- 电解池
- 共5205题
下列四种装置中,均盛200mL的溶液.①0.005mol/LCuSO4溶液②0.01mol/LH2SO4③ZnCl2溶液 ④KCl溶液.
(1)上述四种装置中,为电解池的是______(用编号回答),装置①中两电极的电极反应式分别是阴极:______,阳极:______;
(2)若将装置④中的外加电源拆去,用导线将两个电极连接,则Fe极上发生的反应是______,C极上发生的反应是______.
(3)工作一段时间后,测得导线上均通过0.003mol电子,则上述四种装置中溶液pH最小的是______(用编号回答,溶液体积变化忽略不计).
正确答案
(1)有外接电源的属于电解池,没有外接电源的属于原电池,所以属于电解池的是①③④,
装置①中是用惰性电极电解硫酸铜溶液,阳极上氢氧根离子放电,电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极上铜离子放电,电极反应式为Cu2++2e-=Cu,
故答案为:①③④;Cu2++2e-=Cu;4OH--4e-=2H2O+O2↑;
(2)装置④中的外加电源拆去,用导线将两个电极连接,该装置中电解质溶液呈中性,铁发生吸氧腐蚀,铁易失电子作负极,碳作正极,负极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-=Fe,
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:Fe-2e-=Fe;O2+2H2O+4e-=4OH-;
(3)①电解硫酸铜溶液时,阳极上氢氧根离子放电,阴极上氢离子放电,导致溶液酸性增强;
②中锌失电子发生氧化反应,氢离子得电子发生还原反应,导致溶液中氢离子浓度减小,溶液的PH增大;
③中阳极上锌失电子发生氧化反应,阴极上氢离子放电,导致溶液中氢离子浓度减小,溶液的pH增大;
④中阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电,导致溶液中氢离子浓度减小,溶液的PH增大,
所以则上述四种装置中溶液pH最小的是①,
故选①.
如图所示装置中,金属镁、铝和电流表通过导线相连:
(1)若烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到的现象为______.
两极的电极反应式为:负极______;
正极______.
(2)该反应过程中,反应物总能量______生成物总能量(选填“>”“=”或“<”).
正确答案
(1)镁、铝和稀硫酸构成了原电池,金属镁做负极,电极反应:Mg-2e-=Mg2+,金属铝为正极,溶液中的2H+得到电子发生还原反应,电极反应为:2H++2e-=H2↑,所以可看到镁逐渐溶解,铝极上有气泡冒出,电流表指针发生偏转故答案为:镁逐渐溶解,铝极上有气泡冒出,电流表指针发生偏转;Mg-2e-=Mg2+;2H++2e-=H2↑.
(2)通过化学反应将化学能转变为电能,反应中产生了电流,应物总能量大于生成物总能量,故答案为:>.
按如图所示装置,用石墨电解氯化钠溶液,A极有无色无味气体放出.
(1)y是电源的______极.
(2)电极A的名称为______,电极B的电极反应式为______.检验该电极反应产物的方法是______.
(3)写出该电解反应的总化学方程式:______.
正确答案
(1)根据溶液中的离子放电顺序及题意得,A极得到的无色无味气体是氢气,所以A极得电子,B极上失电子,所以B极是阳极,故Y极是正极.
故答案为:正.
(2)通过(1)知,A极是阴极,电极B上氯离子失电子生成氯气,所以电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,检验氯气的方法是:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在B极附近,该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,就证明生成物是氯气.
故答案为:阴极;2Cl--2e-=Cl2↑;把湿润的碘化钾淀粉试纸放在B极附近,观察该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝.
(3)该装置的反应物是氯化钠和水,生成物是氯气、氢气和氢氧化钠,所以电池反应式为 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH.
故答案为:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH.
如图为Zn-Cu原电池的示意图,请回答:
(1)锌片为原电池的______(填“正”或“负”)极,该极的电极反应式是______.该反应属于______(填“氧化”或“还原”)反应.
(2)______(填“电子”或“电流”)从锌片通过导线流向铜片,溶液中H+的从______(填“锌片”或“铜片”)获得电子.
(3)原电池工作一段时间后,H2SO4溶液的浓度______(填“增大”或“减小”,下同),烧杯中溶液的质量______.
(4)若锌片质量减轻6.5g,则另一极放出气体的体积为______L(标准状况).
