- 电解池
- 共5205题
CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体,控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径.
(1)下列措施中,有利于降低大气中的CO2、SO2、NOx浓度的有______(填字母).
a.减少化石燃料的使用,开发新能源
b.使用无氟冰箱,减少氟里昂排放
c.多步行或乘公交车,少用专车或私家车
d.将工业废气用碱液吸收后再排放
(2)新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应.该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料,该复合肥料可能的化学式为______(只要求写一种).
(3)有学者设想以如图所示装置用电化学原理将CO2、SO2转化为重要化工原料.
①若A为CO2,B为H2,C为CH3OH,则正极电极反应式为______.
②若A为SO2,B为O2,C为H2SO4.科研人员希望每分钟从C处获得100mL10mol/LH2SO4,则A处通入烟气(SO2的体积分数为1%)的速率为______L/min(标准状况).
正确答案
(1)a、化石燃料的废气中均含有CO2、SO2、NOx等气体,减少化石燃料的使用,开发新能源,可以降低大气中的CO2、SO2、NOx浓度,故a正确;
b、使用无氟冰箱,减少氟里昂排放,可以减少臭氧层的破坏,故b错误;
c、汽车燃烧的废气中均含有CO2、SO2、NOx等气体,多步行或乘公交车,少用专车或私家车,可以降低大气中的CO2、SO2、NOx浓度,故c正确;
d、工业废气中的CO2、SO2、NOx等气体均是酸性气体,可以和碱液反应生成盐,被碱液吸收后再排放,可以降低大气中的CO2、SO2、NOx浓度,故d正确.
故选acd;
(2)氨气是碱性气体,可以和磷酸反应生成盐,产生的盐随着酸的磷酸的量的多少而不同,可以产生磷酸铵,磷酸氢铵或是磷酸二氢铵,故答案为:(NH4)3PO4(或(NH4)2HPO4或NH4H2PO4);
(3))①燃料电池的工作时,正极上是CO2发生得电子得还原反应,即CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O,
故答案为:CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O;
②若A为SO2,B为O2,C为H2SO4时,根据电极反应:SO2+O2+H2O=H2SO4,每分钟从C处获得100mL10mol/LH2SO4,
即1mol,则需要二氧化硫的物质的量为1mol,所以A处通入烟气(SO2的体积分数为1%)的物质的量为100mol,体积为:100mol×22.4L/mol=2240L.
故答案为:2240.
现有如下两个反应:(A)2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2(B)2H2+O2=2H2O
根据两反应本质,判断能否设计成原电池,如果不能,说明其原因;如果可以,则写出正、负极材料及其电极反应式,电解质溶液名称.(A)______ 溶液,负极______正极______(B)______ 溶液 负极______正极______.
正确答案
(A)该反应能自发进行氧化还原反应,所以能设计成原电池;该反应方程式中铁失电子,所以选铁作负极,不如铁活泼的金属或非金属导体作正极;中性溶液能溶有一定量的氧气,所以可选用氯化钠作电解质.
所以铁作负极,铁失去电子变成二价铁离子,发生氧化反应;
碳作正极,氧气和水得电子生成氢氧根离子,发生含有反应;
故答案为:氯化钠溶液; 铁; 2Fe-4e-=2Fe2+;碳棒;O2+4e-+2H2O=4OH -
(B)该反应能自发进行氧化还原反应,所以能设计成原电池;该反应方程式中没有金属单质,所以选稳定性较强且导电的石墨作正负极;电解质溶液要与负极产生的离子相同或能反应,所以电解质可选硫酸或氢氧化钠.
所以正、负极都选石墨.
以硫酸为电解质分析:负极为石墨,负极上氢原子失去电子变成氢离子进入溶液,所以电极反应式为2H2-4e-=4H+
正极为石墨,正极上氧气和氢离子得得电子生成水,所以电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O.
故答案为:稀硫酸;碳棒;2H2-4e-=4H+;碳棒;O2+4e-+4H+=2H2O;
如图所示,甲、乙两池电极材料都是铁棒和碳棒,请回答下列问题:
(1)若两池中均为CuSO4溶液,反应一段时间后:
①有红色物质析出的是甲池中的______棒,乙池中的______棒.
②乙池中阳极的电极反应式是______.
(2)若两池中均为饱和NaCl溶液:
①写出乙池中总反应的离子方程式______.
②甲池中碳极上电极反应式是______,乙池碳极上电极反应属于______(填“氧化反应”或“还原反应”).
③若乙池转移0.02mol e-后停止实验,池中溶液体积是200mL,则溶液混合均匀后的所得NaOH溶液的物质的量浓度为______.
