- 电解池
- 共5205题
在按下图装置进行电解的过程中，通电一段时间后发现乙烧杯中铁电极的质量增加．
（1）乙烧杯中，两极发生的电极反应是阴极：______，阳极：______
（2）甲烧杯中发生反应的化学方程式是：______
（3）由左到右碳-碳-铁-银四个是极上析出或溶解物质的物质的量之比是______．
正确答案
（1）通电一段时间后发现乙烧杯中铁电极的质量增加，铁做电解池阴极，银做阳极，电解质溶液是硝酸银溶液，所以原理是电镀原理，阴极电极反应为：Ag++e-=Ag；阳极电极反应为：Ag-e-=Ag+，故答案为：Ag++e-=Ag；Ag-e-=Ag+；
（2）甲烧杯中和铁连接的为阳极，左边的碳棒是阴极，电解硫酸铜溶液生成铜、氧气和硫酸，电池反应为：2CuSO4+2H2O
故答案为：2CuSO4+2H2O
（3）甲中阴极电极反应为2Cu2++4e-=2Cu，阳极电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑；乙池中电极反应，阳极电极反应为4Ag-4e-=4Ag+；阴极电极反应为4Ag++4e-=4Ag；依据电子守恒计算得到，由左到右碳-碳-铁-银四个是极上析出或溶解物质的物质的量之比是2：1：4：4，故答案为：2：1：4：4．
用Pt电极电解500mL含KNO3和NaCl混合溶液一段时间，在两极均生成标准状况下的气体11.2L，电解前后溶液体积不变，写出阴阳两极反应式并求所得溶液中NaOH的物质的量浓度．
正确答案
用Pt电极电解500mL含KNO3和NaCl混合溶液时，阴极上氢离子放电生成氢气，阳极上先氯离子放电生成氯气，后氢氧根离子放电生成氧气，生成11.2L氢气得到电子的物质的量=
所以阴极上电极反应式为：2H++2e-=H2↑，阳极上电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，
所以相当于电解氯化钠溶液，根据2NaCl+2H2O
答：阴阳两极反应式并求所得溶液中NaOH的物质的量浓度分别为2H++2e-=H2↑、2Cl--2e-=Cl2↑、2mol/L．
随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视。
（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：
CO2(g)+3H2(g)
①从反应开始到平衡，以氢气表示的平均反应速率v(H2)=____________mol·L-1·min-1。
②下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___________。
A．升高温度
B．充入He(g)，使体系压强增大
C．将H2O(g)从体系中分离
D．再充入lmol CO2和3mol H2
（2）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2，科研工作者通过某种电化学装置实现了上述目的。该电化学装置内的总反应为：2CO2=2CO+O2，阴极反应式为：
2CO2+4e-+2H2O==2CO+4OH-，则阳极反应为：___________________________。该反应产生的CO会对环境产生污染，有人提出，通过加强热使CO分解的方法来消除污染，请你判断是否可行？________，说出理由：____________________________________________。 (已知反应2CO=2C+O2的△H>O、△S<0）
正确答案
（1）①0．225；②CD
（2）4OH--4e-==O2↑+2H2O；不可行；该反应是一个焓增、熵减的反应，任何温度下都不能自发进行
用惰性电极电解500mL含CuSO4和NaCl各1mol的溶液，当有3mol电子转移时，停止电解，
求：（1）电极上有多少克铜析出？
（2）阳极在标准状况下有多少升气体生成？（不考虑气体在水中的溶解）
正确答案
（1）电解500mL含CuSO4和NaCl各1mol的溶液时，当有3mol电子转移，阴极反应先发生Cu2++2e-→Cu，所有铜离子为1mol全部参与电解反应，只会转移2mol的电子，
故阴极上氢离子也要放电，电极反应式为：2H++2e-→H2↑，需要再转移1mon电子，所以阴极上析出金属铜的质量m=nM=1mol×64g/mol=64g，
答：电极上有64g铜析出；
（2）阳极反应为：2Cl-→2e-+Cl2↑，只有1mol的Cl-，所以只能转移1mol电子，生成0.5mol的氯气，阳极上接着放电的是氢氧根离子，即4OH-→4H2O+O2↑+4e-，还要转移2mol电子，当转移2mol电子时，生成氧气的物质的量是0.5mol，所以阳极上生成的气体有0.5mol的氯气和0.5mol的氧气，共1mol，即标准状况下有22.4L升气体生成，
答：阳极在标准状况下有22.4L气体生成．
甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：
CO(g)+2H2(g)
(1)分析该反应并回答下列问题：
①平衡常数表达式为K=____________。
②下列各项中，不能说明该反应已达到平衡的是________（填序号）。
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化
b．一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等
c．一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
d．一定条件下，单位时间内消耗2 mol CO，同时生成1 mol CH3OH
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。
①该反应的焓变△H____(填“>”、“<”或 “=”)0。
②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1____ （填“>”、“<”或“=”）K2。
③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是____
