.石墨比金刚稳定,高温、高压的条件下可以将石墨转化为金刚石,该变化属于______变化,该转化一定______(填“吸热”或“放热”)
(2)我国科技工作者依据反应4Al+3O2+6H20=4Al(OH)3,以铝合金、铂铁合金网为电极材料研制出铝-空气-海水电池,把电池放入海水中,便可供电,其能量比干电池高20-50倍,该装置的能量转化形式是______;该电池的正极材料是______负极发生的反应类型是______,海水中的Cl-等阴离子移向______极.
(3)如图是实验室制取Cl2并进行Cl2性质验证的装置.已知FeCl3具有强烈吸水性并与水反应.
①仪器A的名称是______;若A中的试剂为浓盐酸,仪器B中的物质应该具有______(“氧化性”或“还原性”),若B中的物质为二氧化锰,B中发生反应的离子方程式为______.
②装置G中的试剂为______;装置D中的现象为______,装置H的作用是______.
③装置E中发生反应的化学方程式为______;要制得纯净的FeCl3固体,你认为上述装置应如何改进?______.
正确答案
解:(1)氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,破坏的化学键为离子键和共价键;石墨转化为金刚石,生成新物质是化学变化;能越低越稳定,石墨比金刚石稳定,所以石墨能量低于金刚石,根据能量守恒低能到高能要吸热;故答案为:共价键、离子键;化学;吸热;
(2)原电池是将化学能转化为电能;铝是活泼金属,易被氧化而失去电子,发生氧化反应,应做原电池的负极,电极反应式为Al-3e-=Al3+,所以正极材料是铂铁合金,正极上氧气得电子发生还原反应:O2+2H2O+4e-=4OH-,阴离子向负极移动,故答案为:将化学能转化为电能;铂铁合金;发生氧化反应;负极;
(3)①仪器A的名称是分液漏斗;B中的物质与浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气,浓盐酸具有还原性,所以B中的物质具有氧化性;二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气,反应的离子方程式为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,
故答案为:分液漏斗;氧化性;MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;
②防止生成的氯化铁接触到水,所以装置G中的试剂为浓硫酸;氯水具有漂白性,所以装置D中的现象为品红溶液褪色,装置H是氢氧化钠溶液,其作用是吸收多余的氯气,故答案为:浓硫酸;品红溶液褪色;吸收多余的氯气;
③装置E中发生铁与氯气反应生成氯化铁,反应的化学方程式为:2Fe+3Cl22FeCl3,在装置D和E之间添加一个干燥的装置,故答案为:2Fe+3Cl2
2FeCl3;在装置D和E之间添加一个干燥的装置.
解析
解:(1)氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,破坏的化学键为离子键和共价键;石墨转化为金刚石,生成新物质是化学变化;能越低越稳定,石墨比金刚石稳定,所以石墨能量低于金刚石,根据能量守恒低能到高能要吸热;故答案为:共价键、离子键;化学;吸热;
(2)原电池是将化学能转化为电能;铝是活泼金属,易被氧化而失去电子,发生氧化反应,应做原电池的负极,电极反应式为Al-3e-=Al3+,所以正极材料是铂铁合金,正极上氧气得电子发生还原反应:O2+2H2O+4e-=4OH-,阴离子向负极移动,故答案为:将化学能转化为电能;铂铁合金;发生氧化反应;负极;
(3)①仪器A的名称是分液漏斗;B中的物质与浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气,浓盐酸具有还原性,所以B中的物质具有氧化性;二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气,反应的离子方程式为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,
故答案为:分液漏斗;氧化性;MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;
②防止生成的氯化铁接触到水,所以装置G中的试剂为浓硫酸;氯水具有漂白性,所以装置D中的现象为品红溶液褪色,装置H是氢氧化钠溶液,其作用是吸收多余的氯气,故答案为:浓硫酸;品红溶液褪色;吸收多余的氯气;
③装置E中发生铁与氯气反应生成氯化铁,反应的化学方程式为:2Fe+3Cl22FeCl3,在装置D和E之间添加一个干燥的装置,故答案为:2Fe+3Cl2
2FeCl3;在装置D和E之间添加一个干燥的装置.
有铜片、锌片和250mL稀硫酸组成的原电池,当在铜片上放出4.48L(标准状况下)的气体时,硫酸恰好完全反应.
(1)该原电池的正极反应式______
(2)原稀硫酸的物质的量浓度是______mol/L
(3)锌片减少的质量______.
