- 电化学基础
- 共22819题
如图是锌片和铜片同时插入稀硫酸中所组成的原电池装置,c、d为两个电极.则下列有关的判断不正确的是( )
正确答案
解析
解:据图象知,c是负极、d是正极,Zn易失电子作负极、Cu作正极,所以c是Zn、d是Cu,负极反应式为 Zn-2e-=Zn2+、正极反应式为2H++2e-=H2↑,
A.d是正极,正极上得电子发生还原反应,故A错误;
B.c为锌片,放电时,硫酸根离子向负极c移动,故B正确;
C.放电时,正极d上反应式为2H++2e-=H2↑,所以d电极上产生大量气泡,故C正确;
D.放电时,硫酸根离子不反应,所以溶液中SO42-浓度基本不变,故D正确;
故选A.
将如图所示实验装置的 K 闭合,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:将K闭合,甲、乙两个烧杯构成原电池,湿润的滤纸构成电解池,
A.电子沿 Zn→a,b→Cu 路径流动,故A错误;
B.原电池放电时,锌作负极,铜作正极,盐桥中钾离子向铜电极移动,所以乙中钾离子浓度增大,故B错误;
C.锌作负极,铜作正极,湿润的滤纸相当于电解池,滤纸上a作阴极,b作阳极,b上氢氧根离子放电,a上氢离子放电,所以a极附近氢氧根离子浓度增大,滤纸a点变红色,故C正确;
D.乙池中铜离子放电析出铜,故D错误;
故选C.
(2015春•瑞安市校级期中)按要求回答下列各题:
(1)现有六种物质:①干冰;②金刚石;③四氯化碳;④氯化钙;⑤二氧化硅;⑥硫酸镁.请用编号填写下列空白:
(Ⅰ)熔化时需要破坏共价键的化合物是______
(Ⅱ)属于分子晶体且分子空间构型为直线型的是______,其电子式为______
(Ⅲ)含有共价键的离子化合物是______.
(2)短周期中金属性最强的元素是______(填元素符号);画出周期表中第三周期第VA族元素原子的结构示意图______;第三周期元素中,形成简单离子半径最小的是______(填离子符号)
(3)锌锰干电池是最早使用的化学电源,其基本构造如图1所示.该电池的负极材料是______,若电路中通过0.4mole-,负极质量减少______g.工作时NH4+在正极放电产生两种气体,其中一种气体分子含10e-的微粒,正极的电极反应式为______.
(4)拆开1mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量,就是该共价键的键能.下表是某些共价键的键能:
根据图2中能量变化图,回答下列问题:
①图中:a=______. ②表格中:X=______.
正确答案
⑤
①
⑥
Na
Al3+
Zn
13
2NH4++2e-═2NH3↑+H2↑
1370
463
解析
解:(1)(Ⅰ)金刚石熔化是破坏共价键,但是单质,二氧化硅是熔化时需要破坏共价键的化合物,故答案为:⑤;
(Ⅱ)二氧化碳属于分子晶体且分子空间构型为直线型,二氧化碳的电子式为,故答案为:①;
;
(Ⅲ)氯化钙是只含离子键的共价化合物,而硫酸镁是含有共价键的离子化合物,故答案为:⑥;
(2)根据元素周期律,同周期元素从左向右金属性在减弱,同主族从上往下金属性增强,所以短周期中金属性最强的元素是元素周期表的左下角的Na,周期表中第三周期第VA族元素是硫,原子结构示意图为:;同周期阴离子的半径大于阳离子的半径,电子层相同的阳离子核电荷数越大半径越小,所以半径最小的离子是铝离子,其离子符号为Al3+,故答案为:Na;
;Al3+;
(3)锌锰干电池的负极上Zn失去电子,负极反应为Zn-2e-═Zn2+,负极消耗1mol时转移2mol电子,每通过0.4mole-,负极质量减少0.2mol×65g/mol=13.0g,由NH4+离子在正极放电产生2种气体,其中一种气体分子是含10e-的微粒为氨气,另一种为氢气,正极反应为2NH4++2e-═2NH3↑+H2↑,
故答案为:Zn;13.0;2NH4++2e-═2NH3↑+H2↑;
(4)①共价键的键能即为拆开1mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量.从图象可以看出:a是断开2mol H-H键和1mol O=O需要吸收的能量,故a=2mol×436kJ•mol-1+1mol×498kJ•mol-1=1370KJ,故答案为:1370;
②反应热化学方程式:2H2(g) +O2(g) =2H2O(g) △H=-482kJ•mol-1,则有(436×2+498)KJ-4XKJ=-482kJ,解得X=463KJ,故答案为:463.
