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简答题

如图所示甲、乙两电化学装置(一个为原电池,一个为电解池),其电极材料都是铁棒与碳棒,装置部分外电路未画完整,若两装置中均盛放CuSO4溶液,一段时间后甲池中的碳棒和乙池中的铁棒均有红色物质析出.请回答下列问题:

(1)甲是______(填写装置名称,下同);乙是______.

(2)甲乙装置中铁电极的名称分别是______、______.

(3)甲乙装置中碳电极上发生反应的电极反应式分别是.甲:______;乙:______.

(4)若两装置中均盛放饱和NaCl溶液.则甲池中碳电极的电极反应式为______.现乙装置中转移0.02mol电子后停止实验,装置中溶液的体积是200mL,则此时溶液中c(OH-)=______(不考虑产物的相互反应).

正确答案

(1)甲装置中电子从铁电极出来,乙装置中电子向铁电极移动,由此说明能自发的进行氧化还原反应是甲,乙不能自发的进行氧化还原反应,所以甲是原电池,乙是电解池,

故答案为:原电池,电解池;

(2)甲池中铁易失电子而作负极,乙池中铁上得电子发生氧化反应,所以铁作阴极,

故答案为:负极,阴极;

(3)甲池中碳棒作正极,正极上铜得电子发生还原反应,电极反应式为:2Cu2++2e-=Cu,乙池中碳棒作阳极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑,

故答案为:甲:2Cu2++2e-=Cu,乙:4OH--4e-=2H2O+O2↑;

(4)①如果甲池中是氯化钠溶液,则铁发生吸氧腐蚀,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-

②乙池中电解氯化钠溶液时,阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电,所以电池反应式为:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,当有0.02mol电子转移时,生成氢氧化钠的物质的量是0.02mol,则生成氢氧化钠的物质的量浓度==0.1mol/L,

故答案为:0.1mol•L-1

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填空题

在如图用石墨作电极的电解池中,放入500mL含一种溶质的某蓝色硫酸盐溶液进行电解,观察到A电极表面有红色的固态物质生成,B电极有无色气体生成.请回答下列问题:

(1)请写出B极板的名称:______ 电极反应式______

写出电解时反应的总离子方程式______

(2)若当溶液中的原有溶质完全电解后,停止电解,取出A电极,洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g.电解后溶液的pH为______;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入______,其质量为______g.(假设电解前后溶液的体积不变)

(3)若原溶液为1L  K2SO4、CuSO4的混合溶液,且c(SO42-)=2.0mol/L;如图装置电解,当两极都收集到22.4L气体(标准状况)时,停止电解.则原溶液中的c(K+)=______.

正确答案

(1)电解硫酸盐时,溶液中氢氧根离子放电能力大于硫酸根离子,所以在阳极上析出氧气,根据实验现象判断,在阴极上析出铜,所以B极是阳极;阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气,电极反应式为 4OH--4e-=2H2O+O2↑;根据实验现象知,溶液中铜离子得电子变成铜单质析出,氢氧根离子失电子变成水和氧气,所以其电池反应式为

 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+

故答案为:阳极; 4OH--4e-=2H2O+O2↑; 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+

(2)2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 

                      128g     4mol     

                      1.6g      0.05mol

C(H + )===0.1mol/L

所以pH=1;

根据电池反应式知,析出的物质是铜和氧气,要使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入 CuO;

2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 

                128g 32g

                1.6g  0.4g

所以加入的质量=铜的质量+氧气的质量=1.6g+0.4g=2g

故答案为:pH=1;CuO;2.

(3)电解时阳极上析出氧气,阴极上析出氢气和铜,22.4L气体的物质的量为1mol,根据电解时阴阳极上得失电子守恒,列关系式为:n(H2)×2+n(Cu)×2=n(O2)×4,

1mol×2+n(Cu)×2=1mol×4,

n(Cu)=1mol

C(Cu 2+ )==1mol/L

根据溶液中阴阳离子的电荷守恒列关系式为:C(Cu 2+ )×2+c(K+)×1=c(SO42-)×2

所以c(K+)=2mol/L     

故答案为:2mol/L.