正确答案
解:(1)锌的活泼性大于铜,所以锌片作负极,铜片作正极,正极上氢离子得电子生成氢气.
故答案为:2H++2e-=H2 ↑.
(2)Zn+H2SO4 =ZnSO4 +H2↑
1mol 22.4L
0.2 mol 4.48L
硫酸的物质的量为 0.2 mol,所以其物质的量浓度为C==0.8mol/L
故答案为0.8;
(3)Zn+H2SO4 =ZnSO4 +H2↑
65g 22.4L
13g 4.48L
故答案为:13g;
解析
解:(1)锌的活泼性大于铜,所以锌片作负极,铜片作正极,正极上氢离子得电子生成氢气.
故答案为:2H++2e-=H2 ↑.
(2)Zn+H2SO4 =ZnSO4 +H2↑
1mol 22.4L
0.2 mol 4.48L
硫酸的物质的量为 0.2 mol,所以其物质的量浓度为C==0.8mol/L
故答案为0.8;
(3)Zn+H2SO4 =ZnSO4 +H2↑
65g 22.4L
13g 4.48L
故答案为:13g;
铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等.
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式______.
(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式.指出电解质溶液是______,正极电极反应式为______.
(3)写出甲醇(CH3OH)-空气碱性燃料电池(KOH作为电解质溶液)的负极反应式:______.
正确答案
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
FeCl3溶液
Fe3++e-=Fe2+
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
解析
解:(1)Fe3+有强氧化性,能把金属铜氧化成铜离子,自身被还原成 Fe2+,反应方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,故答案为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;
(2)设计成原电池时,负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,该电池反应中三价铁离子得电子发生还原反应,所以正极上的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+(或2Fe3++2e-=2Fe2+),铜失电子发生氧化反应,所以负极上的电极反应式为Cu=2Cu2++2e-(或Cu-2e-=Cu2+);电池反应中发生氧化反应的金属作负极,所以铜作负极,不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极,可选石墨作正极,发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液,所以该原电池图为,
故答案为:;FeCl3; Fe3++e-=Fe2+;
(3)燃料电池中,负极上甲醇失电子发生氧化反应,电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,
故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O.
第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆.汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低汽油的消耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态.
(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料,汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应,生成1mol水蒸气放热569.1kJ.则该反应的热化学方程式为______.
(2)混合动力车目前一般使用镍氢电池(图1),该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH)为电解质溶液.镍氢电池充放电原理示意如图2,其总反应式为H2+2NiOOH2Ni(OH)2.根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,乙电极周围溶液的pH______(填“增大”、“减小”或“不变”),该电极的电极反应式为______.
(3)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的______腐蚀.为防止这种腐蚀,通常把船体与浸在海水里的Zn块相连,利用______保护法.或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的______(填“正”或“负”)极相连.利用______保护法防止其被腐蚀.
正确答案
解:(1)辛烷C8H18燃烧生成1mol水蒸气时放热569.1KJ,1mol辛烷燃烧生成9mol水,所以1mol辛烷燃烧放热放热569.1KJ×9=5 121.9 kJ,其热化学方程式为:C8H18(l)+O2(g)═8CO2(g)+9H2O(g)△H=-5 121.9 kJ•mol-1,故答案为:C8H18(l)+
O2(g)═8CO2(g)+9H2O(g)△H=-5 121.9 kJ•mol-1;
(2)混合动力车上坡或加速时,是原电池中,乙极是正极,得电子发生还原反应,NiOOH得电子生成Ni(OH)2,同时生成氢氧根离子,溶液的pH变化增大,故答案为:增大;NiOOH+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-;
(3)钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀,可以利用原电池原理牺牲阳极的阴极保护法进行保护;在电解池中,阴极是被保护的电极,可以把船体与浸在海水里的Zn块相连,并与电源的负极相连,故答案为:吸氧;牺牲阳极的阴极;负;外加电源的阴极.
解析
解:(1)辛烷C8H18燃烧生成1mol水蒸气时放热569.1KJ,1mol辛烷燃烧生成9mol水,所以1mol辛烷燃烧放热放热569.1KJ×9=5 121.9 kJ,其热化学方程式为:C8H18(l)+O2(g)═8CO2(g)+9H2O(g)△H=-5 121.9 kJ•mol-1,故答案为:C8H18(l)+
O2(g)═8CO2(g)+9H2O(g)△H=-5 121.9 kJ•mol-1;
(2)混合动力车上坡或加速时,是原电池中,乙极是正极,得电子发生还原反应,NiOOH得电子生成Ni(OH)2,同时生成氢氧根离子,溶液的pH变化增大,故答案为:增大;NiOOH+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-;
(3)钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀,可以利用原电池原理牺牲阳极的阴极保护法进行保护;在电解池中,阴极是被保护的电极,可以把船体与浸在海水里的Zn块相连,并与电源的负极相连,故答案为:吸氧;牺牲阳极的阴极;负;外加电源的阴极.
