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简答题

如图所示,组成的原电池:当电解质溶液为稀H2SO4时:Zn电极是______(填“正”或“负”)极,其电极反应为______,该反应是______(填“氧化”或“还原”,下同)反应;Cu电极是______极,其电极反应为______.

正确答案

该原电池中,锌易失电子作负极,电极反应式为:Zn-2e-═Zn2+,失电子的物质发生氧化反应,铜电极是正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为:2H++2e-═H2↑,

故答案为:负,Zn-2e-═Zn2+,氧化,正,2H++2e-═H2↑.

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简答题

电解高铁酸盐(如K2FeO4)是一种高效绿色氧化剂,可用于废水和生活用水的处理.从环境保护的角度看,制备高铁酸盐较好的方法为电解法:Fe+2NaOH+2H2O═Na2FeO4+H2↑.

(1)采用铁片作阳极,NaOH溶液为电解质溶液,电解制备高铁酸钠,其电流效率可达到40%.写出阳极的电极反应式:______.

(2)铁丝网电极是更理想的阳极材料,相同条件下,可将电流效率提高至70%以上,原因是______.研究亦发现,铁电极在某一电压范围内会生成Fe2O3膜而“钝化”,钝化的原因用反应式表示为______.

(3)FeO42-易与水反应生成絮状氢氧化铁,也会影响高铁酸盐的产率.若以铁丝网为阳极,在中间环节(对应图1中4h后)过滤掉氢氧化铁,合成过程中FeO42-浓度以及电流效率随时间的变化如图1中实线所示(图中曲线是每隔1h测得的数据).图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况.下列判断正确的是______

A.过滤掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液

B.过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大

C.实验表明氢氧化铁的存在影响高铁酸盐浓度的增加

D.实验表明不过滤掉氢氧化铁,6h后电流效率几乎为0

(4)碱性条件下,高铁酸盐的稳定性与温度有关(如图2).随温度升高,高铁酸盐产率先增大后减小的原因是______.

(5)人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究,例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐,该研究方向的价值在于______

A.将1mol Fe3O4氧化成高铁酸盐需10/3mol电子,可提高电流效率

B.以铁的氧化物为电极,可以实现变废(Fe3O4或铁锈)为宝(高铁酸盐)

C.自然界几乎没有铁单质,而有大量磁铁矿,该方法的原料来源广泛

D.磁铁矿作为多孔电极不会出现钝化现象.

正确答案

(1)铁失去电子,在碱性溶液中生成高铁酸根离子,同时有水生成,故答案为:Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O;

(2)铁丝网比铁片接触面积更大,电流效率更高,阳极铁失去电子,氢氧根也可能失去电子生成氧气,再与铁反应生成氧化铁,

故答案为:铁丝网的接触面积更大;因为铁电极上发生析氧反应4OH--4e-═O2↑+2H2O,氧气将铁氧化而得到氧化铁膜;

(3)由图可知,4h后若没有过滤氢氧化铁,高铁酸根离子浓度及电流效率均降低,A、C正确,B错误;虚线所示,6h后电流效率几乎为0,D正确,故答案为:ACD;

(4)高铁酸盐产率增高说明温度升高加快了高铁酸盐的生成速率,产率降低说明温度升高加快了高铁酸盐的分解速率,

故答案为:升温电解一方面加快了高铁酸盐的生成速率,另一方面又加速FeO42-的分解;

(5)四氧化三铁不导电,不会提高电流效率,A错误;将铁的氧化物变为高铁酸盐,是变废为宝,B正确;磁铁矿存在较广,来源较为丰富,C正确;磁铁矿作为多孔电极不容易被氧化为氧化膜,D正确.故答案为:BCD.

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如图所示,用甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型燃料电池做电源,对A、B装置通电一段时间后,发现有1.6g甲醇参加反应且③电极增重(假设工作时无能量损失).

请回答下列问题:

(1)分别指出F电极、②电极的名称______、______.

(2)④电极的反应式:______.E电极的反应式:______.

①电极上产生的实验现象是______.

(3)若A池中原混合液的体积为500mL,CuSO4、K2SO4浓度均为0.1mol/L,电解过程中A池中共收集到标准状况下的气体______L.

