- 电解池
- 共5205题
Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器.该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4—SOCl2.电池的总反应可表示为:4Li+2SOCl2 ==="4LiCl" +S +SO2.请回答下列问题:
(1)电池的负极材料为__________,发生的电极反应为__________________;
(2)电池正极发生的电极反应为_____________________________________;
(3)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成.如果把少量水滴到SOCl2中,反应的化学方程式为______________________________
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是
.
(5)用此蓄电池电解含有0. 1 mol CuSO4和0. 1 mol NaCl的混合溶液100 mL,假如电路中转移了0.02 mol e-,且电解池的电极均为惰性电极,阳极产生的气体在标准状况下的体积是 L,将电解后的溶液加水稀释至1 L,此时溶液的pH= 。
正确答案
(1)Li;4Li – 4 e- =" 4" Li+;
(2)2SOCl2+4 e- = 4Cl-+S+SO2↑;
(3)SOCl2+H2O = SO2↑+2HCl;
(4)SOCl2遇水易发生水解反应,其中S元素具有还原性,可被氧气氧化;
(5)0.224 ; 7
试题分析:结合电池总反应:4Li+2SOCl2 ="==4LiCl" +S +SO2 ,可知Li作负极,发生的电极反应为4Li – 4 e- =" 4" Li+;正极是碳,发生的电极反应是:2SOCl2+4 e- = 4Cl-+S+SO2↑。把少量水滴到SOCl2中,反应的化学方程式为SOCl2+H2O = SO2↑+2HCl。
由于SOCl2遇水易发生水解反应,且其中S元素具有还原性,可被氧气氧化,所以组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行。
(5)用此蓄电池电解含有0. 1 mol CuSO4和0. 1 mol NaCl的混合溶液100 mL,假如电路中转移了0.02 mol e-,且电解池的电极均为惰性电极,阳极发生的反应是:2Cl— -2e-=Cl2↑,负极发生的阴极反应是:Cu2++2e-=Cu,阳极产生的气体在标准状况下的体积是,阴极有
Cu析出,即Cu2+全部析出,则将电解后的溶液加水稀释至1 L,此时溶液为Na2SO4溶液,为中性溶液,pH为7。
点评:主要考查电解池原理知识及其计算题,此题为历年高考的常考题型,具有一定的难度,重在考查学生对电化学原理的掌握情况,以及培养学生分析问题,解决问题的能力。
(14分)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溶液,电解开始后,在X极附近观察到溶液变红色,则X极与电源的____极连接,电解时X极上的电极反应为 ;检验Y电极上反应产物的方法是: ,电解过程中的总电解反应式为 。
(2)如果用该装置精炼铜,选用CuSO4作电解质溶液,则连接粗铜的是_______极(填写“X”或“Y”),析出Cu的一极的
电极反应式是 ,反应后,电解质溶液CuSO4的浓度___(填“变大”、“变小”或“不变”)。
正确答案
(1) 负 极, 2H++2e-=H2↑ ;
方法是: 湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 ,
反应式为 2NaCl+2H2O 2NaOH+ H2↑+ Cl2↑
(2)Y 极, Cu2++2e-=Cu ,浓度_变小。
电解开始后,在X极附近观察到溶液变红色,有氢氧根析出,为阴极则X极与电源的负极连接。Y为阳极产生氯气,用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。粗铜做阳极,纯铜做阴极,Cu2++2e-=Cu,因为溶液体积变小,所以浓度变大。
电解原理在化学工业中有广泛应用.如图表示一个电解池,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100mL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:
①电解池中X极上的电极反应式为______.
②Y电极上的电极反应式为______,
③一段时间后,在阴极得到112mL标准状况下的气体,此时溶液的pH为______.
(溶液体积变化忽略不计)
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则
①X电极的材料是______,电极反应式是______.
②Y电极的材料是______,电极反应式是______.(说明:杂质发生的电极反应不必写出)
正确答案
(1)①和电源的负极相连的电极X极是阴极,该电极上氢离子发生得电子的还原反应,即2H++2e-=H2↑,
故答案为:2H++2e-=H2↑;
②和电源的正极相连的电极Y极是阳极,该电极上氯离子发生失电子的氧化反应,即2Cl--2e-=Cl2↑,
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;
③由2NaOH~H2↑,阴极得到112mL标准状况下的气体,则n(OH-)=×2=0.01mol,
c(OH-)==0.1mol/L,所以pH=13,
故答案为:13;
(2)①电解方法精炼粗铜,电解池的阴极材料是纯铜,电极反应为:Cu2++2e-=Cu,故答案为:纯铜;Cu2++2e-=Cu;
②电解方法精炼粗铜,电解池的阳极材料是粗铜,电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,故答案为:粗铜;Cu-2e-=Cu2+.
