- 电化学基础
- 共22819题
选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,完成下列反应:
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
(1)画出装置图,并标明各部分材料名称。
(2)负极材料 ,正极材料 ,电解质溶液是 。
(3)写出电极反应式:
负极: _______________________
正极: _______________________
正确答案
(1)(2分)
(2)锌片 铜片 CuSO4溶液(每空1分)
(3)负极:Zn-2e-Zn2+(2分)
正极:Cu2++2e- Cu(2分)
设计原电池一定要满足原电池的构成条件。
(正常进度)
(1)写出以30%KOH溶液为电解质溶液,甲烷燃料电池的负极电极反应式______。
(2)在标准状况下,甲烷和氧气的混合气体224mL,充分燃烧后,将生成的气体通入100mL 0.02mol/L的石灰水,得到0.1g白色沉淀。求混合气体中甲烷和氧气的体积比。
正确答案
(1)CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O (3分)(2)①如果氢氧化钙过量,甲烷与氧气的体积比为1:9;②如果CO2过量,烷与氧气的体积比为3:7
(1)在原电池中负极失去电子,发生氧化反应。所以甲烷在负极通入。由于电解质是氢氧化钾,所以负极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。
(2)考查根据方程式进行的有关计算。
有关反应的化学方程式为:CH4+2O2=CO2+2H2O、CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O、
CaCO3+CO2+H2O====Ca(HCO3)2
混合气是0.224L÷22.4L/mol=0.01mol,氢氧化钙是0.02mol/L×0.1L=0.002mol,生成的碳酸钙是0.1g÷100g/mol=0.001mol。则
①如果氢氧化钙过量,则反应中生成的CO2就是0.001mol,则氧气就是0.009mol,所以甲烷与氧气的体积比为1:9
②如果CO2过量,生成碳酸钙沉淀又被剩余的CO2反应生成碳酸氢钙。则生成的CO2为0.03mol,则氧气就是0.007mol,所以甲烷与氧气的体积比为3:7
(8分)在以铁、铜为两电极的原电池中,如图所示:
(1)若电解质溶液为稀硫酸,则铜电极上的电极反应式为: ;原电池总反应的离子方程式: ;
(2)若电解质溶液为浓硝酸, 则铁电极上的电极反应式为: ;当电路中通过了1mol的电子时,则在某极上生成了标准状况下的气体体积为: L。
正确答案
(1) 2H++2e-= H2↑;2H++Fe= Fe2++H2↑;
(2) NO3-+2H++e-= NO2↑+ H2O;22.4。
(1)在原电池中较活泼的金属作负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极上,所以溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。正极得到电子,发生还原反应。铁比铜活泼,铁是负极,铜是正极,溶液中的氢离子得到电子。
(2)如果是浓硝酸,由于铁会发生钝化,所以作负极的是铜,失去电子而溶解。铁是正极,溶液中的NO3-得到电子,反应式为NO3-+2H++e-= NO2↑+ H2O。根据电极反应式可知,当电路中通过了1mol的电子时,生成NO2的体积在标准状况下为22.4L。
某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。完成下列填空:
(1)图2 是图1所示装置的示意图,在图2的小括号内填写正极材料的化学式;在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。
(2)写出正、负极反应的方程式。正极: ,负极: 。
(3)按图1装置实验,约8分钟才看到的导管中液柱上升,下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是 。
a.用纯氧气代替具支试管内的空气
b.用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物
c.用毛细尖嘴管代替玻璃导管,并向试管的水中滴加少量红墨水
(4)升高温度可以加快化学反应速率,建议用酒精灯加热具支试管。这一措施 (填“可行”或“不行”)。
(5)有同学观察到图1装置在组装时就会使导管中液面低于试管中液面,导致实验时导管中液柱上升需要更多的时间。图1装置组装时,使导管中液面低于试管中液面的原因是 。消除这一现象的简单操作是 。
正确答案
(1)(各1分,共2分)
(2)2H2O+ O2+4e→4OH- (1分)Fe-2e→Fe2+(1分)
(3)a b c (3分)
(4)不行(1分)
(5)不论是后塞塞子还是后将导管插入水中,都会造成容器中气体体积减小,压强增大,使导管中液面低于试管中液面(2分);用针筒从橡胶塞处抽气或把橡皮塞换成带分液漏斗的单孔塞(2分,合理即给分)
试题分析:(1)氯化钠溶液显中性,所以在食盐水中,铁钉发生吸氧腐蚀,铁作负极,碳作正极,电子从铁沿导线流向正极碳,其图象为