下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、原电池正极上得电子发生还原反应,故A错误;
B、用惰性电极电解NaCl溶液的电解方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,根据方程式知,氢气和氯气的体积之比为1:1,故B错误;
C、用铜作电极电解稀硫酸,刚开始时,阳极上铜失电子,阴极上氢离子得电子,所以可能发生反应:Cu+H2SO4CuSO4+H2↑,故C正确;
D、用惰性电极电解稀硫酸的过程中,阳极上析出氧气,阴极上析出氢气,实则电解水,溶液的溶质不变,溶剂的量减少,导致溶液中氢离子浓度增大,pH减小,故D错误.
故选C.
Ⅰ.依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu (s)=Cu2+(aq)+2Ag(s) 设计的原电池如图所示.请回答:
(1)电极X的材料是______(填化学式,下同);电解质溶液Y是______.
(2)银电极为电池的______(填“正”或“负”)极,该极发生的电极反应式为:______;X电极发生的电极反应式为:______.
(3)外电路中的电子从______电极(填化学式,下同)流向______电极.
Ⅱ.钢铁易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的1/4.因此钢铁设备通常需要被保护.如在船身上装锌块,锌块与钢铁形成______(填“原电池”或“电解池”),来避免船体遭受腐蚀,利用的是牺牲阳极的阴极保护法,其中锌块上发生的是______反应(填“氧化”或“还原”);钢闸也是一种钢铁设备,可以通过外加电流的阴极保护法,其中钢闸是作为______(填“阳极”或“阴极”).
正确答案
Cu
AgNO3溶液
正
Ag++e-=Ag
Cu-2e-=Cu2+
Cu
Ag
原电池
氧化
阴极
解析
解:Ⅰ.(1)含有盐桥的原电池中,电极材料和相应的电解质溶液中金属阳离子属于相同元素,所以X的材料为Cu,Y为AgNO3溶液,故答案为:Cu;AgNO3溶液;
(2)锌电极易失电子作负极,银作正极,正极上银离子得电子发生还原反应,电极反应式为Ag++e-=Ag,铜电极上铜失电子发生氧化反应,电极反应式为Cu-2e-=Cu2+,
故答案为:正极;Ag++e-=Ag;Cu-2e-=Cu2+;
(3)原电池中,电子从负极沿导线流向正极,所以电子从铜沿导线流向银,故答案为:Cu;Ag;
Ⅱ.锌、铁和海水能将化学能转化为电能,为原电池,锌易失电子发生氧化反应而作负极,作电解池阴极的金属被保护,所以钢闸作阴极,故答案为:原电池;氧化;阴极.
燃料电池作为一种新型能源由于电极材料丰富,电解质多样(可以是固态、液态、气态等),将渗透到我们生活的各个领域.
(1)碱性燃料电池(AFG)是采用30%-50%KOH溶液作电解质溶液,以H2为燃料在一定条件下使其发生反应,试用方程式表示该电池的电极反应:正极______,负极______.
(2)燃料电池的电解质溶液可以是碱性,也可以是酸性.下列物质最适合作实用型氢氧燃料电池的是______(A.浓盐酸 B.98%浓硫酸 C.磷酸 D.碳酸),书写电极反应式:
正极______,
负极______.
(3)固态氧化物燃料电池以固体氧化锆-氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许O2-在其间通过,该电池工作原理如图所示,多孔电极a、b均不参与电极反应.其中正极是______(填a或b),
正极反应式:______,
负极反应式______.
(4)燃料电池除了用H2外,还可以用其他气体如CO、CH4等,若用CH3CH2OH作燃料,则它将在______极反应(填“a”或“b”),写出酸性条件下该电极反应式:______,写出在碱性条件下该电极反应式:______.