某兴趣小组设计如下微型实验装置.实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生:一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转.下列有关描述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、断开K2,闭合K1时,是电解池装置,电解饱和食盐水的总反应的离子方程式为2H2O+2Cl-Cl2↑+H2↑+2OH-,故A错误;
B、断开K1,闭合K2时,发现电流表指针偏转,证明是原电池反应,形成氢氯燃料电池,据上述分析可知,Cu电极上产生了氢气,石墨电极上产生了氯气,因此石墨电极作正极,故B正确;
C、断开K2,闭合K1时,是电解池装置,两极均有气泡产生,说明两极产生的气体分别是氢气和氯气,因此活泼金属Cu不能做阳极,Cu做阴极,石墨做阳极,阳极上(石墨电极上)氯离子离子失电子发生氧化反应,阴极上(Cu电极上)氢离子得到电子发生还原反应,依据水的电离平衡,氢氧根离子浓度增大酚酞变红,故C错误;
D、断开K1,闭合K2时,发现电流表指针偏转,证明是原电池反应,形成氢氯燃料电池,石墨电极上产生的是氯气,电极反应式为:Cl2+2e-═2Cl-,故D错误;
故选B.
某研究性学习小组设计了一个环保型消毒液发生器,如图所示装置,用一石墨作电极电解饱和NaCl溶液,请你完成以下实验探究过程:
已知25℃、
、HClO K=2.9×10-8
(1)推断电源电极名称:a为______极,电解过程中,与电源正极相连的电极反应式为______.与电源负极相连的电极附近溶液pH______.(填“不变,“升高”或“降低”)
(2)产生消毒液过程的有关反应化学方程式:______.
(3)若要保存消毒液必须密封,原因是(用化学方程式表示)______.
(4)有人认为该消毒液和“洁厕液”(含盐酸)混合使用能增强清洁效果,你认为可行吗?
为什么?______
(5)对该消毒液对碳钢制品是否有腐蚀作用进行探究.
仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙;光亮的铁钉、
消毒液、酚酞试液、2mol/L盐酸、lmol/L硫酸、2mol/L硝酸、20%KSCN溶液.
正确答案
解:(1)电解氯化钠溶液时,阳极是氯离子失电子生成氯气的过程,阴极是氢离子的电子生成氢气的过程,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,所以一定要让氯气在b电极产生,所以b电极是阳极,与电源正极相连,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,a电极是阴极,发生电极反应:2H++2e-=H2↑,该极消耗氢离子,电极附近溶液pH升高,故答案为:负;2Cl--2e-=Cl2↑;升高;
(2)电解饱和食盐水的原理方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,生成的氯气和氢氧化钠反应可以制得消毒液,即2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,
故答案为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O;
(3)次氯酸酸性弱于碳酸,次氯酸钠可以和空气中的二氧化碳反应生成碳酸氢钠和次氯酸,
即NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO,而导致漂白粉失效,故答案为:NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO;
(4)次氯酸酸性弱于盐酸,所以次氯酸钠可以和盐酸发生归中反应生成氯气,所以消毒液和“洁厕液”(含盐酸)混合使用没有清洁效果,故答案为:不行,因为二者混合后2HCl+NaClO=Cl2↑+NaCl+H2O;
(5)消毒液具有氧化性,可以将铁钉氧化,但被氧化后会发现铁钉生锈,生成的三价铁离子能使KSCN显红色,可以根据铁定是否生锈以及是否出现使得KSCN鲜红色的溶液这一现象来判断,故答案为:
.