正确答案

(1)对A、B装置通电一段时间后,发现有1.6g甲醇参加反应且③电极增重,则说明③电极上银离子得电子析出银,则③是电解池阴极,所以④②是阳极,①是阴极,原电池中E是负极,F是正极,故答案为:正极;阳极;  

(2)电解池中,③上银离子得电子生成银单质,④电极上银失电子生成银离子进入溶液,电极反应式为:Ag-e-=Ag+,E是原电池负极,负极上甲醇失电子和氢氧根离子生成碳酸根离子和水,电极反应式为:CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O,

A装置中,①是阴极,所以该电极上先是铜离子得电子而析出,后氢离子得电子析出氢气,所以现象是:先有红色固体析出,后有气泡产生,

故答案为:Ag-e-=Ag+;CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O;先有红色固体析出,后有气泡产生;

(3)设1.6g甲醇反应转移电子的物质的量是x,

CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O 转移电子

32g                      6mol

1.6g                      x

x==0.3mol

若A池中原混合液的体积为500mL,CuSO4、K2SO4浓度均为0.1mol/L,则铜离子的物质的量为0.1mol/L×0.5L=0.05mol,当铜离子完全析出时,铜离子得到电子的物质的量=0.05mol×2=0.1mol<0.3mol,所以电解混合溶液时,阴极上先析出铜后析出氢气,阳极上析出氧气,但得失电子的物质的量都是0.3mol,

设阴极上析出氢气的物质的量是y,阳极上析出氧气的物质的量是z,

则0.05mol×2+2y=4z=0.3mol,y=0.1mol,z=0.075mol,所以A池中共收集到的气体的物质的量是(0.1+0.075)mol=1.75mol,则气体体积=0.175mol×22.4L/mol=3.92L,

故答案为:3.92.

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下列关于原电池的叙述中,错误的是(  )

正确答案

A、原电池是把化学能转变为电能的装置,故A正确.

B、用导线连接的两种不同金属同时插入电解质溶液中,且负极和电解质溶液必须能自发的进行氧化还原反应才能形成原电池,故B错误.

C、在原电池中,外电路上电子定向移动,内电路上阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,所以就形成了闭合回路产生了电流,故C正确.

D、在原电池中,负极上失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应,所以电子从负极流出沿导线流向正极,故D正确.

故选B.

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将纯锌片和纯铜片按如图方式插入100ml相同浓度的稀硫酸中一段时间,请回答下列问题:

(1)下列说法正确的是______.

A、甲、乙均为化学能转变为电能的装置

B、乙中铜片上没有明显变化

C、甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少

D、两烧杯中溶液的pH均增大

(2)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲______乙(填“>”、“<“或“=”).

(3)当甲中产生1.12L(标准状况)气体时,通过导线的电子为______mol.

(4)这时,甲中负极发生氧化反应,溶解了______g.

正确答案

(1)A、甲符合原电池构成条件,所以属于原电池,乙不能构成闭合回路,所以不能构成原电池,故A错误;

B、乙不能构成原电池,氢离子在锌片上得电子发生还原反应,所以乙中铜片上没有明显变化,故B正确;

C、甲中铜片作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以铜片质量不变,乙中锌片和氢离子发生置换反应,所以质量减少,故C错误;

D、两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小,所以溶液的pH均增大,故D正确;

故选:BD;

(2)甲能构成原电池,乙不能构成原电池,作原电池负极的金属加速被腐蚀,所以在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲>乙,故答案为:>;

(3)甲中,铜电极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,根据电极反应式知,通过电子的物质的量=×2=0.1mol,

故答案为:0.1;

(4)甲中负极锌上电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,正极电极反应式为2H++2e-=H2↑,根据锌和氢气之间的关系式知,溶解锌的质量=×65g/mol=3.25g,

故答案为:3.25.

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简答题

如图是一个化学过程的示意图.

(1)请回答图中甲池是______装置,其中OH-移向______极(填“CH3OH”或“O2”)

(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式是______.

(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液,附近变红的电极为______极(填“A”或“B”),并写出此电极反应的电极反应式______.

(4)乙池中反应的离子方程式为______.

(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时,乙池的pH是______(若此时乙池中溶液的体积为500mL);此时丙池某电极析出1.60g某金属,则丙中的某盐溶液可能是______(填序号)

A.MgSO4    B.CuSO4    C.NaCl     D.AgNO3

正确答案

(1)燃料电池是化学能转变为电能的装置,属于原电池,燃料电池中,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,原电池放电时,电解质溶液中氢氧根离子向负极移动,即向投放甲醇的电极移动,故答案为:原电池;CH3OH;

(2)该燃料电池中,甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,

故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;

(3)乙池有外接电源属于电解池,连接原电池正极的A是阳极,连接原电池负极的B是阴极,电解硝酸银溶液时,A电极上氢氧根离子放电导致电极附近氢离子浓度大于氢氧根离子浓度,溶液呈酸性,加热紫色石蕊试液呈红色,电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O,

故答案为:A,4OH--4e-=O2↑+2H2O;

