- 电解池
- 共5205题
某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏伽德罗常数的值,其实验方案的要点为:
①用直流电电解氯化铜溶液,所用仪器如图:
②在电流为I A,通电时间为t s后,精确测得某电极上析出的铜的质量为m g. 试回答:
(1)连接这些仪器的正确顺序为:(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示,下同)E接________,C接________,________接F.
(2)写出B电极上发生反应的离子方程式________________.G试管中淀粉KI溶液变化的现象为__________________,相应的离子方程式是__________________.
(3)为精确测定电极上析出铜的质量,所必需的实验步骤的先后顺序是________.(选填下列操作步骤的编号)
①称量电解前电极质量 ②刮下电解后电极上的铜并清洗 ③用蒸馏水清洗电解后电极
④低温烘干电极后称量 ⑤低温烘干刮下的铜后称量 ⑥再次低温烘干后称量至恒重
(4)已知电子的电荷量为1.6×10-19 C.试列出阿伏伽德罗常数的计算表达式:NA=_____.
正确答案
(1)D;A;B
(2)2Cl--2e-===Cl2↑;溶液变蓝;Cl2+2I-===2Cl-+I2
(3)①③④⑥
(4)
在如图所示的装置中,若通入直流电5min时,铜电极质量增加2.16 g,试回答:
(1) 电源电极X为________极。
(2) pH变化:A________,B________,C________。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3) 通电5 min时,B中共收集224 mL气体(标准状况),溶液体积为200 mL。则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4) 若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后,溶液的pH为________(设电解前后溶液体积无变化)。
正确答案
(1)负
(2)增大;减小;不变
(3)0.025 mol/L
(4)13
下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为10.47%,乙中c电极质量增加。据此回答问题
(1)电源的N端为______极;
(2)写出电解前后各溶液的pH变化情况(增大、减小或不变):
甲溶液______;乙溶液______;丙溶液______;
(3)电极b上生成的气体在标准状态下的体积是______;电极c的质量变化是______g。
正确答案
(1)正
(2)增大;减小;不变
(3)2.8L;16
CuSO4溶液是中学化学及工农业生产中常见的一种试剂。
(1)某同学配制CuSO4溶液时,向盛有一定量硫酸铜晶体的烧杯中加入适量的蒸馏水,并不断搅拌,结果得到悬浊液。他认为是固体没有完全溶解,于是对悬浊液加热,结果发现浑浊更明显了,原因是
________________,最后,他向烧杯中加入了一定量的_______溶液,得到了澄清的CuSO4溶液。
(2)该同学利用制得的CuSO4溶液,进行以下实验探究。
①图一是根据反应Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4设计成的锌铜原电池。电解质溶液乙是_______溶液;Cu极的电极反应式是_________________。
②图二中,I是甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的结构示意图,该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜,则b处通入的是__________(填“CH4”或“O2”),a处电极上发生的电极反应式是____;铁为电解池的____极,当铜电极的质量减轻3.2 g,则消耗的CH4在标准状况下的体积为____L。
(3)反应一段时间后,生成的Na2CO3溶液(溶质仅为Na2CO3)中存在的关系正确的是____。
A. c(Na+)=c(HCO3-)=c(OH-)=c(H+)
B. c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
C. c(Na+)>c(CO32-)>c(H+)>c(OH-)
D. c(Na+)>c(CO32-) >c(OH-)>c(HCO3-)
正确答案
(l)Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+ △H>0,加热促进了Cu2+水解,生成了更多的难溶物Cu(OH)2;H2SO4 (2)①CuSO4;Cu2++2e-=Cu;②O2;CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;阴;0.28
(3)BD
下图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为: 2CH3OH+3O2+4NaOH==2Na2CO3+6H2O
请回答下列问题
(1)图中甲、乙两池的名称。甲池是________装置,乙池是________装置;
(2)下列电极的名称:通入CH3OH的电极名称是___________,B(石墨)电极的名称是________ ;
(3)写出电极反应式:
①通入O2的电极的电极反应式是 _____________________;
②A(石墨)电极的电极反应式为_____________________;
(4)乙池中反应的化学方程式为_____________________;
(5)若反应结束后乙池中A(石墨)电极上共收集到气体0.050mol,则甲池中理论上消耗O2_____ mL(标准状况下)。
正确答案
(1)原电池;电解池
(2)负极;阳极
(3)①O2+2H2O+4e-==4OH-;②2H++2e-==H2↑
(4)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(5)560