正确答案
2(1)锌比铜活泼,应为原电池的负极,发生氧化反应,电极方程式为Zn-2e-=Zn2+,故答案为:负;Zn-2e-=Zn2+;氧化;
(2)原电池工作时,电子从锌片(负极)通过导线流向铜片(正极),铜为原电池的正极,发生还原反应,电极方程式为2H++2e-=H2↑,可知溶液中H+的从铜片获得电子,故答案为:电子;铜片;
(3)电池总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑,由反应的方程式可知,原电池工作一段时间后,H2SO4溶液的浓度变小,溶液质量增大,故答案为:减小;增大;
(4)若锌片质量减轻6.5g,n(Zn)=0.1mol,转移电子0.2mol,则生成氢气0.1mol,体积为2.24L,故答案为:2.24.
如图装置中,A、B两池溶液的体积均为200mL,
(1)判断装置的名称:A池为______ B池为______
(2)A池中左边石墨棒为______极,电极反应式为______
A池中电池总反应式______
(3)若工作一段时间后,B池中Cu棒上析出224ml气体(标准状态),则电路中通过了______mol电子,B池中溶液质量______(填“增加”、“不变”或“减少”)______ g,若反应前后溶液的体积不变,反应后A池溶液的pH为______.
正确答案
(1)B装置能自发的进行氧化还原反应,所以B是原电池,则A是电解池,
故答案为:电解池,原电池;
(2)B中锌作负极,铜作正极,则A中左边碳棒是阳极,右边碳棒是阴极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极上铜离子放电生成铜,所以电池反应式为:2H2O+2CuSO4=2Cu+O2↑+2H2SO4,
故答案为:阳,4OH--4e-=2H2O+O2↑,2H2O+2CuSO4=2Cu+O2↑+2H2SO4;
(3)B中铜棒上电极反应式为:2H++2e-=H2,根据电极反应式知,转移电子的物质的量=×2=0.02mol,B池中进入的是锌离子,出来的是氢气,转移相同的电子时,进入的质量大于出来的质量,所以溶液质量增加,增加的质量=
×(65-3)g/mol=0.63g,2H2O+2CuSO4=2Cu+O2↑+2H2SO4 知,当转移0.02mol电子时,生成的硫酸中氢离子的物质的量=
×2×2=0.02mol,则氢离子浓度=
=0.1mol/L,所以其ph=1,
故答案为:0.02,增加,0.63,1.
理论上讲,任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池.请利用反应“2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒),回答下列问题:
(1)该电池的负极材料是______,发生______反应(填“氧化”或“还原”),电解质溶液是______;
(2)正极的电极反应式______;
(3)外电路中,电子是从______极流出.
正确答案
(1)原电池中失电子的物质作负极,根据方程式知,铜作负极,比锌活泼性小的金属或导电的非金属作正极;铜失电子,发生氧化反应;电解质是反应物中可溶性的、得电子的物质,所以电解质是可溶性的铁盐,可用氯化铁作电解质;
故答案为:铜;氧化;氯化铁;
(2)正极上得电子,发生还原反应,根据方程式知,Fe3+得电子,生成Fe2+,
故答案为:2Fe3++2e-=2Fe2+(3)负极上失电子,正极上得电子,所以电子的流向是;从负极沿导线经正极流出.
故答案为:负极沿导线经正.
某课外活动小组同学用右图装置进行实验,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______,有关该实验的下列说法正确的是(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)该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法,设想用右图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”或“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数.
②制得的氢氧化钾溶液从(填写“A”、“B”、“C”、“D”)______出口导出.
③通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因______.
④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,是原电池,铁为负极,发生氧化反应,失去电子生成亚铁离子,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,电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气,电解过程中阳离子向阴极移动,①错误;A生成氯气,能使湿润KI淀粉试纸变蓝,②正确;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,③错误;若标准状况下B极产生2.24L氢气,转移0.2mol电子,④错误.故答案为:2H++2e-=H2↑; 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;②;
(3)①阳极附近阴离子有SO4 2-和OH -,氢氧根放电,生成氧气,此时硫酸根通过阴离子交换膜,钾离子通过阳离子交换膜,由电荷守恒知钾离子数目大于硫酸根离子数目,
故答案为:4OH--4e-=2H2O+O2↑;小于;
②阴极氢离子放电,氢氧根离子浓度增大,钾离子向阴极移动,所以氢氧化钾在阴极生成,故答案为:D;
③阴极氢离子放电,使水的电离平衡右移,氢氧根浓度增大,故答案为:H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大;
④燃料电池正极氧气得到电子,与水生成氢氧根,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-.
某课外活动小组同学用右图装置进行实验,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)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______;
(4)在常温下,现用丙装置给铁镀铜,则H电极材料应该是______,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);
(5)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.