正确答案
(1)①甲池为原电池,原电池中活泼金属做负极,发生氧化反应,碳棒做正极,有Cu析出,乙池为电解池,外电路电子流向电源正极,所以碳棒为阳极,放出氯气,阴极铁电极上发生还原反应有Cu析出,故答案为:碳;铁;
②乙池中,惰性电极为阳极,电解硫酸铜溶液,阳极氢氧根离子放电生成氧气,电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,故答案为:4OH--4e-=2H2O+O2↑;
(2)①若电解质溶液为饱和氯化钠溶液,则乙池就是用惰性电极为阳极电解氯化钠溶液,方程式为:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,
故答案为:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH;
②甲池中碳棒为正极,发生还原反应,氧气得到电子生成氢氧根,与吸氧腐蚀的电极反应相同,O2+2H2O+4e-=4OH-,乙装置中,碳棒是阳极,发生失电子的氧化反应,
故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-;氧化反应;
③电解氯化钠溶液的方程式为:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,乙池转移0.02mole-后,会生成0.02mol的氢氧化钠,所以所得NaOH溶液的物质的量浓度c=
=
=0.1mol/L,故答案为:0.1mol/L.
将质量相等的锌片和铜片用导线相连浸入500mL 硫酸铜溶液中构成如下图的装置.(1)此装置为______,该装置中发生反应总的离子方程式为______,铜片周围溶液会出现______的现象.
(2)若2min后测得锌片质量减少1.3g,则导线中流过的电子为______mo1.
(3)该装置的电解质溶液还可以用______ (答一种即可).
正确答案
(1)装置没有外加电源,属于原电池,活泼金属锌做负极,本身失电子,正极上是铜离子得电子,所以铜离子在该极附近溶度减小,正极反应和负极反应合并即为总的电池反应,故答案为:原电池;Zn+Cu2+═Zn2++Cu;颜色变浅;
(2)根锌极发生的反应为:Zn-2e-→Zn2+,锌片质量减少1.3g,即减少0.02mol时,转移电子0.04mol,故答案为:0.04;
(3)根据总反应:Zn+Cu2+═Zn2++Cu,电解质必须是含有铜离子的盐,且电池中的电解质必须是强电解质,故答案为:CuCl2(含有铜离子的可溶性的盐即可).
原电池是化学对人类的一项重大贡献.
(1)有同学想把Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应设计成原电池,你认为是否可行?______(填“是”或“否”),理由是______.
(2)利用下述反应 2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2设计一个原电池装置,试回答:
①该原电池的正极材料是______,负极材料是______,电解质溶液是______.
②该原电池的负极反应式为______,正极反应式为______.
(3)由以上(2)小题可知:一个完整有氧化还原反应方程式可拆写成两个“半反应式”,一个是氧化反应式,一个是还原反应式,并由此实现了化学能与电能的相互转化;则3NO2+H2O=2H++2NO3-+NO反应的氧化反应为______,还原反应为______.
正确答案
(1)常温下自法进行的氧化还原反应,且为放热反应可设计成原电池,而Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应,且为非氧化还原反应,则不能设计成原电池,故答案为:否;为吸热反应,且为非氧化还原反应;
(2)2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2中,Cu失去电子,Fe得到电子,
①正极材料可选石墨,负极材料一定为Cu,电解质溶液为FeCl3溶液,故答案为:石墨;Cu;FeCl3溶液;
②负极反应为Cu-2e-=Cu2+,正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+,故答案为:Cu-2e-=Cu2+;2Fe3++2e-=2Fe2+;
(3)3NO2+H2O=2H++2NO3-+NO中,NO2失去电子生成硝酸为氧化反应,NO2得到电子生成NO为还原反应,则氧化反应为2NO2-2e-+2H2O=4H++2NO3-,还原反应为NO2+2e-+2H+=H2O+NO,故答案为:2NO2-2e-+2H2O=4H++2NO3-;NO2+2e-+2H+=H2O+NO.
Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液.
(1)该电池的负极材料是______.电池工作时,电子流向______极(填“正”“负”);
(2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速电极的腐蚀,其主要原因是______.欲除去Cu2+最好选用下列试剂中的______(a. NaOH b. Zn c. Fe d. NH3•H2O).
正确答案
(1)Zn-MnO2干电池中,活泼金属锌做原电池的负极,工作时原电池中电子从负极经外电路流向电源的正极,故答案为:Zn,正极;
(2)锌比铜活泼,能置换出铜,反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu,形成原电池加速锌的腐蚀,除杂时注意不能引入新的杂质只有b符合,
故答案为:Zn+Cu2+=Zn2++Cu,形成原电池发生反应;b.
将纯锌片和纯铜片按图方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,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,通过导线的电子数目为______.
(4)当乙中产生1.12L(标准状况)气体时,将锌、铜片取出,再将烧杯中的溶液稀释至1L,测得溶液中c(H+)=0.1mol•L-1(设反应前后溶液体积不变).试确定原稀硫酸的物质的量浓度为______.
正确答案
(1)甲装置是原电池,发生电化学腐蚀,乙装置发生化学腐蚀.
A、甲是化学能转变为电能的装置,乙不是,故A错误.
B、乙装置中铜片不反应,也没构成原电池的正极,所以铜片上没有明显变化,故B正确.
C、甲、乙中锌片质量都减少,故C错误.
D、两个烧杯中都产生氢气,氢离子浓度都降低,所以溶液的pH均增大,故D正确.
故选BD.
(2)原电池原理引起的腐蚀速度大于化学腐蚀的速度,故答案为:>.