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填空题

(1)如图所示装置:①若烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到的现象为______.电极反应式为:正极______;负极______.该装置将______能转化为______能.

②若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,则负极为______,总反应方程为______.

(2)利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2反应,设计一个原电池,在右面方框中画出装置图(注明正、负极材料及电解液),写出电极反应式.

负极:______,正极:______.

正确答案

(1)①该装置为原电池装置,将化学能转变为电能,镁比铝活泼,当溶液呈酸性时,镁作原电池负极,发生氧化反应,电极反应为Mg-2e-=Mg2+,铝作正极,发生还原反应,电极反应为2H++2e-=H2↑,

故答案为:镁逐渐溶解铝极上有气泡冒出电流表指针发生偏转;2H++2e-=H2↑;Mg-2e-=Mg2+;化学;电;

②当溶液呈碱性时,铝能与NaOH溶液反应,而镁不反应,所以铝作负极,镁作正极,电池总反应和铝与NaOH溶液的反应相同,为,故答案为:Al;2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;

(2)在Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2反应中,Cu被氧化,应为原电池负极反应,电极反应式为Cu-2e-=Cu2+,FeCl3被还原,应为正极反应,电极反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+,则电解质溶液为FeCl3,正极为石墨或活泼性比铜弱的金属,

故答案为:Cu-2e-=Cu2+;2Fe3++2e-=2Fe2+

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填空题

将Zn棒和Cu棒用导线连接后,放入某电解质溶液中,构成如下图所示装置.试回答下列问题:

(1)若电解质溶液为稀硫酸,则Zn棒为原电池的______极,可观察到Cu棒的所产生现象是______,试用电极反应式表示该现象:______.

(2)若电解质为硫酸铜溶液,则Cu棒上发生______反应,Zn棒上发生反应的电极反应式为:______.

(3)若在上述两个过程中,Zn棒减少的质量相等,则Cu棒上(1)和(2)所析出物质的质量之比为:______.

正确答案

(1)将Zn棒和Cu棒用导线连接后,若电解质溶液为稀硫酸,则锌为负极,铜为正极,负极反应为:Zn-2e-=Zn2+

正极反应为:2H++2e-=H2↑,在正极上有气体生成.故答案为:负,有气体析出,2H++2e-=H2↑;

(2)将Zn棒和Cu棒用导线连接后,若电解质为硫酸铜溶液,则在正极上析出铜,锌为负极,负极反应为Zn-2e-=Zn2+

正极反应为:Cu2++2e-=Cu,

故答案为:还原,Zn-2e-=Zn2+

(3)设上述两个过程中都消耗1molZn,则:Cu棒上(1)所析出物质的质量为:1mol×2g/mol=2g,

(2)所析出物质的质量为:1mol×64g/mol=64g,Cu棒上(1)和(2)所析出物质的质量之比为2g:64g=1:32.

故答案为:1:32.

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填空题

某实验小组用以下几个实验装置探究电化学过程对金属与稀硫酸反应速率的影响,烧杯中都盛有稀H2SO4

试回答:

(1)B装置中Cu电极上的电极反应式为______,D装置中Fe电极上的电极反应式为______;

(2)D装置中的实验现象有______,若用电流表测量反应时通过导线的电子流量为0.2mol,则Fe电极的质量变化为______;

(3)比较四个装置中Fe片被腐蚀的速率由快到慢的顺序是______(用A、B、C、D表示).