正确答案
(1)C电极上有铜析出,C电极上发生还原反应,所以C电极是阴极,连接阴极的是负极,所以A为负极,故答案为:负极.
(2)C是阴极,则D是阳极,E是阴极,F是阳极,阳离子在阴极上发生还原反应,溶液中氢离子的放电能力大于钠离子,所以氢离子放电,故答案为:2H++2e-=H2↑
(3)根据离子的放电顺序判断,甲、乙装置中C、D、E、F四个电极上分别生成的物质是Cu、O2、H2、
Cl2,根据得失电子数相等,这四种物质间的关系式为 2Cu--O2--2 H2--2Cl2,根据物质的量之比等于计量数之比知,物质的量之比为2:1:2:2,故答案为:2:1:2:2.
(4)根据题意知,G为阴极,H为阳极;根据电镀原理,镀层在阳极,镀件在阴极,所以H电极材料应该是铜;
乙装置中的氢气来源于水,一个水分子电离成一个氢离子和一个氢氧根离子,两个氢离子生成一个氢分子,所以氢分子和氢氧根离子的关系式为 H2 --2 OH -;根据得失电子数相等,丙装置中析出的铜与乙装置中氢气的关系式为
Cu--H2;所以氢氧根离子和铜的关系式为
Cu--2 OH -
64g 2mol
3.2g 0.1mol
所以C(OH-)=0.1 mol/L,则C(H+)=1×10-13 mol/L,所以PH=13,故答案为:铜;13;
(5)甲装置中电解反应方程式为 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
由方程式知,电解出的物质有铜和氧气,所以加入氧化铜即可,故答案为:CuO(若考虑到水开始电解Cu(OH)2也可以)
如图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极.通电一段时间后,b电极变粗,且在c、d电极有气体产生,两极上共收集到336mL(标准状态)气体.回答:
(1)直流电源中,M为______极.
(2)Pt电极上生成的物质是______,其质量为______g.
(3)电源输出的电子,其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为:2:______:______:______.
(4)AgNO3溶液的浓度______(填“增大”、“减小”或“不变”.下同),AgNO3溶液的pH______,H2SO4溶液的浓度______,H2SO4溶液的pH______.
正确答案
(1)根据题意知,电极a、b上没有气体生成,则a作阳极,b为阴极,所以M是原电池正极,故答案为:正;
(2)电解稀硫酸反应时,当通电一段时间后,c、d两极共收集到336mL气体(标准状况),则阴极发生2H++2e-═H2↑,阳极发生4OH--4e-═O2↑+2H2O,实际上电解的是水,电池反应式为:2H2O2H2↑+O2↑,根据方程式知,生成氢气的体积占总体积的
所以混合气体中氢气的体积是224mL,根据2H++2e-═H2↑知,转移电子的物质的量是0.02mol,串联电解池中转移电子数相等,电镀池阴极上析出银的质量为
Ag++e-=Ag
1mol 108g
0.02mol 2.16g
故答案为:银;2.16g;
(3)b电极上的电极反应式为:Ag++e-=Ag
C.电极上的电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑
d.电极上的电极反应式为:2H++2e-=H2↑
假设转移电子的物质的量是2mol,则生成银2mol、生成氧气0.5mol、生成氢气1mol,所以
所以电子的物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为:2:2:0.5:1,
故答案为:2;0.5;1;
(4)在铂电极上镀银时,阳极上的电极反应式为Ag-e-=Ag+,阴极上的电极反应式为Ag++e-=Ag,所以硝酸银溶液的浓度不变,溶液的pH不变;电解稀硫酸溶液时,阴极发生2H++2e-═H2↑,阳极发生4OH--4e-═O2↑+2H2O,实际上电解的是水,溶液中的溶质不变,溶剂减少,导致稀硫酸的浓度增大,溶液的pH值减小;
故答案为:不变;不变;增大;减小.
如图所示装置,烧杯中盛有200mL 1mol•L-1的CuSO4溶液.负极为______,电极反应式为______.正极为______,电极反应式为______.
正确答案
该原电池中,锌失电子变成离子进入溶液,发生氧化反应,电极反应式为:Zn-2e-=Zn2+,电子从锌片沿导线流向铜片,所以锌作负极,铜作正极,正极上铜离子得电子生成铜单质,发生还原反应,电极反应式为:Cu2++2e-=Cu.
故答案为:锌;Zn-2e-=Zn2+;铜;Cu2++2e-=Cu.
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