- 电解池
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(10分)用石墨电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合液,通电40 min后,两极均收集到2.24L气体,则原混合液中Cu2+的物质的量浓度是多少?
正确答案
1 mol·L-1
略
(8分) 阅读下列两段材料,请回答下列问题:
材料一:2006年全国理综I第9题:把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为( )
材料二:已知下列表中有关物质的熔、沸点如下:
(1)有人认为材料一中的题干与选项有矛盾,若选项正确,则结合材料二可推知氯化钾、氯化镁、氯化铝三种物质中有一种物质是不符合题意的,这种物质是 ,其理由是
。
(2)有人认为材料一中的题干正确,只要把一个正确的选项补加进去就是一道好题,你认为选项改加“(I)0:0:0”和“(II)6:3: 0”哪个好? (填写编号)
(3)也有人认为只要把氯化钾、氯化镁、氯化铝中的其中一种物质改为材料二表格中另一种物质也符合题意。写出电解这种物质的化学方程式:
正确答案
略
某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿佛加德罗常数值,其实验方案的要点为:
① 用直流电电解氯化铜溶液,所用仪器如图:
②在电流强度为I安培,通电时间为ts钟后,精确测得某电极上析出的铜的质量为mg。
试回答:
(1)连接这些仪器的正确顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。下同)E接 ,C接 , 接F。
实验线路中的电流方向为 → → →C→ → 。
(2)写出B电极上发生反应的离子方程式 ,G试管中淀粉KI溶液变化的现象为 ,相应的离子方程式是 。
(3)为精确测定电极上析出铜的质量,所必需的实验步骤的先后顺序应是 。(选填下列操作步骤的编号)
①称量电解前电极的质量
②刮下电解后电极上的铜并清洗
③用蒸馏水清洗电解后电极
④低温烘干电极后称量
⑤低温烘干刮下的铜后称量
⑥再次烘干后称量至恒重
(4)已知电子的电量为1.6×10-19C。试列出阿佛加德罗常数的计算表达式:NA 。
正确答案
(1)E接D、C接A、B接F;F→B→A→C→D→E
(2)2Cl--2e=Cl2↑;变蓝色;Cl2+2I-=2Cl-+I2
(3)①③④⑥
(4)
本题将物理中电路连接与化学中仪器连接相结合,将电学知识与电解原理相结合,并设置一个利用电解方法来验证阿佛加德罗常数的全新情境,具有一定的深度和灵活性。解题时应将理化相关知识有机融合,方能解决相关问题。
(1)由于U形管右侧有一处理气体的支管,所以可断定B电极为有Cl2生成的一极,即为阳极。显然F应与B连接,A为阴极,结合安培计接入线路的物理知识,A应接C,D接E。
(2)电解CuCl2,阴、阳两极的电极反应式为:
阴极:Cu2++2e=Cu;阳极:2Cl--2e=Cl2↑
生成的Cl2通入G试管,与KI反应,置换出I2,I2可使淀粉溶液呈现蓝色。
(3)为了精确测定电极上析出的铜的质量,显然应采用测定电解前后A电极的增重的方法。具体操作为:在电解前先称量A电极的质量,电解后先用蒸馏水清洗电极(洗去附着的离子),然后需将电极烘干(除去附着的水),为防止Cu被氧化,应在低温下烘干后再进行称量,为防止误差,还应再低温烘干称量,直至恒重。
(4)电解时,当电流强度为IA,通电时间为ts钟内,通过的总电量为:Q=ItC,通过的电子的物质的量为mol。由题意知阴极析出mgCu,转移的电子的物质的量为
。由上述分析可建立等式:
, 由此式即可得NA的表达式。
( 8 分)采用惰性电极从NO3-、SO42-、Cl-、Cu2+、Na+、Ag+、H+ 选出适当离子组成的电解质(非熔融态下),并电解其水溶液
(1)若两极分别放出H2和O2,电解质可能为 。
(2)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质可能为 。
(3)若两极分别放出气体,且体积比为,电解质可能为 。
(4)若既无O2也无H2放出,则电解质可能为 。
正确答案
(1)HNO3、H2SO4、NaNO3、Na2SO4 (2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4、
(3)HCl、NaCl (4)CuCl2
略
甲、乙两个容器中,分别加入0.1mol/L NaCl溶液与0.1mol/L AgNO3溶液后,以Pt为电极进行电解时, (14分)
(1)写出电极名称和电极反应式:
A
B
C
D
(2)在A、D电极上生成的气体物质的量之比为:_____________
正确答案
略
将1 L含有0.4 mol CuSO4和0.2 mol NaCl 的水溶液用惰性电极电解一段时间后。
(1)若在一个电极上得到0.1 mol Cu,另一电极上析出气体(在标准状况下)的体积是________ L。
(2)若在一个电极上恰好得到0.4 mol Cu,另一电极上再析出气体(在标准状况下)的体积是________ L。