(3)Zn+H2SO4=ZnSO4 +H2↑ 转移电子
22.4L 2×6.02×10 23个 1.12L 6.02×1022个故答案为:6.02×1022
(4)稀释后氢离子的物质的量为1L×0.1mol•L-1=0.1mol,生成氢气的氢离子的物质的量为×2=0.1mol,所以原溶液中氢离子的物质的量为0.2mol,原溶液中氢离子的浓度为
=2mol/L;一个硫酸分子中含两个氢离子,所以原溶液中稀硫酸的浓度为1 mol•L-1.
故答案为:1 mol•L-1
铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是( )
正确答案
A,正极上铜离子得电子,发生还原反应,故错误;
B,电池反应原理为锌与硫酸铜溶液反应置换铜,故正确;
C,外电路中,电子从负极流向正极,故错误;
D,盐桥中阳离子流向正极,阴离子流向负极,即盐桥中的K+移向CuSO4溶液,故错误;
故选B.
如图是以铅蓄电池为电源,模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极).
电解一段时间后,若在电解池中C极一侧出来的气体无色无味,D极一侧出来的气体呈黄绿色有刺激性气味.请回答以下问题:
(1)已知铅蓄电池在放电时发生的反应:Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O,则
A极为______极,发生______反应,电极反应为______
B极为______极,发生______反应,电极反应为______
(2)请写出电解饱和食盐水的化学方程式______.
C极为______极,发生______反应,电极反应为______
D极为______极,发生______反应,电极反应为______
(3)用铅蓄电池电解1L饱和食盐水(食盐水足量、密度为1.150g/cm3)时,若电路上有0.2mol电子的电量通过,则
①铅蓄电池消耗H2SO4______ mol.
②电解池中收集到______ L(标准状况下)氯气(假设氯气全部排出).
③所得NaOH溶液中的物质的量浓度=______.剩余NaCl的密度为______(假设体积不变).
(4)氯碱工业生产中的电解饱和食盐水池中所用的高分子隔膜叫做______膜,所起的主要作用有
①______
②______
③______.
正确答案
电解一段时间后,若在电解池中C极一侧出来的气体无色无味氢气,则C极是阴极,D极一侧出来的气体呈黄绿色有刺激性气味氯气,D极是阳极,所以原电池中A极是负极,B极是正极;
(1)A是负极,负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅,该反应属于氧化反应,电极反应式为:Pb+SO42--2e-=PbSO4,
B是正极,正极上二氧化铅得电子和硫酸反应生成硫酸铅、水,该反应属于还原反应,电极反应式为:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,
故答案为:负,氧化,Pb+SO42--2e-=PbSO4;正,还原,PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O;
(2)电解氯化钠溶液时,C是阴极,阴极上得电子发生还原反应,电极反应式为:2H2O+2e-=H2 +2OH-↑,D是阳极,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑,同时生成氢氧化钠,所以其电池反应式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,
故答案为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,阴极,还原,2H2O+2e-=H2 +2OH-↑,阳极,氧化,2Cl--2e-=Cl2↑;
(3)Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O转移电子
2mol 2mol
根据硫酸和转移电子的关系知,当转移2mol电子时,消耗硫酸的物质的量是2mol,则转移0.2mol电子时消耗硫酸的物质的量是0.2mol;
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑转移电子
22.4L 2mol
根据氯气和转移电子的关系式知,当生成22.4L氯气时转移电子的物质的量是2mol,当转移0.2mol电子时生成2.24L氯气;
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑转移电子
2mol 2mol
根据氢氧化钠和转移电子的关系式知,生成2mol氢氧化钠时转移电子的物质的量是2mol,当转移0.2mol电子时生成0.2mol氢氧化钠,C(NaOH)==0.2mol/L;
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑转移电子
117g 2mol
根据氯化钠和转移电子的关系式知,当转移2mol电子消耗117g氯化钠,则转移0.2mol电子时消耗11.7g氯化钠,溶液中含有氯化钠的质量=1.150g/cm3×1000cm3-11.7g=1138.3g,ρ==1.138g/cm3,
故答案为:0.2,2.24,0.2mol/L,1.138g/cm3;
(4)氯碱工业生产中的电解饱和食盐水池中所用的高分子隔膜叫做阳离子膜,其作用有:让阳离子钠离子穿过达到,阻止氯离子和氢氧根离子穿过,防止氯气和氢气接触而发生反应,防止氯气和氢氧化钠接触发生反应,
故答案为:阳离子,让阳离子钠离子穿过达到,阻止氯离子和氢氧根离子穿过,防止氯气和氢气接触而发生反应,防止氯气和氢氧化钠接触发生反应.
原电池是一种将______能转化为电能的装置.右图所示的原电池中,铜片上发生______反应(填“氧化”或“还原”),负极的电极反应式为:______.
正确答案
原电池是一种将化学能转化为电能的装置,Cu、Zn、硫酸构成的原电池中,活泼金属锌做负极,电极反应为Zn-2e-═Zn2+,金属铜做正极,发生氢离子得电子得还原反应.
故答案为:化学能;还原;Zn-2e-═Zn2+.
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