- 电解池
- 共5205题
在由铜片、锌片和200mL稀硫酸组成的原电池中，若锌片只发生电化学腐蚀，当在铜片上放出3.36L（标准状况）的H2时，硫酸恰好用完，则：①产生这些气体消耗的锌的质量是多少？②通过导线的电子的物质的量是多少？③原稀硫酸的物质的量浓度是多少？④若整个反应用时5分钟，则用H+表示该反应的平均速率为多少？
正确答案
①铜片、锌片和稀硫酸组成的原电池中，金属锌为负极，电极反应为：Zn-2e-→Zn2+，金属铜为正极，电极反应为：2H++2e-→H2↑，当在铜片上放出3.36L（标准状况）即
0.15mol的H2时，转移电子为0.3mol，在负极消耗金属锌为0.15mol，质量为：0.15mol×65g/mol=9.75g，答：产生这些气体消耗的锌的质量是9.75 g；
②铜片、锌片和稀硫酸组成的原电池中，金属锌为负极，电极反应为：Zn-2e-→Zn2+，金属铜为正极，电极反应为：2H++2e-→H2↑，当在铜片上放出3.36L（标准状况）即0.15mol
的H2时，转移电子为0.3mol，答：通过导线的电子的物质的量是0.3mol；
③金属铜为正极，电极反应为：2H++2e-→H2↑，当在铜片上放出3.36L（标准状况）即0.15mol的H2时，转移电子为0.3mol，消耗氢离子的物质的量为0.3mol，即200mL稀硫酸中硫酸的物质的量为0.15mol，稀硫酸的物质的量浓度c=
④H+表示该反应的平均速率=
下面涉及的是工业生产硝酸铵的过程。
（1）写出NO2和水反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目。 。
（2）已知：
4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（g） △H= 一1266．8kJ／mol
N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H= +180．5 kJ／mol
写出氨高温催化氧化的热化学方程式： ，
氨催化氧化生成NO反应的化学平衡常数表达式K= 。
（3）已知：N2（g）+3H2（g） 
（4）在一定温度和压强下，将H2和N2按3：1（体积比）在密闭容器中混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气中NH3的气体体积分数为17．6％，此时H2的转化率为 。
（5）许多有机物在特定的装置内进行氧化的同时还可产生电能，这种装置即为燃料电池。
例如，乙烯被氧化生成乙醛的化学反应：2CH2=CH2 + O2 →2CH3CHO可设计成燃料电池：
正极为：O2+4H++4e-=2H2O 负极为：
电池工作时，负极附近溶液的pH （填“升高”、“降低”或“不变”）。
正确答案
（1）
（2）4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=－905.8kJ/mol
（3）CD
（4）30%（或29.9%）
（5）CH2=CH2+H2O–2e— = CH3CHO+2H+ 降低
试题分析：（1）3 mol NO2与水发生反应，有1 mol 被还原为NO，2 mol 被氧化为硝酸，转移电子2 mol，NO2既是氧化剂又是还原剂；（2）根据盖斯定律，消去中间产物氮气可得，K等于生成物浓度的系数次方的乘积除以反应物浓度的系数次方的乘积；（3）提高氢气转化率，就是改变条件让平衡向右移动，结合勒夏特列原理，CD符合； （4）列出三段式，根据氨气的体积分数可得；（5）用总反应减去正极反应可得，负极产生H+，pH降低 。
Ⅰ．用导线将A、B两装置的四个电极进行连接，使a极析出铜．回答有关问题．
（1）导线将容器A和B连接时，Zn接______，Cu接______（填“a”或“b”）
（2）容器A中Cu极发生的电极反应为______．
（3）B装置叫______，溶液中的NO3-向______极移动（填“a”或“b”）．
（4）若b极观察到有无色无味气泡产生，经过一段时间后，停止反应并搅拌均匀，溶液的pH值将______（填“升高”、“降低”或“不变”），加入一定量的______后（填化学式），溶液能恢复至与反应前完全一致．若反应一段时间后，测得溶液中Cu2+浓度没有明显下降，可能的原因是：______．
Ⅱ．炒菜的铁锅没有洗干净容易生锈．用必要的文字和有关化学方程式说明铁锈是如何形成的______．
正确答案
I..（1）用导线连接后，左边烧杯中能自发的进行氧化还原反应，锌易失电子而作负极，铜作正极，要使a极上析出铜，则a极应该是阴极，连接原电池负极锌，铜连接b，
故答案为：a；b；
（2）容器A中铜作正极，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：2H++2e-=H2↑；
（3）B连接外接电源，属于电解池，电解时阴离子硝酸根离子向阳极b移动，故答案为：电解池；b；
（4）若b极观察到有无色无味气泡产生，b电极上氢氧根离子放电生成氧气，则溶液中氢离子浓度增加，溶液的pH减小，根据析出什么加入什么的原则加入物质，则应该加入氧化铜而使溶液恢复原来状态，
若反应一段时间后，测得溶液中Cu2+浓度没有明显下降，可能的原因是：铜作阳极，阳极上铜失电子生成铜离子进入溶液，阴极上析出铜，所以电解质溶液中铜离子浓度基本不变，
故答案为：降低；CuO；B装置是电镀池；