高铁酸钾(K2FeO4)是铁的一种重要化合物,具有极强的氧化性。
(1)将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的溶液中,配制成c(FeO42-)=1.0×10-3mol·L-的试样,将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中,测定c(FeO42-)随时间变化的结果如图1所示。
该实验的目的是_______________________;FeO42-发生反应的△H____________0(填“>”“<”或“=”)
(2)将适量K2FeO4分别溶解于pH=4.74、7.00、11.50的水溶液中,配制成c(FeO42-)=1.0×10-3 mol·L-的试样,静置,考察不同初始pH的水溶液对K2FeO4某种性质的影响,其变化图像见图2,800min时,在pH=11.50的溶液中,K2FeO4的浓度比在pH=4.74的溶液中高,主要原因是______________。
(3)电解法是工业上制备K2FeO4的一种方法。以铁为阳极电解氢氧化钠溶液,然后在阳极溶液中加入KOH,即在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4),说明 。电解时阳极发生反应生成FeO42-,该电极反应式为______________。
(4)与MnO2—Zn电池类似,K2FeO4—Zn也可以组成高铁电池,K2FeO4在电池中作正极材料,其电极反应式为FeO42-+3eˉ+4H2O→Fe(OH)3+5OHˉ,则该电池总反应的离子方程式为_______________。图3为高铁酸钾电池和高能碱性电池放电曲线,由此可得出的高铁酸钾电池的优点有_______________________、________________________。
正确答案
(1)探究温度对FeO42-影响(温度越高,高铁酸钾越不稳定),>(各2分)
(2)pH=11.50时溶液中OHˉ离子浓度大,不利于K2FeO4与水的反应正向进行。 (2分)
(3)同温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小 (2分)
Fe+8OHˉ-6eˉ= FeO42-+4H2O (2分)
(4)3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ (2分)
放电时间长、工作电压稳定 (各1分)
试题分析:(1)由图1数据可知,温度越高,相同时间内FeO42-浓度变化越快,高铁酸钾溶液平衡时FeO42-浓度越小,温度越高FeO42-浓度越小,正向反应是吸热反应;
故答案为:温度越高,高铁酸钾越不稳定(或温度越高,高铁酸钾与水反应的速率越快);>
(2)由图2数据可知,溶液pH越小,相同时间内FeO42-浓度变化越快,高铁酸钾溶液平衡时FeO42-浓度越小.高铁酸钾在水中的反应为4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3 +8OH-+3O2↑,pH=11.50的溶液中OH-离子浓度大,使上述平衡向左移动,FeO42-浓度增大,不利于K2FeO4与水的反应正向进行;
故答案为:pH=11.50的溶液中OH-离子浓度大,使上述平衡向左移动,不利于K2FeO4与水的反应正向进行;
(3)以铁为阳极电解氢氧化钠溶液,然后在阳极溶液中加入KOH,即在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4),说明同温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小;阳极是铁失电子在碱性溶液中发生氧化反应生成FeO42-;电极反应为:Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O;
故答案为:同温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小;Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O;
(4)原电池的负极发生氧化反应,正极电极反应式为:①FeO42-+3eˉ+4H2O→Fe(OH)3 +5OHˉ;负极电极反应为:②Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2;依据电极反应的电子守恒,①×2+②×3合并得到电池反应为:3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2 +2Fe(OH)3 +4OHˉ;由图3知高铁电池比高能碱性电池放电时间长,工作电压稳定;
故答案为:3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2 +2Fe(OH)3 +4OHˉ;放电时间长,工作电压稳定;
工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1:还原沉淀法该法的工艺流程为:
其中第①步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O
⑴若平衡体系的pH=2,该溶液显________色。
⑵能说明第①步反应达平衡状态的是________。
a. Cr2O72-和CrO42-的浓度相同
b. 2v(Cr2O72-)=v(CrO42-)
c. 溶液的颜色不变
⑶第②步中,还原1molCr2O72-离子,需要________mol的FeSO4·7H2O。
⑷第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq) 常温下,
Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至_______。
方法2:电解法该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
⑸用Fe做电极的原因为___________________。