正确答案
O2+2H2O+4e-=4OH-
2H2-4e-+4OH-=4H2O
A
O2+4H++4e-=2H2O
2H2-4e-=4H+
a
O2+4e-═2O2-
H2+O2--2e-=H2O
b
C2H5OH-12e-+3H2O═2CO2+12H+
C2H6O+16OH--12e-=2CO32-+11H2O
解析
解:(1)氢氧燃料电池工作时,氢气为燃料,负极燃料氢气发生氧化反应,正极是氧气发生还原反应,氧气是氧化剂,碱性氢氧燃料电池工作时,在负极上通入氢气,发生氧化反应,电极反应式为2H2-4e-+4OH-=4H2O,在正极上通入氧气,发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-;2H2-4e-+4OH-=4H2O;
(2)电池的电解质是强电解质C.磷酸 D.碳酸都是弱电解质,不符合要求,B.98%浓硫酸 中没有自由移动的离子,不能做电解质,故选A.在酸性环境下,负极上通入氢气,发生氧化反应,电极反应式为2H2-4e-=4H+,在正极上通入氧气,发生还原反应,电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O,故答案为:A;O2+4H++4e-=2H2O;2H2-4e-=4H+;
(3)根据电子转移的方向,所以a是正极,b是负极,通入氧化剂的电极为正极,电极反应式为O2+4e-═2O2-,通入燃料的电极为负极,负极反应式为:H2+O2--2e-=H2O,故答案为:O2+4e-═2O2-;H2+O2--2e-=H2O;
(4)在乙醇燃料电池中,负极b极上是燃料乙醇发生失电子的氧化反应,在碱性环境下的电极反应为:C2H6O+16OH--12e-=2CO32-+11H2O,在酸性环境下的电极反应为:CH3CH2OHC2H5OH-12e-+3H2O═2CO2+12H+,故答案为:b;C2H6O+16OH--12e-=2CO32-+11H2O;C2H5OH-12e-+3H2O═2CO2+12H+.
A、B、C是三种金属,根据下列个实验,确定它们的还原性强弱顺序为①将A与B浸在稀硫酸中用导线相连,A上有气泡逸出,B逐渐溶解②电解物质的量浓度相同的A、C盐溶液时,阴极上先析出C(使用惰性电极)( )
正确答案
解析
解:①将A与B浸在稀硫酸中用导线相连,A上有气泡逸出,B逐渐溶解,说明原电池中B做负极,A做正极,金属性B>A;
②电解物质的量浓度相同的A、C混合盐溶液时,阴极上先析出C(使用惰性电极).金属阳离子氧化性性越强,对应金属元素的金属性越弱,说明A的金属性大于C;得到金属活泼性为B>A>C,还原性强弱顺序为B>A>C;
故选D.
某课外活动小组进行电解饱和食盐水的实验.请同答下列问题.
(1)通电一段时间后,可观察到______电极(填“阴极”或“阳极”)附近溶液颜色先变红,该电极上的电极反应式为______.
(2)该溶液电解反应的化学方程式为______.
(3)若开始时改用铁棒做阳极,阳极的电极反应式为______.
(4)若用H2和O2为反应物,以KOH为电解质溶液,可构成新型燃料电池(如图),两个电极均由多孔性炭制成,通入的气体由孔隙中逸出,并在电极表面放电.其中a是______极(填“正”或“负”),b极的电极反应式为______.
(5)如图是某空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用KOH为电解液,下列有关说法中不正确的是______(填序号)
A.该能量转化系统中的水也是可以循环的
B.燃料电池系统产生的能量实际上来自于水
C.燃料电池放电时的正极反应:H2-2e-+2OH-=2H2O
D.水电解系统中的阳极反应:4OH--4e-=2H2O+O2↑
正确答案
解:(1)阴极氢离子放电产生氢氧根离子使附近溶液颜色先变红,电极反应方程式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,故答案为:阴极;2H2O+2e-=H2↑+2OH-;
(2)阳极是还原性强的氯离子放电,阴极是氢离子放电生成氢气,所以电解反应的化学方程式为2NaCl+2H2Cl2↑+H2↑+2NaOH,故答案为:2NaCl+2H2
Cl2↑+H2↑+2NaOH;
(3)金属作阳极,阳极是活泼金属铁本身放电,电极反应方程式为:Fe-2e-═Fe2+,故答案为:Fe-2e-═Fe2+;
(4)通氢气的一极发生氧化反应是负极;b极氧气发生还原反应,故答案为:负; O2+2H2O+4e-═4OH-;
(5)A、由转化系统可知,水分解后还可再生成,则水是循环使用的,说法正确,故A错误.