正确答案

(1)B装置是原电池,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↑;D装置是电解池,阳极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为:Fe-2e-=Fe2+

故答案为:2H++2e-=H2↑,Fe-2e-=Fe2+

(2)D装置是电解池,铁是活泼电极,电解池工作时,阳极上铁失电子发生氧化反应,阴极上氢离子得电子发生还原反应,所以看到的现象是:Fe电极不断溶解,Cu电极上有气体放出;当通过导线的电子流量为0.2mol,则Fe电极变化的质量=×56g/mol=5.6g,所以阳极上铁的质量减少5.6g,

故答案为:Fe电极不断溶解,Cu电极上有气体放出,减少5.6g;

(3)A发生化学腐蚀,B发生电化学腐蚀,C锌比铁活泼,铁做原电池的正极而被保护,D中铁作电解池阳极被腐蚀速率最快,且电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率,故答案为:DBAC.

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简答题

如图所示,某同学设计一个甲醚(CH3OCH3)燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜.

根据要求回答相关问题:

(1)通入氧气的电极为______(填“正极”或“负极”),写出负极的电极反应式______.

(2)铁电极为______(填“阳极”或“阴极”),石墨电极(C)的电极反应式为______.

(3)反应一段时间后,乙装置中生成氢氧化钠主要在______(填“铁极”或“石墨极”)区,简述理由是______.

(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中阳极上电极反应式为______,反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将______(填“增大”“减小”或“不变”).

(5)若在标准状况下,有2.24L氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为______;丙装置中阴极析出铜的质量为______.

正确答案

(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极,负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为:CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O,

故答案为:正极;CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O;

(2)乙池有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-═Cl2↑,

故答案为:阴极;2Cl--2e-═Cl2↑;

(3)乙池中阴极是铁,阳极是碳,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电,导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液呈碱性,所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区,

故答案为:铁极;石墨为阳极,氯离子发生氧化反应,铁为阴极,H+反应,生成OH-,由于阳离子交换膜只允许钠离子向阴极区移动,故氢氧化钠主要在阴极区生成;

(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,阳极上不仅铜还有锌、银失电子进入溶液,阴极上析出铜离子,阳极电极方程式分别为Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+,根据转移电子数相等知,阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜,所以丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将减小,

故答案为:Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+;减小;

(5)根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和铜的关系式为:O2----2H2----2Cu,设生成氢气的分子数是x,生成铜的质量是y.

O2-------2H2-------2Cu

22.4L 2×6.02×1023 128g

2.24L x y

x=0.2×6.02×1023; 

y=12.8g,

故答案为:0.2×6.02×1023;12.8 g.

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填空题

在一个U形管里盛有氯化铜溶液,并插入两块锌片作电极,如图所示

(1)如果把电键K接A,这一装置形成 装置,Zn①极是 极,其电极反应式是 .

(2)上述反应进行5min后,转换电键K到C,这一装置形成 装置,Zn②极是 极,其电极反应式是 ;

(3)上述装置进行2min后,再转换电键K到B,在Zn②极上发生的腐蚀属于 ,Zn①极发生的腐蚀主要属于 .

正确答案

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填空题

甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒,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将湿润的淀粉KI试纸放在乙池碳极附近,发现试纸变蓝,待一段时间后又发现蓝色褪去.这是因为过量的Cl2将生成的I2又氧化.若反应的Cl2和I2物质的量之比为5:1,且生成两种酸,该反应的化学方程式为______.

④若乙池转移0.02mol e-后停止实验,池中溶液体积是200mL,测溶液混匀后的pH=______.

正确答案

甲装置是原电池,较活泼的金属铁作负极,碳作正极,乙有外接电源属于电解池,根据电子的流向知,碳是阳极,铁是阴极,阳极上失电子发生氧化反应;

(1)若两池中均为CuSO4溶液,反应一段时间后,①甲池中,正极上铜离子得电子而析出铜,乙池中,阴极铁棒上铜离子得电子而析出铜;

②乙池中阳极上,氢氧根离子失电子生成氧气和水,电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑,

故答案为:①碳、铁,②4OH--4e-=2H2O+O2↑,

(2)若两池中均为饱和NaCl溶液,

①电解氯化钠溶液时,阳极上氯离子失电子生成氯气,阴极上水得电子生成氢气 和氢氧根离子,所以电池反应式为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-