某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料,实现了在通常条件下不能发生的反应:Cu+H2SO4(稀)====CuSO4+H2↑。
(1)请在方框内画出能够实现这一反应的实验装置图。
(2)某同学在做铜与稀硫酸的上述反应实验时,看到碳棒和铜棒都有气泡产生,但铜棒没有被腐蚀。请你分析其原因___________________,此时的电池反应为____________________。
正确答案
(1)
(2)电源反接 2H2O2H2↑+O2↑
金属Cu活泼性排在氢的后面,所以不能是原电池,借助电解利用氧化还原反应设计成电解池,Cu为电解池的阳极,稀硫酸为电解液,C棒为电解池的阴极。
从H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl-五种离子中恰当地组成电解质,按下列要求进行电解:
(1)以石墨为电极进行电解,使电解质质量减少,水质量不变,可采用的电解质是__________________
(2)以石墨为电极进行电解,使电解质质量不变,水质量减少,可采用的电解质是________________
(3)以碳棒为阳极,铁棒为阴极进行电解,使电解质和水的质量都减少,可采用的电解质是______________________
正确答案
(1)HCl、CuCl2
(2)NaHSO4、Na2SO4、H2SO4
(3)NaCl、CuSO4
某课外活动小组同学用下图装置进行实验,一段时间后在C电极表面有铜析出,试回答下列问题。
(1)A为电源的 极;
(2)E的电极反应式为: ;
(3)在常温下,现用丙装置给铁镀铜,当丙中铁表面析出铜的3.2g时,乙中溶液的PH值为 (假设溶液体积为1L);
(4)在电解一段时间后在甲中加入适量 可以使溶液恢复到原来的浓度。
(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为______________。
正确答案
(8分)(1)负极(1分) (2)2H++2e-=H2↑(2分) (3)13 (2分)
(4)CuO或CuCO3[若考虑到水开始电解Cu(OH)2也可以](1分)(5)4H++O2+4e-=2H2O(2分)
试题分析:(1)一段时间后在C电极表面有铜析出,这说明C电极是阴极,溶液中的铜离子放电而析出铜。所以A电极是电源的负极。
(2)E电极和电源的负极相连,做阴极,则溶液中的氢离子放电,电极反应式为2H++2e-=H2↑。
(3)3.2g铜的物质的量=3.2g÷64g/mol=0.05mol,转移0.05mol×2=0.1mol电子。根据得失电子守恒可知,乙池中也转移0.1mol电子。所以根据方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑可知,每产生1mol氢氧化钠反应中就转移1mol电子,因此反应中生成的氢氧化钠是0.1mol,其浓度是0.1mol/L,所以溶液中氢离子浓度是10-13mol/L,则pH=13。
(4)惰性电极电解;硫酸铜溶液的生成物是氧气、稀硫酸和铜,即减少的是氧原子和铜原子,所以要使溶液恢复到原来的浓度应该向甲中加入适量CuO或CuCO3。
(5)原电池中负极失去电子,正极得到电子。根据反应式2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可知,氧气得到电子,因此氧气在正极得到电子。由于溶液显酸性,则正极电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O。
A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子为Na+、Ag+、NO3-、SO42-、Cl-,在如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8克。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题:
(1)M为电源的 极(填写“正”或“负”),甲、乙两个烧杯中的电解质分别为 、 (填写化学式)。
(2)计算电极f上生成的气体在标准状况下体积为 L。
(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式: 。
(4)若电解后甲溶液的体积为10L,则该溶液的pH为 。
正确答案
(1)负 NaCl AgNO3 (2)0.56L (3)4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑ (4)12
试题分析:(1)经过一段时间后,测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8克,这说明c电极是阴极,则M是负极,N是正极,f是阳极,e是阴极,d是阴极,b是阴极,a是阴极。乙中电解后pH降低,说明酸性增强,因此电解液应该是硝酸银溶液。甲中pH升高,说明碱性增强,因此电解液应该是氯化钠。丙中pH不变,则相当于是电解水,因此电解液是硫酸钠或硝酸钠。
(2)c电极析出的单质银,物质的量==0.1mol,转移电子的物质的量是0.1mol。f电极是阳极,溶液中的OH-放电,4OH--4e-=2H2O+O2↑。则根据电子转移守恒可知,生成氧气的物质的量是
=0.025mol,标准状况下的体积=0.025mol×22.4L/mol=0.56L。
(3)乙中电解质是硝酸银溶液,则电解反应方程式为4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑。
(4)甲中电解质是氯化钠,电解的方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,根据电子守恒可知,反应中生成氢氧化钠的物质的量是0.1mol,其浓度是
=0.01mol/L,则pH=12。