B、燃料电池系统产生的能量来源于化学反应产生的化学能,属于化学能转变为电能,不是来源于水,说法错误,故B正确;
C、水电解系统中的阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,所以电极反应式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,说法错误,故C正确.
D、该燃料电池放电时的负极发生氧化反应,在碱性环境下,2OH-+H2-2e-=2H2O,说法正确,故D错误.
故选BC.
解析
解:(1)阴极氢离子放电产生氢氧根离子使附近溶液颜色先变红,电极反应方程式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,故答案为:阴极;2H2O+2e-=H2↑+2OH-;
(2)阳极是还原性强的氯离子放电,阴极是氢离子放电生成氢气,所以电解反应的化学方程式为2NaCl+2H2Cl2↑+H2↑+2NaOH,故答案为:2NaCl+2H2
Cl2↑+H2↑+2NaOH;
(3)金属作阳极,阳极是活泼金属铁本身放电,电极反应方程式为:Fe-2e-═Fe2+,故答案为:Fe-2e-═Fe2+;
(4)通氢气的一极发生氧化反应是负极;b极氧气发生还原反应,故答案为:负; O2+2H2O+4e-═4OH-;
(5)A、由转化系统可知,水分解后还可再生成,则水是循环使用的,说法正确,故A错误.
B、燃料电池系统产生的能量来源于化学反应产生的化学能,属于化学能转变为电能,不是来源于水,说法错误,故B正确;
C、水电解系统中的阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,所以电极反应式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,说法错误,故C正确.
D、该燃料电池放电时的负极发生氧化反应,在碱性环境下,2OH-+H2-2e-=2H2O,说法正确,故D错误.
故选BC.
如图为原电池装置示意图:
(1)若A为Zn,B为石墨棒,电解质溶液为稀硫酸,则A电极名称为______,写出正极的电极反应式______.
(2)若A为铜片,B为铁片,电解质为FeCl3溶液,则作铜片为______极(填正或负),写出电极反应式:正极______,负极______.
(3)若A、B均为铂片,电解质为KOH溶液,分别从A、B两极通入H2和O2,该电池即为燃料电池,通入氧气的一极为该电池的______极(填正或负),该电池的总反应为:______.
正确答案
解:(1)该原电池中,锌失电子变成离子进入溶液,所以锌极即A极为负极,石墨为正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以电极反应式为2H++2e-=H2↑.
故答案为:负极;2H++2e-=H2↑;
(2)该原电池中,铁片失电子变成二价铁离子进入溶液,电极反应式为 Fe-2e-=Fe2+;所以铁片作负极,铜片作正极,正极上三价铁离子得电子生成二价铁离子,
电极反应式为2Fe3++2 e-=2Fe2+,故答案为:正;2Fe3++2 e-=2Fe2+;Fe-2e-=Fe2+;
(3)在原电池中失电子的一极为负极,得电子的一极为正极,在氢氧燃料电池中,氧气得电子,所以通入氧气的一极为该电池的正极;氢气和氧气反应生成水,
所以电池反应式为2H2+O2=2H2O,故答案为:正;2H2+O2=2H2O.
解析
解:(1)该原电池中,锌失电子变成离子进入溶液,所以锌极即A极为负极,石墨为正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以电极反应式为2H++2e-=H2↑.
故答案为:负极;2H++2e-=H2↑;
(2)该原电池中,铁片失电子变成二价铁离子进入溶液,电极反应式为 Fe-2e-=Fe2+;所以铁片作负极,铜片作正极,正极上三价铁离子得电子生成二价铁离子,
电极反应式为2Fe3++2 e-=2Fe2+,故答案为:正;2Fe3++2 e-=2Fe2+;Fe-2e-=Fe2+;
(3)在原电池中失电子的一极为负极,得电子的一极为正极,在氢氧燃料电池中,氧气得电子,所以通入氧气的一极为该电池的正极;氢气和氧气反应生成水,
所以电池反应式为2H2+O2=2H2O,故答案为:正;2H2+O2=2H2O.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在铁片上镀铜时,铁片为阴极,发生反应:Cu2++2e-=Cu,若铁片增重3.2g,即生成金属铜为3.2g,转移电子是0.1mol,但电子不通过电镀液,故A错误;
B、钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的PH不同,引起的正极反应不同,故B错误;
C、影响反应速率的主要因素是物质本身的性质,故C正确;
D、电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阳极极区产生的Cl2进入阴极区,故D错误;
故选C.