解析
解:(1)电解氯化钠溶液时,阳极是氯离子失电子生成氯气的过程,阴极是氢离子的电子生成氢气的过程,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,所以一定要让氯气在b电极产生,所以b电极是阳极,与电源正极相连,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,a电极是阴极,发生电极反应:2H++2e-=H2↑,该极消耗氢离子,电极附近溶液pH升高,故答案为:负;2Cl--2e-=Cl2↑;升高;
(2)电解饱和食盐水的原理方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,生成的氯气和氢氧化钠反应可以制得消毒液,即2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,
故答案为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O;
(3)次氯酸酸性弱于碳酸,次氯酸钠可以和空气中的二氧化碳反应生成碳酸氢钠和次氯酸,
即NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO,而导致漂白粉失效,故答案为:NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO;
(4)次氯酸酸性弱于盐酸,所以次氯酸钠可以和盐酸发生归中反应生成氯气,所以消毒液和“洁厕液”(含盐酸)混合使用没有清洁效果,故答案为:不行,因为二者混合后2HCl+NaClO=Cl2↑+NaCl+H2O;
(5)消毒液具有氧化性,可以将铁钉氧化,但被氧化后会发现铁钉生锈,生成的三价铁离子能使KSCN显红色,可以根据铁定是否生锈以及是否出现使得KSCN鲜红色的溶液这一现象来判断,故答案为:
.
下列装置中能构成原电池的是( )
正确答案
解析
解:A、两电极材料相同,且电极和稀硫酸不能自发的发生氧化还原反应,所以不能构成原电池,故A错误.
B、两电极材料相同,所以不能构成原电池,故B错误.
C、有两个活泼性不同的电极,且两电极插入电解质溶液中,两电极间构成闭合回路,能自发的进行氧化还原反应,所以该装置能构成原电池,故C正确.
D、酒精是非电解质,且电极和酒精不能自发的发生氧化还原反应,所以不能构成原电池,故D错误.
故选C.
(2014秋•杭州期中)对于如图所示装置的叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据电池的构成条件,该装置是金属铁的吸氧腐蚀装置,故A正确;
B、该装置是金属铁的吸氧腐蚀装置,不是电解池,故B错误;
C、Pt为正极,其电极反应为氧气发生得电子的还原反应:2H2O+O2+4e-=4OH-,故C错误;
D、原电池的负极上是金属铁发生失电子的氧化反应,即Fe-2e-=Fe2+,故D错误.
故选:A.
(1)NO2-的定性检验:在酸性介质中,NO2-和Fe2+反应产生棕色的[Fe(NO)]2+(N为+2价),反应的离子方程式为2Fe2++NO2-+2H+═Fe3++[Fe(NO)]2++______.
(2)工业上用电解法处理亚硝酸盐的原理如图,阳极发生的电极反应为Fe-2e-═Fe2+,则生成的N2的离子方程式为______.
正确答案
解:(1)根据题意,亚铁离子具有还原性,得到氧化产物Fe3+,NO2-具有氧化性,得到还原产物NO,根据电子守恒和电荷守恒、元素守恒,反应为:2Fe2++NO2-+2H+═Fe3++[Fe(NO)]2++H2O,故答案为:H2O;
(2)阳极区域生成的亚铁离子具有还原性,得到氧化产物Fe3+,NO2-具有氧化性,得到还原产物N2,根据电子守恒和电荷守恒、元素守恒,得到发生的反应:2N02-+8H++6Fe2+═N2↑+6Fe3++4H2O,故答案为:2N02-+8H++6Fe2+═N2↑+6Fe3++4H2O.
解析
解:(1)根据题意,亚铁离子具有还原性,得到氧化产物Fe3+,NO2-具有氧化性,得到还原产物NO,根据电子守恒和电荷守恒、元素守恒,反应为:2Fe2++NO2-+2H+═Fe3++[Fe(NO)]2++H2O,故答案为:H2O;
(2)阳极区域生成的亚铁离子具有还原性,得到氧化产物Fe3+,NO2-具有氧化性,得到还原产物N2,根据电子守恒和电荷守恒、元素守恒,得到发生的反应:2N02-+8H++6Fe2+═N2↑+6Fe3++4H2O,故答案为:2N02-+8H++6Fe2+═N2↑+6Fe3++4H2O.
下列四种装置中,均盛200mL的溶液.①0.005mol/LCuSO4溶液,②0.01mol/LH2SO4,③ZnCl2溶液,④KCl溶液.
(1)上述四种装置中,为电解池的是______ (用编号回答),装置①中两电极的电极反应式分别是:阴极:______,阳极:______;
(2)若将装置④中的外加电源拆去,用导线将两个电极连接,则Fe极上发生的反应是______,C极上发生的反应是______.
(3)工作一段时间后,测得导线上均通过0.002mol电子,则上述装置②中生成气体的体积是______ mL (溶液体积变化忽略不计).