正确答案
(1)2.24 (2)3.36
(1)设另一电极上析出气体在标准状况的体积为x,根据题意得,在另一电极上得到的气体全是Cl2,电解方程式为:
Cu2++2Cl-Cu + Cl2↑
1 mol 22.4 L。
0.1 mol x
x=2.24 L。
(2)当再析出另外0.3 mol Cu时,其阳极反应为:
4OH--4e-=2H2O+O2↑
即2Cu~ 4e- ~ O2
n(O2)=n(Cu)=0.15 mol,
V(O2)=0.15 mol×22.4L·mol-1=3.36L。
氢氧化钾是重要的工业产品。工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如
图所示。
(1)该电解槽的阳极反应式是 。
(2)除去杂质后得氢氧化钾溶液从液体出口 (填写“A”或“B”)导出。
正确答案
略
电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池,
装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。
请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同
时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
①Y电极上的电极反应式为 ,
检验该电极反应产物的方法是 。
②电解池中X极上的电极反应式为 。
在X极附近观察到的现象是 。
③电解一段时间后,若收集到H2为2L,则同样条件下收集的Cl2 2L(填“>”“<”“=”),
原因是 。
(2)如果在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀,电解液a选用CuSO4溶液,请回答:
①X电极对应的金属是____ __(写元素名称),其电极反应式 。
②若电镀前铁、铜两片金属质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二
者质量差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为________________mol。
③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因
。
正确答案
⑴①2H+ + 2e - = H2↑ 放出气体,溶液变红。
②2Cl - - 2e - = Cl2 ↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色。
③<,电解生成的Cl2与电解生成的NaOH发生了反应
⑵①铜 Cu2+ + 2e- ="=" Cu
②0.08 mol
③铁比铜活泼,镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀。(其他答案合理也给分
⑴结合溶液中离子的放电顺序容易判断写出阴阳两极的反应式,同时注意回答实验现象要全面。电解氯化钠溶液时,理论上在两极上产生的氢气和氯气的体积相等,因为氯气与生成的NaOH溶液反应一部分,因此,实际上生成的氯气体积小于氢气体积。
⑵①电镀时,待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,故X电极应为铁。②据电镀时两极的反应式:阳极:Cu - 2e - = Cu2+,阴极:Cu2+ + 2e - = Cu,可以分析出阳极溶解2.56克铜,阴极增重2.56克铜,故转移电子数为0.08mol. ③利用原电池原理去分析。
(9分)用Cu为电极,电解浓度均为2 mol·L-1的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液500 mL,一段时间后,阴极上析出1.6 g Cu时,不考虑溶液体积变化:
(1)电路中流过_________mol 电子;
(2)溶液中c(Cu2+)=_________mol·L-1;
(3)阳极Cu消耗了_________g。
正确答案
(1)1.05(3分) (2)3(3分) (3)33.6 (3分)
阴极析出1.6 g Cu时,溶液中的Ag+已完全析出。故转移的电子为:n(e-)="2" mol·
L-1×0.5 L+×2="1.05" mol。
此时阳极应消耗m(Cu)=×64 g·mol-1="33.6" g,c(Cu2+)=(2 mol·L-1×0.5 L+
-
)/0.5 L="3" mol·L-1。
在150ml 0.2mol/L 硫酸铜溶液中插入两个电极,通电电解(不考虑水蒸发)。
(1)若两极均为铜片,试说明电解过程中浓度将怎样变化 。
(2)若阳极为纯锌,阴极为铜片,阳极反应式是 。
(3)如不考虑氢离子在阴极上放电,当电路中有0.04mol e-通过时,阴极增重 g,阴极上的电极反应式是 。
正确答案
(1)不变 (2)Zn-2e-Zn2+ (3) 1.28 Cu2++2e-=Cu
略
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