- 电解池
- 共5205题
某课外活动小组设计了如图所示的装置，调节滑动变阻器，控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验（此时，打开止水夹a，关闭止水夹b）．由于粗心，实验并未达到预期目的，但也看到了令人很高兴的现象（阳离子交换膜只允许阳离子和水通过）．
请帮助他们分析并回答下列问题：
（1）写出B装置中的电极反应：
阴极：______；
阳极：______．
（2）观察到A装置中的现象是：
①______；
②______；
③______．
（3）当观察到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b．再观察C装置，若无现象，请说明理由；若有现象，请写出有关反应的化学方程式（是离子反应的写离子方程式）：______．
（4）若想达到电解NaCl溶液的目的，应如何改进装置，请提出你的意见：______．
正确答案
（1）在电解池的阳极是活泼电极本身失去电子发生氧化反应，Fe-2e-═Fe2+，阴极上是电解质中的阳离子氢离子发生得电子的还原反应，即2H2O+2e-═H2↑+2OH-（或2H++2e-═H2↑），故答案为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-（或2H++2e-═H2↑）；Fe-2e-═Fe2+；
（2）在电解池中，因为在阴极铂电极上产生了氢气，所以导致A烧杯中气压增大，氨气和水接触后，因氨气极易溶于水导致水倒吸并产生红色喷泉，当烧瓶中液面上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与导管相平时，烧瓶内外压强相等，喷泉现象结束，由于氨水显碱性，所以最后A烧杯溶液呈红色，并且在导管有气泡氢气溢出，故答案为：A烧杯中的水倒吸并产生红色喷泉；烧瓶中液面上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与导管相平；最后A烧杯溶液呈红色，导管有气泡溢出；
（3）在A装置中的喷泉实验后，关闭止水夹a，打开止水夹b，C装置中，含有亚铁离子的盐和其中的氢氧化钠发生反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁红褐色沉淀，即Fe2++2OH-═Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3或写成总反应式：4Fe2++8OH-+2H2O+O2═4Fe（OH）3↓，
故答案为：Fe2++2OH-═Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3或写成总反应式：4Fe2++8OH-+2H2O+O2═4Fe（OH）3↓；
（4）在电解饱和食盐水时，要实现电解氯化钠溶液的目的，应该选择惰性电极进行电解，可以把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极换位置等，
故答案为：把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极换位置等．
电解原理在化学工业中有广泛应用．如图所示，在U形管中加入NaCl溶液，在两极各滴入几滴石蕊试液，插入惰性电极，接通电源．
（1）①一段时间后可观察到的Y电极附近观察到的现象是______．
②X电极上的电极反应式为______，③请写出电解饱和NaCl溶液的化学方程式______．
（2）如果电解液a选用CuCl2溶液，则在电解过程中被氧化的是：______在此变化过程中发生的能量转化的形式是______．
正确答案
（1）①根据图知，Y电极为阴极，氢离子在阴极上得电子生成氢气，所以Y电极附近氢离子浓度降低，氢氧根离子浓度增大，溶液呈碱性，加入石蕊试液溶液呈蓝色，故观察到的现象是：溶液呈蓝色并有气泡产生．
故答案为：溶液呈蓝色并有气泡产生；
②氯离子的放电能力大于氢氧根离子，所以X电极上氯离子失电子生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑．
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；
③通过以上分析知，氯化钠和水在电解条件下生成氢气、氯气和氢氧化钠，所以电池反应式为
2NaCl+2H2O 
故答案为：2NaCl+2H2O 
（2）如果电解液a选用CuCl2溶液，失电子的离子为Cl-，所以Cl-被氧化；该装置借助外加电源，所以是将电能转化为化学能．
故答案为：Cl-；电能转化为化学能．
用铜和硫酸铜、银和硝酸银溶液设计一个原电池，电池的总反应的离子方程式是______
负极反应式是______；
正极反应式是：______．
正确答案
（1）用铜和硫酸铜、银和硝酸银溶液设计一个原电池，较活泼的金属铜作负极，负极上失电子发生氧化反应；较不活泼的金属银作正极，正极上银离子得电子发生还原反应，所以电池反应式为：Cu+2Ag+=Cu2++2Ag．
故答案为：Cu+2Ag+=Cu2++2Ag．
（2）负极上铜失电子发生氧化反应生成铜离子进入溶液，所以电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+．
故答案为：Cu-2e-=Cu2+．
（3）正极上银离子得电子发生还原反应生成银单质，所以电极反应式为：2Ag++2e-=2Ag．
故答案为：2Ag++2e-=2Ag．
如右图所示，组成一种原电池，试图答下问题
（1）电解质溶液为稀H2SO4时，灯泡______（填亮或不亮），若灯泡亮，则Mg电极上反应式为______，Al电极上反应式为______；