a．升高温度
b．将CH3OH(g)从体系中分离出来
c．使用合适的催化剂
d．充入He，使体系总压强增大
(3)已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=-a kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-b kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H=-c kJ/mol
则CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H =____kJ/mol。
(4)已知甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
①该电池工作时，b口通入的物质为____，c口通入的物质为____。
②该电池正极的电极反应式为：________________。
③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2 时，有____NA个电子发生转移。
(5)用上述电池作电源，用如图所示 装置进行实验，发现实现过程中，溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）：_____________________
正确答案
(1)①
(2)①<；②>；③b
(3)(b-a-4c)/2
(4)①CH3OH；O2；②O2+4e-+4H+=2H2O；③1.2
(5) Al-3e-=Al3+、Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑
向25 mL氢氧化钠溶液中逐滴加入0.2mol/L醋酸溶液，得到曲线如下图所示
（1）写出氢氧化钠溶液与醋酸溶液反应的离子方程式_______________________。
（2）该氢氧化钠溶液的物质的量浓度为______________
（3）在B点，a_______12.5 mL（填“大于”．“小于”或“等于”）。
（4）在D点溶液中离子浓度大小关系为____________________。
II．甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒（如下图）。请回答下列问题
（5）若甲乙两池中均盛放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在乙池中阳极的电极反应式是____________________。
（6）若甲乙两池中均盛放饱和NaCl溶液。
①写出甲池中正极的电极反应式____________________。乙池中发生反应的离子方程式
____________________
②若乙池转移0.02mol电子后停止实验，池中溶液的体积是200mL，则此时溶液的pH=____________。（不考虑电解产物的相互反应）
正确答案
（1）CH3COOH+OH-==CH3COO-+H2O
（2）0.1 mol·L-1 （3）大于
（4）c(CH3COO-) >c(Na+) >c (H+)>c(OH-)
（5）①碳(C )；铁(Fe)；②4OH--4e-==2H2O+O2↑
（6）①2H2O+O2+4e-==4OH-；2Cl-+2H2O
某课外活动小组用如图1装置进行实验，试回答下列问题．
（1）若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为______．
（2）若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为______，总反应的离子方程式为______．有关上述实验，下列说法正确的是（填序号）______．
①溶液中Na+向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24L气体，则溶液中转移0.2mol电子
（3）该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾．
①该电解槽的阳极反应式为______．
此时通过阴离子交换膜的离子数______（填“大于”、“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数．
②若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为______．
正确答案
（1）开始时开关K与a连接形成原电池反应，B电极铁做负极失电子生成亚铁离子，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；
（2）开关K与b连接，装置为电解池，铁为阴极，发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，即B电极反应为2H++2e-=H2↑；电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，电解总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O
①电解过程中阳离子向阴极移动，B为阴极，故①错误；
②A生成氯气，能使湿润KI淀粉试纸变蓝，故②正确；
③反应一段时间后加适量HCl气体，可恢复到电解前电解质的浓度，不是加入盐酸，故③错误；
④若标准状况下B极产生2.24L氢气，为氢气物质的量为0.1mol，依据电极反应计算，由2H++2e-=H2↑得到溶液中转移0.2mol电子，故④正确；
故答案为：2H++2e-═H2↑；2Cl-+2H2O
（3）①电解时，阳极上失电子发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，所以阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气4OH--4e-=2H2O+O2↑；阳极氢氧根离子放电，因此硫酸根离子向阳极移动，阴极氢离子放电，因此钠离子向阴极移动，所以通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数．