正确答案
解:(1)有外接电源的属于电解池,没有外接电源的属于原电池,所以属于电解池的是①③④,
装置①中是用惰性电极电解硫酸铜溶液,阳极上氢氧根离子放电,电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极上铜离子放电,电极反应式为Cu2++2e-=Cu,
故答案为:①③④;Cu2++2e-=Cu;4OH--4e-=2H2O+O2↑;
(2)装置④中的外加电源拆去,用导线将两个电极连接,该装置中电解质溶液呈中性,铁发生吸氧腐蚀,铁易失电子作负极,碳作正极,负极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-=Fe,
正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,
故答案为:Fe-2e-=Fe;O2+2H2O+4e-=4OH-;
(3)②中电解的是硫酸,正极上发生电极反应:2H++2e-=H2↑;当转移电子0.002mol时,得到氧气的物质的量是0.001mol,体积是22.4mL,故答案为:22.4.
解析
解:(1)有外接电源的属于电解池,没有外接电源的属于原电池,所以属于电解池的是①③④,
装置①中是用惰性电极电解硫酸铜溶液,阳极上氢氧根离子放电,电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极上铜离子放电,电极反应式为Cu2++2e-=Cu,
故答案为:①③④;Cu2++2e-=Cu;4OH--4e-=2H2O+O2↑;
(2)装置④中的外加电源拆去,用导线将两个电极连接,该装置中电解质溶液呈中性,铁发生吸氧腐蚀,铁易失电子作负极,碳作正极,负极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-=Fe,
正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,
故答案为:Fe-2e-=Fe;O2+2H2O+4e-=4OH-;
(3)②中电解的是硫酸,正极上发生电极反应:2H++2e-=H2↑;当转移电子0.002mol时,得到氧气的物质的量是0.001mol,体积是22.4mL,故答案为:22.4.
氮氧化物是造成空气污染和雾霾天气的原因之一.
(1)可用NH3还原氮氧化物:NH3+NO+NO2→N2+H2O(未配平),已知1mol NO2和一定量的NO共消耗4molNH3,则反应中转移的电子总数为______,参加反应的NO的物质的量为______.
(2)可用甲烷催化还原氮氧化物.
CH4(g)+4NO2(g)⇌4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) K1△H1
CH4(g)+4NO(g)⇌2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) K2△H2
则CH4(g)+2NO2(g)⇌N2(g)+CO2(g)+22O(g)△H=______(用△H1、△H2表示),该反应的化学平衡常数K=______(用K1、K2表示)
(3)将CO和NO2通过燃料电池转化为CO2和N2,可实现除污和发电,该电池以Na2O为电解质,在熔融状态下传导O2-,其正极电极反应式为______.
(4)如图所示,用电解方法消除酸性废水中的NO3-,电源正极为______(填“a”或“b”),阴极反应式为______.
正确答案
解:(1)NH3中的氮由-3价变为0价,1mol的氮转移3mol的电子,所以消耗4molNH3,转移电子数为12NA;根据得失电子守恒,1mol NO2的得到4mol的电子,还需4mol的NO得到8mol的电子,故答案为:12NA;4mol;
(2)CH4(g)+4NO2(g)⇌4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)①;CH4(g)+4NO(g)⇌2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)②,目标反应为:,所以△H=
,K=
,故答案为:
;
;
(3)正极发生还原反应,氮元素化合价降低,所以电极反应式为:2NO2+8e-=N2+4O2-,故答案为:2NO2+8e-=N2+4O2-;
(4)根据图象知,硝酸根离子得电子发生氧化反应,生成氮气,所以a为正极,阴极反应式为:2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O,
故答案为:a;2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O.
解析
解:(1)NH3中的氮由-3价变为0价,1mol的氮转移3mol的电子,所以消耗4molNH3,转移电子数为12NA;根据得失电子守恒,1mol NO2的得到4mol的电子,还需4mol的NO得到8mol的电子,故答案为:12NA;4mol;
(2)CH4(g)+4NO2(g)⇌4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)①;CH4(g)+4NO(g)⇌2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)②,目标反应为:,所以△H=
,K=
,故答案为:
;
;
(3)正极发生还原反应,氮元素化合价降低,所以电极反应式为:2NO2+8e-=N2+4O2-,故答案为:2NO2+8e-=N2+4O2-;
(4)根据图象知,硝酸根离子得电子发生氧化反应,生成氮气,所以a为正极,阴极反应式为:2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O,
故答案为:a;2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O.
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