(2)该装置中,负极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+;正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为2H2O+O2+4 e-=4OH -。
(3)a.用纯氧气代替具支试管内的空气,氧气的浓度增大,反应速率加快,故a正确;b.用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物,增大反应物的接触面积,反应速率加快,故b正确;c.用毛细尖嘴管代替玻璃导管,并向试管的水中滴加少量红墨水,改变相同的压强即改变相同的体积,毛细尖嘴管上升的高度大于玻璃导管,且红墨水现象更明显,故c正确,所以答案选a b c。
(4)温度越高,氧气的溶解度越小,反应速率越小,所以用酒精灯加热具支试管,降低反应速率,因此这一措施是不行的。
(5)一定量的气体,压强与气体体积成反比,体积越小,压强越大,导致导管中液面低于试管中液面,所以可以采用用针筒从橡胶塞处抽气或把橡皮塞换成带分液漏斗的单孔塞的方法消除这一现象。因此使导管中液面低于试管中液面的原因是不论是后塞塞子还是后将导管插入水中,都会造成容器中气体体积减小,压强增大,使导管中液面低于试管中液面;所以消除这一现象的简单操作是用针筒从橡胶塞处抽气或把橡皮塞换成带分液漏斗的单孔塞。
(10分)如图所示:已知甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O
(1)请回答图中甲、乙两池的名称。甲池是 装置,乙池是 装置。
(2)B(石墨)电极的名称是 。在图中标明电子移动的方向。
(3)通入O2的电极的电极反应式是 。
(4)乙池中反应的化学方程式为 。
(5)当乙池中A(Fe)极的质量增加5.40g时,甲池中理论上消耗O2 mL(标准状况下)
正确答案
(14分)(1)原电池(化学能转变成电能) 电解池(电能转变成化学能)(2)阳极
(3)O2+2H2O+4e-=4OH-
(4)4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑ (5)280
(1)根据装置可知,甲是原电池,乙是电解池。
(2)原电池中负极失去电子,正极得到电子。所以甲中通入甲醇的是负极,通入氧气的是正极。则B是阳极。电子从原电池的负极经导线传递到电解池的阴极,从电解池的阳极经导线传递到原电池的正极。
(3)氧气得到电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
(4)乙中阴极氢离子放电生成氢气,阳极是银离子放电生成银,所以总反应式为
4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑。
(5)铁电极形成的是银,物质的量是5.40g÷108g.mol=0.05mol,转移电子是0.05mol,所以根据电子得失守恒可知,消耗氧气是0.05mol÷4=0.0125mol,标准状况下的体积是0.0125mol×22.4L/mol=0.280L=280ml。
(8分)如下图所示,将铁、铜通过导线相连,置于稀硫酸中。
(1)铁片上的现象是 ,电极反应式 。
(2)铜片上的现象是 ,电极反应式 。
(3)写出该电池总反应的离子方程式 。
正确答案
(1)铁片不断溶解 Fe-2e-=Fe2+
(2)有气泡产生 2H++2e-=H2↑
(3)Fe+2H+= Fe2++ H2↑
铁、铜通过导线相连,置于稀硫酸中,构成原电池,铁比铜活泼,故:
(-)铁片:Fe-2e-=Fe2+;(+)铜片:2H++2e-=H2↑
总反应的离子方程式:Fe+2H+= Fe2++ H2↑
根据右图装置回答:
(1)原电池的负极材料是
(2)Cu片上发生 反应。(填“氧化”或“还原”)
(3)电流方向由 流向 (填“Zn”或“Cu”)
(4)写出电极反应式
负极:
正极:
总反应:
正确答案
(12分)(1) Zn(2分) (2)还原 (2分) (3) Cu ;Zn (2分)
(4)负极: Zn – 2e- = Zn2+ (2分) 正极: Cu2+ + 2e- = Cu (2分)
总反应: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu (写化学方程式也可以) (2分)
试题分析:原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。锌比铜活泼,所以锌是负极,失去电子,发生氧化反应。铜是正极,溶液中的铜离子得到电子,发生还原反应。电流方向是从铜流向锌。
点评:该题主要是考查学生对原电池原理的熟悉了解程度,意在检验学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确原电池的工作原理,并能结合题意灵活运用即可。有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性,也有助于培养学生的逻辑推理能力和规范答题能力。
如下图所示,烧杯中都盛有稀硫酸。
①写出(3)中的电极反应:Fe: 、 Zn: 。
②比较(1)、(2)、(3)中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 (填序号)。
正确答案
①2H+ + 2e- =H2↑ Zn-2e-=Zn2+(各2分)
②2、1、3(1分)