故答案为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；小于；
②燃料原电池中，燃料在负极上失电子发生氧化反应，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，该燃料原电池中，氧气是氧化剂，所以氧气在正极上得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-．
实验室常用二氧化锰和浓盐酸共热的方法制取氯气，根据要求回答下列问题．
（1）A、B、C三套装置中，应选用的装置是______（选填“A”、“B”、“C”）；
（2）为了防止氯气污染环境，图中所示的溶液甲为______．
（3）要制得纯净干燥的氯气，需要在气体发生装置和收集装置间增加净化装置，请将下面提供仪器的导管接口按次序连接：
气体发生装置→______→______→______→______→收集装置．（用字母表示）
（4）工业上用电解饱和食盐水的方法制备氯气，写出其化学反应原理，并用“双线桥法”标出电子转移的方向和数目______．有人用上图所示装置制取消毒液（主要成分为NaClO），则A极应该接电源的______极（填正、负）．
正确答案
（1）实验室用二氧化锰和浓盐酸共热的方法制取氯气，A缺少加热装置，HCl易挥发，不能用长颈漏斗，应用分液漏斗，只有B符合，故答案为：B；
（2）氯气有毒，不能排放到空气中，氯气与碱反应，可用NaOH溶液吸收，故答案为：NaOH溶液；
（3）要制得纯净干燥的氯气，应先将混合气体通过盛有饱和NaCl溶液的洗气瓶，除去HCl气体，再通过浓硫酸干燥，气体通过洗气瓶时，气体要长进短出，所以，连接顺序为，发生装置→C→D→A→B→收集装置，
故答案为：发生装置→C→D→A→B→收集装置；
（4）反应在通电条件下生成氢气和氯气，反应中，Cl元素的化合价有-1价升高到0价，每生成1个氯气分子失去2个电子，H元素的化合价由+1价降低到0价，每生成1个氢气分子得到2个电子，用图中装置制备消毒液，氯气应在B极上生成，才能充分与A极生成的NaOH充分反应生成NaClO，所以A极为阴极，连接电源的负极，
故答案为：
；负．
工业生产中常利用电解反应来制取新的物质，填写下表中电解各物质时阳极（和电源正极相连的极）、阴极（和电源负极相连的极）所得产物的化学式．
饱和食盐水 阳极产物是______
氯化铜溶液 阴极产物是______．
正确答案
电解饱和食盐水时，溶液中存在的阴离子是Cl-、OH-，Cl-的放电能力大于OH-的放电能力，所以 Cl-放电，Cl-失电子在阳极上生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2；溶液中存在的阳离子是Na+、H+，H+的放电能力大于Na+，所以H+放电，H+得电子在阴极上生成氢气；
电解氯化铜溶液时，溶液中存在的阳离子是Cu2+、H+，Cu2+ 的放电能力大于 H+，所以Cu2+ 得电子发生还原反应，在阴极上生成Cu；溶液中存在的阴离子是 Cl-、OH-，Cl-的放电能力大于OH-的放电能力，所以 Cl-放电，Cl-失电子在阳极上生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2．
故答案为：C12；Cu．
Ⅰ．如图1装置，用离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱．若X电极材料为金属钛网（表面有氧化物涂层），Y电极材料为碳钢网．阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过．分别收集两极产生的气体并通入淀粉KI溶液中．请回答下列问题：
（1）能使淀粉KI溶液变蓝的是______（填“a”或“b”）气体；
（2）其阳极的电极反应式为______，阴极的电极反应式为______；
Ⅱ．如图2所示，甲、乙是两个电化学实验装置．
（1）若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液．
①甲中铁棒上的电极反应式为______；
②电解一段时间后，若要使乙装置中溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入______；（填写物质的化学式）．
（2）起初，若乙装置中盛有含0.5mol NaCl和0.1mol CuSO4的混合溶液．电解一段时间后，当有0.4mole-发生转移时，阴极产生气体______mol．
正确答案
Ⅰ．由阳离子移动方向可知Y为阴极，X为阳极，则a为Cl2，为电解池阳极产物，b为H2，为电解池阴极产物，
（1）能使淀粉KI溶液变蓝的为氯气，在a极上生成，故答案为：a；
（2）阳极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极的电极反应式为2H++2e=H2↑（或2H2O+2e=H2↑+2OH-），
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；2H++2e=H2↑（或2H2O+2e=H2↑+2OH-）；
Ⅱ．（1）若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液，甲为原电池，乙为电解池，由电子转移的方向可知C棒为阳极，铁棒为阴极，
①甲中铁棒为原电池的负极，电极反应式为Fe-2e-═Fe2+，故答案为：Fe-2e-═Fe2+；
②乙为电解硫酸铜溶液，阳极生成氧气，阴极析出铜，则应加入CuO，溶液可恢复到电解前的状态，
故答案为：CuO；
（2）阴极分别发生：Cu2++2e-=Cu，、2H++2e=H2↑，
当有0.4mole-发生转移时，阴极首先析出0.1mol铜，需0.2mol电子，进而生成0.1mol氢气，
故答案为：0.1．
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