II．铁、碳和氯化钠溶液构成原电池，铁作负极而被腐蚀，碳作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，氢氧根离子和亚铁离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定易被氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁失水生成铁锈，反应方程式为：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2，4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3，
故答案为：铁、碳和氯化钠溶液构成原电池，铁作负极而被腐蚀，碳作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，氢氧根离子和亚铁离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定易被氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁失水生成铁锈，反应方程式为：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2，4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3．
将质量相等的铁片和铜片用导线相连浸入500mL硫酸铜溶液中构成如图的装置．
（1）铁片上的电极反应式为______，铜片周围溶液会出现______的现象．
（2）若2min后测得铁片和铜片之间的质量差为1.2g，则导线中流过的电子为______mo1，该段时间内用硫酸铜表示的平均反应速率为______
（3）若一段时间后测得铁片减少了2.4g，同时铜片增加了3.2g，则这段时间内该装置消耗的化学能有______%转化为电能．
（4）若将该装置改为如下图所示的装置也能达到和原装置相同的作用，同时能保证停止使用该装置时反应物不损耗，KCl溶液起沟通两边溶液形成闭合回路的作用，则硫酸铜溶液应该注入______（填“左侧”、“右侧”或“两侧”）烧杯中，若2min内铁片减少了2.8g，则中间U形管中K+的流速是______mo1/min．（以上均假设反应过程中溶液体积不变）．
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，Fe-2e-=Fe2+，正极上是铜离子得电子，所以铜离子在该极附近溶度减小，溶液颜色变浅，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；颜色变浅；
（2）铁电极发生的反应为：Fe-2e-→Fe2+，正极上是铜离子得电子，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，设转移电子为n，则铁质量减少28n，Cu电极质量增加32n，铁片和铜片之间的质量差为28n+32n=60n=1.2g，所以n=0.02mol，所以铜离子浓度减少量为0.01mol，所以该段时间内用硫酸铜表示的平均反应速率v=
（3）铁电极的电子一部分传给铜电极，发生原电池反应．同时铁电极上也发生置换反应．电极反应：Fe-2e-→Fe2+，Cu2++2e-=Cu，铜电极增加3.2g，即0.05mol，同时铁电极原电池反应产生0.05molFe2+，即铁电极减少56g/mol×0.05
mol=2.8g，但是铁片只减少了2.4g，因为铁片有一部分直接发生置换反应，有铜生成，所以质量增加了，这部分铁的化学能没有转化为电能，所以有2.8g-2.4g=0.4g的质量差，设有xmol铁直接参与置换反应，
Cu2++Fe=Cu+Fe2+△m
1mol 64 8
x 0.4
计算得x=0.05mol，即直接发生置换反应的铁为0.05mol，参与原电池反应的铁也是0.05mol，所以该装置消耗化学能有50%转化为电能，故答案为：50；
（4）盐桥原电池中，金属电极插入含有该电极金属阳离子的盐溶液中，所以硫酸铜溶液应该注入右侧烧杯中，若2min内铁片减少了2.8g，该段时间内用亚铁离子表示的平均反应速率v=
MgSO4·7H2O医药上用作泻剂。工业上用氯碱工业的一次盐泥为原料生产。已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分。主要工艺如下：
（1）用硫酸调整溶液pH为1～2，硫酸的作用是________________________________________。
（2）加次氯酸钠溶液至pH为5～6并加热煮沸约5～10 min，滤渣中主要含MnO2和另两种沉淀：__________________、____________(写化学式)。其中次氯酸钠溶液将MnSO4转化为MnO2的离子方程式为________________________ ___
（3）若除杂后过滤，发现滤液发黄，需采取的措施是____ ____
（4）过滤后晶体常用丙酮代替蒸馏水洗涤的目的是________________________________________
（5）晶体中结晶水含量的测定：准确称取0.20 g MgSO4·7H2O样品，放入已干燥至恒重的瓷坩埚中，置于马沸炉中，在200 ℃脱水1 h。为准确确定脱水后的质量，还需要经过的操作有冷却(干燥器中)至室温→__________ _________________