试题分析:①装置(3)为原电池,Zn较活泼,电池反应为:Zn +H2SO4=ZnSO4+H2↑,锌失电子发生氧化反应,作原电池的负极,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+;氢离子在铁电极上得电子发生还原反应,电极反应式为2H+ + 2e- =H2↑;②装置(2)中铁作原电池的负极,腐蚀速率加快,装置(3)中铁作原电池的正极,被保护,(1)、(2)、(3)中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是(2)、(1)、(3)。
(6分) 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验,根据实验现象回答①②③
正确答案
(6分) 2H+ +2e--== H2↑;C→B;D>A>B>C
试题分析:金属A不断溶解,说明A是负极,失去电子,发生氧化反应,则A的金属性强于B的。其中正极是氢离子放电生成氢气,电极反应式是2H+ +2e--== H2↑;C的质量增加,这说明C是正极,溶液中的铜离子放电,生成铜而形成,则电流方向是C→B,其中B的金属性强于C的;A和D构成原电池时,A上有气体产生,说明A是正极,溶液中的氢离子放电生成氢气,所以D的金属性强于A的。综上所述,四种金属的金属性强弱顺序是D>A>B>C。
点评:在原电池中较活泼的金属作负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极上,所以溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。正极得到电子,发生还原反应,据此可以进行有关的判断。
铅蓄电池的负极及负极反应物为Pb,正极反应物为PbO2,电解质溶液为稀H2SO4溶液,原电池的反应的产物之一是难溶性的PbSO4。写出铅蓄电池中的电极反应式。
正确答案
Pb+SO42--2e-PbSO4
PbO2+ SO42-+4H++2e-PbSO4+2H2O
Pb+PbO2+4H++2 SO42-2PbSO4+2H2O
由题意可知,原电池反应中Pb失去电子变为Pb2+,PbO2中的Pb4+得到电子变为Pb2+并释放出O2-。在H2SO4稀溶液中,Pb2+必然与SO42-结合为PbSO4沉淀(非氧化还原反应),O2-必然与H+结合为H2O(非氧化还原反应)。将得到的两电极反应式相加即得总反应式。
某市中学化学兴趣小组利用下图所示原电池装置进行实验,请回答下列问题:
(1)实验中,同学们发现两装置电流计的指针偏转方向不同,因此有人提出以下观点,其中正确的是____________。(双选题,漏选得2分,多选错选得0分)
(2)要准确判断原电池的正负极除了可用电流计等仪表测量外,还可以通过观察现象来判断,请写出乙图中的电极材料及反应现象。(设镁铝均为纯净金属)
正极: 负极: 。
(3)写出甲图中的电极反应式:
①负极: _________________________;
②正极: _________ __________ 。
(4)乙图中铝片与NaOH溶液反应的离子方程式为___________________________________。某同学测得乙图中实验前铝片的质量是5g,实验后的质量是2.3g,则在实验过程中产生氢气的体积为_______(标况),转移电子的物质的量为________。
正确答案
(17分,(1)小题3分,其余每空2分)
(1)C、D(全对得3分,漏选得2分,多选错选得0分)
(2)镁片、有气泡产生;铝片、逐渐溶解
(3)①Mg—2e―=Mg2+ ②2H++2e―=H2↑;
(4)2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,3.36L(漏单位得0分),0.3mol(漏单位得1分)
试题分析:(1)甲装置中,电解质是稀硫酸,则活泼性强的金属是负极。乙装置中电解质是氢氧化钠溶液,由于镁和氢氧化钠溶液不反应,则作为负极的是铝,镁是正极,所以答案选CD。
(2)乙中铝是负极,失去电子,逐渐溶解。镁是正极,其表面有氢气生成。
(3)甲图中镁是负极,铝是正极,则电极反应式分别是负极:的电极反应式:Mg—2e―=Mg2+ 、正极:2H++2e―=H2↑。
(4)乙图中铝片与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。乙图中实验前铝片的质量是5g,实验后的质量是2.3g,则消耗铝的质量是2.7g,物质的量是0.1mol,失去0.3mol电子。则根据电子的得失守恒可知生成氢气的物质的量是0.15mol,标准状况下的体积是0.15mol×22.4L/mol=3.36L。
点评:该题是高考中的常见题型和考点,属于中等难度试题的考查。试题贴近高考,基础性强,注重答题的灵活性,有利于培养学生的逻辑思维能力和灵活应变能力。该题的关键是明确原电池的工作原理,特别是原电池中正负极的判断依据,然后结合题意和方程式灵活运用即可。
下图烧杯中盛有稀硫酸,则:
(1)A中进行的离子反应方程式为 。
(2)B中各电极的电极反应式:负极: ;正极: 。
(3)C中被腐蚀的金属是 ,正极反应 。
(4)三烧杯中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 。
正确答案
(12分)每小题2分
(1)Fe+2H+==Fe2++H2↑
(2)Fe-2e-==Fe2+; 2H++2e-==H2↑
(3)Zn; 2H++2e-==H2↑
(4)B>A > C
试题分析:(1)铁是活泼的金属,很容易的置换出酸中的氢,离子方程式为Fe+2H+==Fe2++H2↑。