氯化铁在工农业生产及人们的日常生活中具有广泛的用途,譬如可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等.
请解答下列问题:
(1)用化学方程式表示氯化铁作催化剂、氧化剂的反应各1例:
______.
(2)如图是根据FeCl3腐蚀印刷电路铜板原理设计的原电池,放电时正极反应式为______.若将FeCl3溶液浓度改为1.0mol/L,反应刚开始时,电流计读数将______(填“变大”、“变小”或“不变”).
(3)待(2)中的反应完成后,将铜棒换成铁棒.电流计指针偏转方向与(2)中的偏转方向______(填“相同”或“相反”,负极反应式为______.
正确答案
解:(1)氯化铁作催化剂的反应为:C6H6+Cl2→C6H5Cl+HCl,氯化铁作氧化剂的有2FeCl3+Fe=3FeCl2,故答案为:C6H6+Cl2→C6H5Cl+HCl;2FeCl3+Fe=3FeCl2;
(2)正极发生还原反应,Fe3+被还原生成Fe2+,电极方程式为Fe3++e-=Fe2+,增大电解质浓度,导电能力增强,电流强度增大,故答案为:Fe3++e-=Fe2+;变大;
(3)将铜棒换成铁棒,铁仍是负极,正负极没有变化,所以电流计指针偏转方向与(2)中的偏转方向相同,负极是铁失去电子,故答案为:相同;Fe-2e-=Fe2+
.
解析
解:(1)氯化铁作催化剂的反应为:C6H6+Cl2→C6H5Cl+HCl,氯化铁作氧化剂的有2FeCl3+Fe=3FeCl2,故答案为:C6H6+Cl2→C6H5Cl+HCl;2FeCl3+Fe=3FeCl2;
(2)正极发生还原反应,Fe3+被还原生成Fe2+,电极方程式为Fe3++e-=Fe2+,增大电解质浓度,导电能力增强,电流强度增大,故答案为:Fe3++e-=Fe2+;变大;
(3)将铜棒换成铁棒,铁仍是负极,正负极没有变化,所以电流计指针偏转方向与(2)中的偏转方向相同,负极是铁失去电子,故答案为:相同;Fe-2e-=Fe2+
.
如图所示,将两烧杯中电极用导线相连,四个电极分别为Mg、Al、Pt、C.当闭合开关S后,电流表指针发生偏转,以下表述不正确的是( )
正确答案
解析
解:关闭开关S甲装置形成原电池反应,铝做负极失电子发生氧化反应,镁做正极,电极上得到电子发生还原反应,乙池为电解池,Pt做电解池阴极,C做电解池的阳极;
A、甲装置形成的原电池,发生了原电池反应,故A正确;
B、甲装置形成原电池反应,铝做负极失电子发生氧化反应,镁做正极,故B正确;
C、乙池是电解池,电解质溶液是构成电解池的条件之一,乙醇是非电解质,不能做电解质溶液,故C错误;
D、甲装置是原电池消耗氢氧根离子,溶液PH减小,故D正确;
故选C.
对下图中两极加以必要的连接并填空:
(1)在A图中,使铜片上冒出大量H2气泡.请加以必要连接.
写出负极上的电极反应式:______.
(2)在B图中,使b极析出Cl2,加以必要的连接后,该装置叫______.
总反应方程式:______.
经过一段时间后,溶液的pH值______(填升高、降低、不变)
(3)若将A、B串联(a接Cu,b接Zn),则a极析出的物质是______.当Zn片质量减少32.5g时,b极析出物质在标准状况下的体积为______ L.
正确答案
解:在A图中,锌与稀硫酸反应,而铜和银与稀硫酸不反应,所以只能选锌作负极,根据题意知,铜作正极;
在B图中,使b极析出Cl2,溶液好氯离子失电子,所以该装置只能是电解池,b极上反应氧化反应,所以b极连接电源正极,a极两极电源负极.
故两装置图为:
(1)通过上面分析知,锌作负极,锌失电子变成离子进入溶液,所以电极反应式为Zn-2e=Zn2+
故答案为:Zn-2e=Zn2+
(2)通过上面分析知,该装置为电解池,溶液中氯离子的放电能力大于氢氧根离子,所以在b电极上得氯气;氢离子的放电能力大于钠离子,所以在a极上得氢气,同时溶液中生成氢氧化钠,
所以电池反应式为2NaCl+2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑.