（2）电解质溶液为NaOH（aq）时，灯泡______（填亮或不亮），若灯泡亮，Al电极上的反应式为______．
正确答案
（1）镁、铝和稀硫酸能形成原电池，所以有电流产生，因为形成了闭合回路，所以灯泡会亮；金属活泼性较强的镁作负极，负极上镁失电子发生氧化反应，即Mg-2e-═Mg2+；铝作正极，正极上氢离子得电子反应还原反应生成氢气，即2H++2e-═H2↑，
故答案为：亮；Mg-2e-═Mg2+；2H++2e-═H2↑；
（2）镁、铝和NaOH（aq）构成原电池，所以有电流产生，因为形成了闭合回路，所以灯泡会亮；铝和氢氧化钠溶液能自发的发生氧化还原反应，所以铝作负极，镁作正极，负极上铝失电子发生氧化反应和氢氧根离子生成偏铝酸根离子和水，即Al+4OH--3e-═AlO2-+2H2O，
故答案为：亮；Al+4OH--3e-═AlO2-+2H2O．
某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：
试根据表中的实验现象回答下列问题：
（1）实验1、2中Al所作的电极（正极或负极）是否相同（填“相同”或“不相同”）______．
（2）对实验3完成下列填空：
①铝为______极，电极反应式：______．
②石墨为______极，电极反应式：______．
③电池总反应式：______．
（3）实验4中铝作负极还是正极______，理由是______．写出铝电极的电极反应式______．
（4）解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：______．
正确答案
（1）金属与酸构成的原电池中，活泼金属作负极，则实验1中Mg的活泼性大于Al，所以Al作正极，而实验2中Al的活泼性大于Cu，所以Al作负极，故答案为：不相同；
（2）实验3中Al为负极，电极反应为2Al-6e-═2Al3+，石墨为正极，其电极反应为6H++6e-═3H2↑，电池总反应为2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑，
故答案为：负；2Al-6e-═2Al3+；正；6H++6e-═3H2↑；2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑；
（3）实验4中Mg不与naOH溶液发生反应，而发生2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，Al失去电子，则Al为负极，负极反应为Al-3e-+4OH-═AlO2-+2H2O，
故答案为：负极；Mg不与naOH溶液发生反应，而Al与NaOH溶液反应；Al-3e-+4OH-═AlO2-+2H2O；
（4）实验5中Al遇浓硝酸发生钝化，发生Zn与浓硝酸的氧化还原反应，Zn作负极，Al作正极，电子由正极流向负极，所以电流计指针偏向铝，
故答案为：Al遇浓硝酸发生钝化，发生Zn与浓硝酸的氧化还原反应，Zn作负极，Al作正极，电子由正极流向负极，所以电流计指针偏向铝．
[选修1化学与生活模块]
南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为，280（厲于硬水），主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子．回答下列问题：
（1）该泉水属于______硬水（填写“暂时”或“永久”）
（2）若要除去Ca2+、Mg2+可以往水中加入石灰和纯碱，试剂加入时的先后次序是______，原因是______
（3）目前常用阴、阳离子交换树脂来进行硬水的软化．如水中的Ca2+、Mg2可与交换树脂中的交换．当阴离子交换树脂失效后可放入______溶液中再生．
（4）岛上还可以用海水淡化来获得淡水．右边是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，电极为惰性电极．请分析下列问题：
①阳离子交换膜是指______ （填A或B）；
②写出通电后阳极区的电极反应式：______．
正确答案
（1）因水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度，故答案为：永久；
（2）因除杂时不能引入新的杂质，过量的钙离子通过纯碱来除去，故答案为：先加石灰，后加纯碱；过量的钙离子通过纯碱来形成沉淀除去；
（3）因阴离子交换树脂可以实现阴离子之间的交换，阴离子交换树脂交换出OH-，可用碱溶液使阴离子交换树脂再生，故答案为：碱；
（4）①阴离子交换膜只允许阴离子自由通过，阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，隔膜B和阴极相连，阴极是阳离子放电，所以隔膜B是阳离子交换膜，故答案为：B；
②根据阳极是氯离子放电：2Cl--2e-=Cl2↑，故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑．
如图：以一铜锌合金为阳极，一纯铜为阴极（起始时两电极质量相等），进行电解，电解液为硫酸铜溶液，当外电路有1.806×1023个电子转移时，阴极比阳极重19.25g，求铜锌合金中铜的质量分数．
（已知：电极反应式为 阳极：Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+阴极：Cu2++2e-=Cu ）
正确答案
电解时，设阳极上消耗锌的物质的量为xmol，消耗铜ymol，
转移的电子的物质的量为
Zn-2e-=Zn2+
1 2
x 2x
Cu-2e-=Cu2+
1 2
y 2y
所以阳极失电子的物质的量为2x+2y=0.3mol①，
Cu2++2e-=Cu
2mol 1mol
0.3mol 0.15mol
所以生成的铜的质量为 0.15mol×64g/mol=9.6g，