（6）硫酸根离子质量分数的测定：准确称取自制的样品0.50 g，用200 mL水溶解，加入2 mol·L－1 HCl溶液5 mL，将溶液加热至沸腾，在不断搅拌下逐滴加入5～6 mL 0.5 mol/L BaCl2溶液，充分沉淀后，得沉淀0.466 g，则样品中w(SO42-)＝________________。
（7）已知：Na2CO3·10H2O (s)=Na2CO3(s)＋10H2O(g) ΔH1＝＋532．36 kJ·mol－1
Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g) ΔH2＝＋473．63 kJ·mol－1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式__ __________。
正确答案
（1）浸出Mg、Fe、Al、Mn离子，除去Si、Ca；
（2）Al（OH）3、Fe（OH）3；Mn2++2OH一+C1O一=MnO2↓+Cl一+H2O；
（3）添加适量的次氯酸钠溶液，再煮沸、过滤；
（4）减小硫酸镁的溶解损耗，并快速干燥；
（5）称量后重复脱水→冷却→称量至恒重；
（6）38.4%；
（7）Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)+H2O(g) ΔH=+58.73KJ/mol
（评分标准：除（2）前2空各1分，其余每空2分，方程式若有漏写“↑”“↓”或者反应条件未写，均扣1分；若配平有误，扣2分，共16分）
试题分析：（1）将盐泥中的碳酸盐、硅酸盐转化为硫酸盐，硅酸盐转化为硅酸（SiOrnH2O）沉淀，钙盐转化为硫酸钙沉淀而除去，
（2）Al3+、Fe3+水解生成Al（OH）3、Fe（OH）3，NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2，反应的离子方程式为Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-；
（3）滤液发黄可能含有三价铁离子，可添加适量的次氯酸钠溶液，次氯酸钠显碱性，可促进三价铁离子的水解，再煮沸、过滤
（4）用丙酮代替蒸馏水洗涤可减小硫酸镁的溶解损耗，并快速干燥，
（5）重复脱水后至恒重说明已经完全脱水
（6）m（SO42-）=
某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究．
请回答：
I．用图1所示装置进行第一组实验．
（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是______（填字母序号）．
A．铝 B．石墨 C．银 D．铂
（2）N极发生反应的电极反应式为______．
（3）实验过程中，SO42-______（填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象有______．
II．用图2所示装置进行第二组实验．实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清．查阅资料发现，高铁酸根（FeO42-）在溶液中呈紫红色．
（4）电解过程中，X极区溶液的pH______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（5）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O和______．
（6）若在X极收集到672mL气体，在Y极收集到168mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少______ g．
（7）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为：2K2FeO4+3Zn═Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2 该电池正极发生的反应的电极反应式为______．
正确答案
（1）在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，所以不能代替铜，故选A；
（2）N电极连接原电池负极，所以是电解池阴极，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-═H2↑（或2H2O+2e-═H2↑+2OH-），故答案为：2H++2e-═H2↑（或2H2O+2e-═H2↑+2OH-）；
（3）原电池放电时，阴离子向负极移动，所以硫酸根从有向左移动，电解池中，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁，所以滤纸上有红褐色斑点产生，故答案为：从右向左，滤纸上有红褐色斑点产生；
（4）电解过程中，阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子溶液，溶液呈碱性，溶液的pH增大，故答案为增大；
（5）铁是活泼金属，电解池工作时，阳极上铁失电子发生氧化反应，氢氧根离子失电子发生氧化反应，所以发生的电极反应式为：Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O和4OH--4e-═2H2O+O2↑，
故答案为：4OH--4e-═2H2O+O2↑；
（6）X电极上析出的是氢气，Y电极上析出的是氧气，且Y电极失电子进入溶液，设铁质量减少为xg，根据转移电子数相等得