随着反应的进行,溶液中氢氧根离子的浓度越来越大,氢离子的浓度越来越小,所以溶液的PH值升高.
故答案为:电解池;2NaCl+2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑;升高.
(3)若将A、B串联,A是原电池,B是电解池,原电池中锌作负极,铜作正极;串联后,a接Cu,所以a是阳极,
b接Zn,b是阴极.a极上氯离子失电子生成氯气,b极上氢离子得电子生成氢气.根据串联时,各电极上得失电子数相等知,锌失去的电子等于生成氢气时得到的电子,
即n(Zn)×2=n(H2)×2.
所以v=11.2
故答案为:Cl2; 11.2.
解析
解:在A图中,锌与稀硫酸反应,而铜和银与稀硫酸不反应,所以只能选锌作负极,根据题意知,铜作正极;
在B图中,使b极析出Cl2,溶液好氯离子失电子,所以该装置只能是电解池,b极上反应氧化反应,所以b极连接电源正极,a极两极电源负极.
故两装置图为:
(1)通过上面分析知,锌作负极,锌失电子变成离子进入溶液,所以电极反应式为Zn-2e=Zn2+
故答案为:Zn-2e=Zn2+
(2)通过上面分析知,该装置为电解池,溶液中氯离子的放电能力大于氢氧根离子,所以在b电极上得氯气;氢离子的放电能力大于钠离子,所以在a极上得氢气,同时溶液中生成氢氧化钠,
所以电池反应式为2NaCl+2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑.
随着反应的进行,溶液中氢氧根离子的浓度越来越大,氢离子的浓度越来越小,所以溶液的PH值升高.
故答案为:电解池;2NaCl+2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑;升高.
(3)若将A、B串联,A是原电池,B是电解池,原电池中锌作负极,铜作正极;串联后,a接Cu,所以a是阳极,
b接Zn,b是阴极.a极上氯离子失电子生成氯气,b极上氢离子得电子生成氢气.根据串联时,各电极上得失电子数相等知,锌失去的电子等于生成氢气时得到的电子,
即n(Zn)×2=n(H2)×2.
所以v=11.2
故答案为:Cl2; 11.2.
若将反应2Fe3++Cu═Cu2++2Fe2+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.
正极反应______;
负极反应:______.
正确答案
解:由方程式Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2可知,Cu被氧化,为原电池的负极,负极反应为Cu-2e-=Cu2+,正极Fe3+被还原,电极方程式为2Fe3++2e-=2Fe2+,正极可为碳棒,电解质溶液为氯化铁,
则原电池装置图可设计为,
故答案为:2Fe3++2e-=2Fe2+;Cu-2e-=Cu2+;.
解析
解:由方程式Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2可知,Cu被氧化,为原电池的负极,负极反应为Cu-2e-=Cu2+,正极Fe3+被还原,电极方程式为2Fe3++2e-=2Fe2+,正极可为碳棒,电解质溶液为氯化铁,
则原电池装置图可设计为,
故答案为:2Fe3++2e-=2Fe2+;Cu-2e-=Cu2+;.
铬化学丰富多彩,无论是铬单质还是含铬化合物,在生产和科学研究中都具有重要的价值,请根据相关信息回答下列问题.
(1)在下图装置中,观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡,而图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极附近产生大量有色气体.根据上述现象试推测金属铬的两个重要化学性质______、______;
(2)Cr(OH)3和Al(OH)3类似,也是两性氢氧化物,在水中存在酸式和碱式电离平衡,其酸式电离方程式是______;
(3)酒后驾车是引发交通事故的重要原因.交警对驾驶员进行呼气酒精检测的原理是:橙色的K2Cr2O7酸性水溶液遇乙醇迅速生成蓝绿色Cr3+.反应原理为:
K2Cr2O7+C2H5OH+H2SO4一K2SO4+Cr2(SO4)3+CH3COOH+H2O
请写出其配平后的离子方程式______,
当反应中有0.03mol电子转移时,被氧化的乙醇有______mol;
(4)工业上净化处理铬污染方法之一是:将含K2Cr2O7酸性废水放入电解槽内,加入适量的NaCl,以Fe和石墨为电极进行电解.经过一段时间后,生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31).