电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池,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是锌、Y是碳棒电极,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
①电解池中X极附近观察到的现象是 。
②Y电极上的电极反应式为 ____________ 。
③利用该原理可以制得的化工原料有 ____________ 。
(2)若要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用 溶液,X电极的材料是 。
(3)若要在某铁制小饰品上镀上一层银,则Y电极的材料是 ,
X电极反应式是 ___ 。
正确答案
(1)①有气体产生,溶液变红(各0.5分,共1分)
② 2Cl一-2e一===Cl2 ↑
③H2、Cl2、NaOH(写出1个给0.5分,写出2个及以上给1分)
(2)铜 纯铜
(3)Ag Ag++e-="==" Ag
试题分析:(1)若X是锌、Y是碳棒电极,a是饱和NaCl溶液,该装置为电解食盐水装置,Y为阳极,氯离子在Y极放电,产生了氯气;在X极上产生了氢气和氢氧化钠,所以①由于在两边各滴入几滴酚酞试液,而在X极产生了氢氧化钠,所以在X极附近观察到的现象是为有气体产生,溶液变红;②Y电极上的电极反应式为:2Cl一-2e一===Cl2 ↑;③利用该原理可以制得的化工原料有H2、Cl2、NaOH;(2)若要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用铜溶液,X为阴极,故X的材料为纯铜;(3)若要在某铁制小饰品上镀上一层银,则Y电极为阳极,所以Y电极的材料为Ag,X电极的反应式是Ag++e-="==" Ag。
点评:本题考查了电解池,该考点是高考考查的重点和难点,本题难度适中。
如图,X和Y均为石墨电极:
(Ⅰ)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水,电解反应的离子方程式为_____________;电解过程中____极(填“阴”或“阳”)附近会出现红色;
(Ⅱ)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液,电解一段时间,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,Y电极有无色气体生成;溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出X电极,洗涤、干燥、称量,电极增重1.6 g。
(1)电解后溶液的pH为___;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,需加入一定量的____(填加入物质的化学式)。(假设电解前后溶液的体积不变)
(2)请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是____;并设计实验验证你的推测,写出实验的操作步骤、现象和结论:
正确答案
(Ⅰ) 阴
(Ⅱ)(1)1 CuO或CuCO3
(2)硫酸根离子 取少量待测液于试管中,滴加盐酸无明显现象,继续加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则证明含硫酸根离子〔或:硝酸根离子 取少量待测液于试管中,加热浓缩后滴加浓硫酸和铜粉,若有红棕色气体产生,则证明含硝酸根离子〕
试题分析:(Ⅰ)该装置为电解饱和食盐水的装置,其电解反应的离子方程式为,在该电解池的阳极中生成了氯气,在阴极中生成了氢气和氢氧化钠,所以电解过程中在阴极附近会出现红色;(Ⅱ)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液,电解一段时间,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,则该红色物质为铜,该蓝色溶液含铜离子的溶液,电解该溶液,在阴极上析出铜单质,其电极反应为:
Cu2++2e-=Cu,在阳极上氢氧根放电生产了氧气,其电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+,当电解结束后,电极增重1.6 g,即析出铜1.6g,通过的电子数为1.6/64×2=0.05mol,所以产生的氢离子的物质的量为0.05mol,所以c(H+)=0.05/0.5=0.1mol/L,所以pH=-lg0.1=1;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,因为析出的是氧元素和铜元素,所以需加入一定量的CuO或CuCO3;(2)原溶液中所含的酸根离子可能是硫酸根离子,其验证的过程为:取少量待测液于试管中,滴加盐酸无明显现象,继续加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则证明含硫酸根离子。〔或:硝酸根离子 取少量待测液于试管中,加热浓缩后滴加浓硫酸和铜粉,若有红棕色气体产生,则证明含硝酸根离子〕
点评:本题考查了电解池的知识,该知识点是高考考查的重点和难点,本题考查的知识比较全面,有利于考查学生对该知识的掌握情况,本题难度适中。
向8 g某二价金属的氧化物固体中加入稀硫酸,使其恰好完全溶解,已知消耗硫酸的体积为100 mL,在所得溶液中插入铂电极进行电解,通电一定时间后,在一个电极上收集到224 mL(标准状况)氧气,在另一个电极上析出该金属1.28 g。
(1)根据计算确定金属氧化物的名称。
(2)求通电后硫酸溶液的物质的量浓度(溶液体积按100 mL计算)。
正确答案
(1)氧化铜
(2)0.2 mol·L-1
设金属氧化物为RO,R的相对原子质量为M,其硫酸盐为RSO4
2RSO4+2H2O2R + O2↑ + 2H2SO4
2M 1 mol 2 mol
1.28 g 0.01 mol x
所以M=64,该金属为铜,氧化物为氧化铜。
电解产生H2SO4的物质的量x="0.02" mol,所以c(H2SO4)="=0.2" mol·L-1。
扫码查看完整答案与解析