两电极上的质量差为：阴极上增加的质量加上阳极上减少的质量=9.6g+65x+64y=19.25g②
所以①②②组成方程组为
解得
铜锌合金中铜的质量分数为
答：铜锌合金中铜的质量分数为66.3%．
铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛．研究铁及其化合物的应用意义重大．
I．水体的净化和污水的处理与铁及其化合物密切相关．
（1）自来水厂常用高铁酸钠（Na2FeO4）改善水质．简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理______．
（2）碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血．工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
回答下列问题：
①写出反应I中主要发生的氧化还原反应的离子方程式______．
②加入少量NaHCO3的目的是调节溶液pH，应控制pH的范围为______．
③在实际生产中，反应II常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若通入5.6L O2（标准状况），则相当于节约NaNO2的质量为______g．
④碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe（OH）]2+离子，可部分水解生成[Fe2（OH）4]2+聚合离子．该水解反应的离子方程式为______．
II铁的化合物也是制备高能锂电池的重要原料．已知磷酸亚铁锂电池总反应为：FePO4+Li
正确答案
Ⅰ．（1）高铁酸钠具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成Fe3+，Fe3+发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，可用来除去水中的悬浮物，达到净水的目的，
故答案为：FeO42-有强的氧化性，能杀菌消毒，本身被还原为Fe3+，Fe3+发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，达到净水的目的；
（2）①Fe为活泼金属，可与酸反应，反应的离子方程式为Fe+2H+═Fe2++H2↑，故答案为：Fe+2H+═Fe2++H2↑；
②制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，应调节溶液pH生成Al（OH）3，要避免生成应Fe（OH）2沉淀，控制pH在4.4～7.5之间，
故答案为：4.4～7.5；
③n（O2）=
故答案为：69；
④[Fe（OH）]2+离子，可部分水解生成[Fe2（OH）4]2+聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式为
2[Fe（OH）]2++2H2O
[Fe2（OH）4]2++2H+，
故答案为：2[Fe（OH）]2++2H2O
[Fe2（OH）4]2++2H+；
Ⅱ．阳极发生氧化反应，由总反应式FePO4+Li
故答案为：LiFePO4-e-═FePO4+Li+．
用惰性电极电解下列物质的水溶液，电解过程中，溶液的pH依次为升高、降低、不变的是（ ）
正确答案
A、电解NaCl时会生成氢气和氯气单质以及氢氧化钠，电解CuSO4时，生成铜和氧气以及硫酸，电解Na2SO4 生成氢气和氧气，即电解水型的，溶液的PH依次为升高，降低，不变，故A正确；
B、电解HCl生成氯气和氢气，电解本身，电解HNO3时生成氢气和氧气，即电解水型的，电解CuSO4时，生成铜和氧气以及硫酸，溶液的PH依次为升高，降低，降低，故B错误；
C、电解CaCl2时生成氢氧化钙、氯气和氢气，电解NaCl时会生成氢气和氯气单质以及氢氧化钠，电解KNO3时，生成氢气和氧气，即电解水型的，溶液的PH依次为不变，升高，不变，故C错误；
D、电解AgNO3会生成硝酸、银和氧气，电解CaCl2会生成氢气和氯气，电解Ca（NO3）2时会生成氢气和氧气，溶液的PH依次为降低，降低，不变，故D错误．
故选A．
（12分）近年来北京市汽车拥有量呈较快增长趋势，汽车尾气已成为重要的空气污染物。
（1）汽车内燃机工作时引起反应：N2（g）＋O2（g）
（2）一定量的NO发生分解的过程中，NO的转化率随时间变化的曲线如图14所示。（已知：
①反应2NO（g）
②一定温度下，能够说明反应2NO（g）
a.容器内的压强不发生变化
b.NO、N2、O2的浓度保持不变
c.NO分解的速率和NO生成的速率相等
d.单位时间内分解4mol NO，同时生成2 mol N2
（3）①当发动机采用稀薄燃烧时，尾气中的主要污染物为NOx，可用CxHy（烃）催化还原NOx消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H2
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H3=-867kJ·mol-1
△H2= .
②使用催化剂可以将汽车尾气的主要有害成分一氧化碳（CO）和氮氧化物（NO2）转化为无毒气体，该反应的化学方程式为 。
正确答案
（1）0．11（1/9给分） ………………………………………………2分
（2）①放热 ………………………………………………………2分
②bc …………………………………………………………2分
（3）①-1160 kJ·mol-1 ………………………………………………………3分
（不写单位、“-”扣1分）
② 2x CO + 2NOx
略
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