①在装置中应该用______(填材料名称)做电解池的阳极,阴极上电极反应为______
②已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13mol/L,则溶液中c(Cr3+)为______mol/L.
正确答案
解:(1)图1装置铜电极上产生大量的无色气泡,说明Cr的活泼性大于Cu,能和稀硫酸反应生成 H2;而图 2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,说明Cr和硝酸能产生钝化现象,
故答案为:金属铬的活动性比铜强,能和稀硫酸反应生成 H2;金属铬易被稀硝酸钝化;
(2)Cr(OH)3和Al(OH)3类似,由Al(OH)3的酸式电离可知,Cr(OH)3的酸式电离方程式是:Cr(OH)3⇌H++CrO2-+H2O,
故答案为:Cr(OH)3⇌H++CrO2-+H2O;
(3)根据电子得失守恒,配平相关系数,方程式为:2K2Cr2O7+3CH3CH2OH+8H2SO4=2Cr2(SO4)3+3CH3COOH+2K2SO4+11H2O,所以离子方程为:2Cr2O72-+3C2H5OH+16H+=4Cr3++3CH3COOH+11H2O,反应中Cr元素的化合价降低,K2Cr2O7是氧化剂,氧化剂被还原得到还原产物,则Cr2(SO4)3为还原产物;乙醇中C元素的化合价升高,乙醇是还原剂,还原剂具有还原性;K2Cr2O7中Cr元素从+6价降低到+3价,则1mol氧化剂转移6mol电子,被氧化的CH3CH2OH为1.5mol,所以0.03mol电子转移时,被氧化的乙醇的量为0.0075mol,
故答案为:2Cr2O72-+3C2H5OH+16H+=4Cr3++3CH3COOH+11H2O;0.0075;
(4)①阳极发生氧化反应,产生亚铁离子,所以电极材料为铁;阴极上电极反应为是氢离子发生还原反应生成氢气,所以阴极的电极反应式为:2H++2e-=H2↑,
故答案为:铁;2H++2e-=H2↑;
②电解后溶液中c(Fe3+)=2.0×10-13mol/L,则溶液中c3(OH-)=mol/L=2×10-25mol/L,故溶液中c(Cr3+)=
mol/L=3×10-6mol/L,
故答案为:3×10-6.
解析
解:(1)图1装置铜电极上产生大量的无色气泡,说明Cr的活泼性大于Cu,能和稀硫酸反应生成 H2;而图 2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,说明Cr和硝酸能产生钝化现象,
故答案为:金属铬的活动性比铜强,能和稀硫酸反应生成 H2;金属铬易被稀硝酸钝化;
(2)Cr(OH)3和Al(OH)3类似,由Al(OH)3的酸式电离可知,Cr(OH)3的酸式电离方程式是:Cr(OH)3⇌H++CrO2-+H2O,
故答案为:Cr(OH)3⇌H++CrO2-+H2O;
(3)根据电子得失守恒,配平相关系数,方程式为:2K2Cr2O7+3CH3CH2OH+8H2SO4=2Cr2(SO4)3+3CH3COOH+2K2SO4+11H2O,所以离子方程为:2Cr2O72-+3C2H5OH+16H+=4Cr3++3CH3COOH+11H2O,反应中Cr元素的化合价降低,K2Cr2O7是氧化剂,氧化剂被还原得到还原产物,则Cr2(SO4)3为还原产物;乙醇中C元素的化合价升高,乙醇是还原剂,还原剂具有还原性;K2Cr2O7中Cr元素从+6价降低到+3价,则1mol氧化剂转移6mol电子,被氧化的CH3CH2OH为1.5mol,所以0.03mol电子转移时,被氧化的乙醇的量为0.0075mol,
故答案为:2Cr2O72-+3C2H5OH+16H+=4Cr3++3CH3COOH+11H2O;0.0075;
(4)①阳极发生氧化反应,产生亚铁离子,所以电极材料为铁;阴极上电极反应为是氢离子发生还原反应生成氢气,所以阴极的电极反应式为:2H++2e-=H2↑,
故答案为:铁;2H++2e-=H2↑;
②电解后溶液中c(Fe3+)=2.0×10-13mol/L,则溶液中c3(OH-)=mol/L=2×10-25mol/L,故溶液中c(Cr3+)=
mol/L=3×10-6mol/L,
故答案为:3×10-6.
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