(2)Fe的活泼性大于Sn的活泼性,Fe为负极,失去电子,发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-==Fe2+,Sn为正极,电极反应式为2H++2e-==H2↑。
(3)Zn的活泼性大于Fe的活泼性,Zn是负极,失去电子,发生氧化反应,故被溶解的金属是Zn。正极反应式为2H++2e-==H2↑。
(4)金属腐蚀的程度为:在原电池中做负极的腐蚀程度最大,发生化学反应的次之,做正极的腐蚀的最弱,故三烧杯中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是B>A > C。
点评:本题考查的是原电池的工作原理,题目难度中,在原电池中,一般活泼金属做负极,不活泼金属或惰性电极或碳棒做正极,负极的活泼性大于正极的活泼性。负极质量减少,正极质量增加或有气泡冒出。电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。
(10分)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为 。
(2)B中Sn极的电极反应式为 ,Sn极附近溶液的pH(填“增大”、“减小”或“不变”) 。
(3)C中被腐蚀的金属是 ,总反应方程式
正确答案
(1)Fe+2H+=Fe2++H2↑ (2)2H++2e=H2↑ 增大
(3)Zn Zn+2H+=Zn2++H2↑
(1)A是原电池,铁直接和稀硫酸发生置换反应生成氢气,离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑。
(2)B构成原电池,铁比锡活泼,铁是负极,Sn是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,反应式为2H++2e=H2↑,所以正极附近溶液的酸性会降低,pH会增大。
(3)C也是原电池,但锌比铁活泼,锌是负极,失去电子被腐蚀。铁是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,因此总反应式为Zn+2H+=Zn2++H2↑。
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。请回答下列问题:
(1)电极X的材料是 (化学式);电解质溶液Y是 ;
(2)银电极为电池的 极,发生的电极反应为 ;X电极上发生的电极反应为 ;
(3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。
正确答案
(10分)
(1)Cu (1分);AgNO3溶液 (2分)。
(2)正 (1分), Ag++e- =" Ag" (2分); Cu-2e- = Cu2+ (2分)。
(3) 负(Cu)(1分);正(Ag)(1分)。
试题分析:(1)由反应“2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)”可知,在反应中,Cu被氧化,失电子,应为原电池的负极,Ag+在正极上得电子被还原,电解质溶液为AgNO3 。
(2)正极为活泼性比Cu弱的Ag,Ag+在正极上得电子被还原,电极反应为Ag++e=Ag,X电极为原电池的负极,Cu失去电子发生氧化还原反应: Cu-2e-=Cu2+。
(3)原电池中,电子从负极经外电路流向正极,本题中由Cu极经外电路流向Ag极。
右下图是以Zn和Cu为电极,稀硫酸为电解质溶液形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下:
(1)在卡片上,叙述合理的是___ __(填序号)。
(2)其他条件相同情况下,产生气泡的速率比单一锌片 (填快或慢)。
(3)在实验中,甲同学发现不仅在铜片上有气泡产生,而且在锌片上也产生了气体,分析原因可能是___________________________。
(4)如果把硫酸换成硫酸铜溶液,猜测___(填“锌极”或“铜极”)变粗,原因是____ __(用电极方程式表示)。实验结束后称得两极质量差12.9g,假设初始时Zn极与Cu极质量相等,则反应中转移的电子的物质的量为 mol。
正确答案
(1)3、5(2)快(3)锌片中含有杂质(4)铜极、Cu2++2e-=Cu 0.2
试题分析:(1)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。锌比铜活泼,所以锌是负极,失去电子。铜是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,发生还原反应生成氢气。据此可知选项③⑤正确。
(2)通过原电池进行的反应速率快。
(3)由于锌片中含有杂质,从而也构成原电池,故锌片表面也有气泡产生。
(4)如果把硫酸换成硫酸铜溶液,则正极是铜离子放电生成单质铜,所以铜极变粗。电极反应式是Cu2++2e-=Cu。实验结束后称得两极质量差12.9g,如果设参加反应的锌的物质的量是x,则析出铜的物质的量也是x,所以65x+64x=12.9g,解得x=0.1mol,所以反应中转移的电子的物质的量为0.2mol。
点评:该题是中等难度的试题,主要是考查学生对原电池原理的熟悉了解程度,以及灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理能力,激发学生的学习兴趣。该题的关键是明确原电池的工作原理,并能结合题意和装置图灵活运用即可。
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