(4)电解硝酸银溶液时,银离子得电子生成银、水失电子生成氧气和氢离子,离子方程式为4Ag++2H2O=4Ag+O2↑+4H+

故答案为:4Ag++2H2O=4Ag+O2↑+4H+

(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时,设氢离子浓度为xmol/L,

4Ag++2H2O=4Ag+O2↑+4H+

          432g    4mol

          5.40g   0.5xmol

x=0.1,则溶液的pH=1,

阴极上析出金属,则在金属活动性顺序表中金属元素处于H元素后,根据串联电池中转移电子数相等知,丙中析出金属元素需要的电子等于或小于乙池中转移电子数,据此确定含有的金属元素,析出5.40g时转移电子是0.05mol,

A、硫酸镁中镁元素处于H元素前,所以阴极上不析出金属单质,故错误;

B、电解硫酸铜溶液时,阴极上析出1.60g铜需要转移电子0.05mol,故正确;

C、氯化钠中钠元素处于氢元素前,所以阴极上不析出金属单质,故错误;

D、电解硝酸银溶液时,阴极上析出1.60g银需要转移电子0.0148mol<0.05mol,故正确;

故选BD;

故答案为:1;BD.

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关于锌铜-稀硫酸原电池的叙述,错误的是(  )

正确答案

A.锌作负极、铜作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以氢离子在铜表面被还原而产生气泡,故A正确;

B.锌作负极、铜作正极,电子从负极锌沿导线流向正极铜,电流从正极铜沿导线流向负极锌,故B错误;

C.锌失电子、铜片上氢离子得电子,所以电子从负极锌沿导线流向正极铜,故C正确;

D.锌易失电子生成锌离子而逐渐被腐蚀,所以其质量逐渐减小,所以锌作负极,故D正确;

故选B.

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简答题

如图为相互串联的甲乙两个电解池,请回答:

(1)甲池若为用电解原理给铁片镀铜的装置,电镀液为______,

待镀的铁片作______极(填“阴”“阳”),为图中的______极(填“A”“B”);

(2)乙池中若滴入少量酚酞试液,开始一段时间后,Fe极附近呈______色;

(3)若甲槽阴极增重12.8g,则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积为______;

(4)若乙槽剩余液体为400mL,则电解后得到碱液的物质的量浓度为______,pH为______.

正确答案

(1)根据电源的正负极可判断A、B、Fe、C分别为电解池的阴极、阳极、阴极、阳极,在阴极上发生还原反应,在阳极上发生氧化反应,在铁片上镀铜时,镀层金属铜为电解池的阳极,镀件金属铁为电解池的阴极,电解质溶液含有镀层金属离子,应为可溶性硫酸铜溶液,故答案为:可溶性铜盐溶液;阴极; A;

(2)乙池电解NaCl溶液,阴极反应为:2H2O+2e-═H2↑+20H-,滴加酚酞溶液后,阴极溶液变红,故答案为:红;

(3)甲槽阴极阴极反应为Cu2++2e-═Cu,阴极增重12.8g,应为铜的质量,为0.2mol,转移的电子为0.4mol,两个电解池串联,转移的电子数目相等,乙槽阳极反应为

2Cl--2e-═Cl2↑,转移的电子为0.4mol时,在阳极上生成气体的物质的量为0.2mol,放出气体在标准状况下的体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L,故答案为:4.48L;

(4)乙池阴极反应为:2H2O+2e-═H2↑+20H-,转移的电子为0.4mol时,生成0.4mol0H-离子,则电解后得到碱液的物质的量浓度为=1mol•L-1

溶液中c(H+)=1×10-14mol•L-1,所以PH=14,故答案为:1mol•L-1;14.

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如图所示,某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜.

根据要求回答相关问题:

(1)通入氧气的电极为______(填“正极”或“负极”),写出负极的电极反应式______.

(2)铁电极为______(填“阳极”或“阴极”),石墨电极(C)的电极反应式为______.

(3)反应一段时间后,乙装置中生成氢氧化钠主要在______(填“铁极”或“石墨极”)区

(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将______(填“增大”“减小”或“不变”).

(5)若在标准状况下,有2.24L氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为______;丙装置中阴极析出铜的质量为______.

正确答案

(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极,负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,

电极反应式为:CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O;

故答案为:正极,CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O;

(2)乙池有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-═Cl2↑;

故答案为:2Cl--2e-═Cl2↑;

(3)乙池中阴极是铁,阳极是碳,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电,导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液呈碱性,所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区;

故答案为:铁极;

(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,阳极上不仅铜还有锌、银失电子进入溶液,阴极上析出铜离子,根据转移电子数相等知,阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜,所以丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将减小;

故答案为:减小;

(5)根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和铜的关系式为:O2----2H2----2Cu,设生成氢气的分子数是x,生成铜的质量是y.

O2-------2H2-------2Cu

22.4L 26.02×1023 128g

2.24L   x          y

 x=0.2×6.02×1023 

 y=12.8g

 故答案为:0.2×6.02×1023,12.8 g.

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简答题

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

(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;

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