（7）正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，反应方程式为2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-，
故答案为：2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-．
如图装置所示，C、D、E、F都是惰性电极，
甲、乙中溶液的体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积
不变），A、B为外接直流电源的两极．将直流电源接通后，
F极附近呈红色．请回答：
（1）B极是电源的______，一段时间后，
甲中溶液pH______（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质
生成时，对应单质的物质的量之比为______．
（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是______（填“铜”或“银”），电镀液是______溶液；常温下当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500mL），丙中镀件上析出银的质量为______克．
（4）若将C电极换为银，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是______．
正确答案
（1）将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F电极为阴极，阴极上氢离子放电导致F电极附近呈碱性，则C、E、G为阳极，D、F、H为阴极，阴极连接原电池负极，所以B是原电池负极；甲中阳极上OH-放电，阴极上Cu2+放电，导致溶液中c（H+）大于c（OH-），溶液呈酸性，所以溶液的pH变小；
故答案为：负极；变小；
（2）C、D、E、F发生的反应分别为：4OH--4e-=2H2O+O2↑、Cu2++2e-=Cu、2Cl--2e-=Cl2↑、2H++2e-=H2↑，串联电路中转移电子相等，假设都转移4mol电子时，O2、Cu、Cl2、H2的物质的量分别是1mol、2mol、2mol、2mol，所以生成单质的物质的量之比为1：2：2：2，故答案为：1：2：2：2；
（3）用丙装置给铜件镀银，镀层Ag为阳极，则G为Ag，镀件H为阴极，阴极材料是Cu，电镀液为AgNO3溶液，乙中电池反应式为2NaCl+2H2O
设生成0.05molNaOH转移电子的物质的量为x，
2NaCl+2H2O
2mol 2mol
0.05mol x
2mol：2mol=0.05mol：x
x=
串联电路中转移电子相等，当转移0.05mol电子时，析出Ag的质量=
故答案为：铜；AgNO3；5.4g；
（4）若将C换为Ag，则阳极上Ag失电子、阴极上Cu离子放电，电池反应式为2Ag+Cu2+
如图所示的电解装置中，A池盛有200mL饱和KCl溶液，B池盛有200ml饱和CuSO4溶液，四个电极都用惰性材料制成，通电一段时间后，B池中阴极增重0.64g，求：
（1）写出A、B两池中阳极电极反应式
（2）计算标准状况下气体各为多少升？
正确答案
（1）该装置是电解池，电解池工作时，A装置阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-═Cl2↑
；B装置中阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为：4OH--4e-═2H2O+O2↑．
答：A、B两池中阳极电极反应式分别为2Cl--2e-═Cl2↑；4OH--4e-═2H2O+O2↑；
（2）通电一段时间后，B池中阴极增重0.64g，则转移电子的物质的量=
答：标准状况下V（Cl2）=224mL； V（O2）=112mL．
用铅蓄电池（总反应：Pb+PbO2+4H++2SO42-
正确答案
A．铅蓄电池放电时，正极发生的反应是PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4（s）+2H2O，故A错误；
B．电解苦卤水时，阳极上还原性强的离子先失电子发生氧化反应，a电极首先放电的是Br-而不是Cl-，说明当其它条件相同时Br-的还原性强于Cl-，故B正确；
C．铅蓄电池充电时，A极应与外接电源正极相连，故C错误；
D．忽略能量消耗，b电极上析出氢气，当b极产生0.02g气体时，转移电子的物质的量=
故选B．
如图是利用质量相等的Cu片和Ag片及500mL AgNO3溶液组成的原电池，一段时间后，正、负两极质量差为14g，若溶液体积不变，计算：
（1）电路中转移电子的物质的量为______．
（2）溶液中AgNO3的物质的量浓度变化了______．
正确答案
Cu片和Ag片及500mL AgNO3溶液组成的原电池中，正极：Ag++e-→Ag，负极：Cu-2e-→Cu2+，设电路中转移电子的物质的量为n，则正极质量增加108n，负极质量减少32n，所以108n+32n=14g，解得n=0.1mol，故答案为：0.1mol；
（2）当电路中转移0.1mol电子时，根据正极反应：Ag++e-→Ag，则减少的银离子物质的量为0.1mol，C=
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