故答案为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-

②甲池中碳极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-

乙池碳极上氯离子失电子发生氧化反应,

故答案为:2H2O+O2+4e-=4OH-,氧化反应;

③过量的Cl2将生成的I2又氧化,氯气被还原生成氯离子,1mol氯气被还原得到2mol电子,若反应的Cl2和I2物质的量之比为5:1,且生成两种酸,根据得失电子数相等知,含碘的酸中碘的化合价是+5价,所以含碘的酸是碘酸,故氯气和碘、水反应生成盐酸和碘酸,反应方程式为:5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl,

故答案为:5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl;

④设生成氢氧化钠的浓度是Cmol/L,

2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-转移电子

                        2mol 2mol

                     0.2Cmol 0.02mol 

C==0.1,即氢氧化钠的物质的量浓度是0.1mol/L,则溶液的pH=13,

答:氢氧化钠溶液的pH=13.

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填空题

如图所示,通电5min后,第③极增重2.16g,同时在A池中收集到标准状况下的气体224mL,设A池中原混合液的体积为200mL.

(1)电源F为______极;第②极为______极;  B池为______池.

(2)A池中第②极上的电极反应式为______;

A池中第①极上产生气体体积为______mL;(标准状况下)

(3)通电前A池中原混合溶液Cu2+的浓度为______.

正确答案

(1)通电5min后,第③极增重,所以第③极是阴极,则F是电源正极,第②极是阳极,B装置中,银作阳极,电解质溶液是硝酸银,阳极材料和电解质溶液具有相同的金属元素,所以是电镀池,

故答案为:正,阳、电镀池;

(2)第②极是阳极,A中阳极上氢氧根离子放电生成氧气,其电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑,

第③极反应为Ag++e-=Ag,n(Ag)==0.02mol,则转移的电子为0.02mol,

A池中阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,则转移0.02mol电子生成氧气为0.005mol,其体积为0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL<224mL,所以在阴极上含有气体生成,在阴极也生成112mL气体,由2H++2e-=H2↑,则氢气的物质的量为0.005mol,其体积是0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL,

故答案为:4OH--4e-=2H2O+O2↑,112mL;

(3)Cu2++2e-=Cu中转移0.01mol电子,所以Cu2+的物质的量为0.005mol,通电前c(CuSO4)=mol/L=0.025 mol•L-1,故答案为:0.025 mol•L-1

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填空题

(1)已知:P4(白磷,s)+5O2(g)=P4O10(s) ΔH=-2983.2kJ/mol

P(红磷,s)+5/4O2(g)=1/4 P4O10(s)  ΔH=-738.5kJ/mol

则白磷转化为红磷的热化学方程式为                                    ;由此说明红磷的稳定性比白磷            

(2)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]水溶液呈      (填“酸”、“碱”或“中”)性;明矾还能净水,用离子方程式解释其原因为                                        

(3)电解池的能量转化形式为                    ,原电池反应       (填“一定”或“不一定”)自发。

(4)pH=3的盐酸和pH=3的醋酸溶液各稀释至其体积的100倍,稀释后盐酸的pH      (填“大于”、“小于”或“等于”)醋酸的pH;常温时pH=x的盐酸和pH=y的NaOH溶液以1︰10的体积比混合,反应后溶液恰好呈中性,则x、y满足的关系是            

正确答案

(1)P4(白磷,s)=4P(红磷,s) △H=-29.2kJ/mol  高(或“好”、“强”等)

(2)酸  Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+

(3)电能转化为化学能  一定

(4)大于   x+y=13

试题分析:(1)反应①-②×4得出P4(白磷,s)=4P(红磷,s) △H=-29.2kJ/mol,反应放热红磷更稳定;(2)明矾中铝离子水解呈酸性;(4)稀释时醋酸能电离出氢离子,所以稀释后盐酸的pH大于醋酸;根据条件列等式为10-x×1=10-(14-y)×10  x+y=13

下一知识点 : 金属的电化学腐蚀与防护
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