⑹在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)__________________________,溶液中同时生成的沉淀还有______________。
正确答案
⑴橙
⑵c
⑶6
⑷5
⑸阳极反应为Fe-2e-==Fe2+,提供还原剂Fe2+⑹2H++2e-==H2↑;Fe(OH)3
氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程如示意图所示,完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源负极相连的电极上的电极反应式为________________,若检验与电源正极相连的电极上的气体产物,实验室中通常选用的化学试剂是________________________________。
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精制过程发生反应的离子方程式为________________。
(3)如果粗盐中SO42-含量较高,必须添加钡试剂除去SO42-,该钡试剂可以是________。(选填a、b、c)。
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2
(4)为了有效地除去Ca2+、Mg2+、SO42-,加入试剂的合理顺序为_______(选填a、b、c)。
a.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
b.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
c.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过________、冷却________、(填写操作名称)除去NaCl。
正确答案
(1)2H++2e-=H2↑ 淀粉KI溶液
(2)Ca2++CO32-=CaCO3↓,Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
(3)ac
(4)bc
(5)蒸发浓缩 过滤
(1)电解NaCl溶液时,阴极发生还原反应2H++2e-=H2↑,阳极发生氧化反应2Cl--2e-=Cl2↑,Cl2的检验试剂为KI淀粉溶液,由于Cl2+2KI=I2+2KCl,I2遇淀粉变蓝色。
(2)Ca2+、Mg2+须转化为沉淀而除去。
(3)Ba2+也应转化成BaSO4以除去SO42-,但是除杂时过量的试剂不引入新杂质,b中NO3-作为新杂质不能采用。
(4)由于Ba2+过量时必须用CO32-除去,所以钡试剂必须在Na2CO3之前加入。
(5)NaCl为杂质,溶解度随温度变化小,应用冷却NaOH的热饱和溶液法除去。
如图所示,若电解5min时,铜电极质量增加2.16g。
试回答:
(1)电源电极X名称为_____________(填“正极”或“负极” )。
(2)电解池中溶液的pH变化:B_________,C_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)B中阳极的电极反应式为_____________;若通电5min时B中共收集224mL气体(标况),溶液体积为200mL,则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度约为_____________。
(4)A中发生反应的化学方程式为__________________________,若A中KCl溶液的体积也是200mL,电解后溶液的pH=________。
(5)若将C装置单独取出,导线连接铜、银后,请写出负极的电极反应式_____________________。
正确答案
(1)负极
(2)减小;不变
(3)4OH--4e-=2H2O+O2↑;0.025mol/L
(4)2KC1+2H2OH2↑+C12↑+2KOH;13
(5)Cu-2e-==Cu2+
硫酸工厂排放的尾气中,含少量的二氧化硫。为防止其污染大气,在排放前必需进行尾气处理并设法进行综合利用。
(1)硫酸工厂排放尾气中的SO2通常用足量石灰水吸收,然后再用稀硫酸处理。
①写出上述过程的化学反应方程式:_________,
②请说出这种尾气处理方法的优点(说出两点即可):___________;
③若某硫酸厂每天排放的1万米3(标准状况)尾气中含0.2%(体积百分数)的SO2,通过上述方法处理,理论上需生石灰_______kg。
(2)近闻美国和日本正在研究用Na2SO3吸收法作为治理SO2污染的一种新方法,该方法:
第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2,
第二步是加热吸收溶液,可得到含高浓度SO2的水蒸气副产品。
这种尾气处理方法与(1)相比的优点是____________。
(3)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫,将所得的Na2SO3溶液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法;其中阴阳膜组合循环再生机理如下图,a,b离子交换膜将电解槽分为三个区域,电极材料为石墨。
①图中a表示____(填“阴”或“阳”)离子交换膜。A~E分别代表生产中的原 料或产品,其中C为硫酸,则A表示_______,E表示________。
②阳极的电极反应式为____。
正确答案
(1)①SO2 +Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O ,CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O
②原料生石灰、硫酸价格便宜且容易获得,可得到石膏副产品,产生的SO2含量较高可返回作为原料
③50
(2) Na2SO3 可循环使用
(3)①阳 ;NaOH溶液 ;氢气 ;②SO32- -2e-+H2O=2H++SO42-
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