- 电解池
- 共5205题
某实验小组的同学采用如图所示装置来进行有关化学实验,请填充下列空格。
(1)若U形管中盛有硫酸钠溶液,X、Y电极分别为石墨和铁棒,电解过程中出现的现象是 。
U形管中加入的少量植物油作用是 。
(2)电解一段时间后,某同学将电源反接,此时出现的现象是 。有关的化学方程式为 。
正确答案
(1)X极有气泡冒出,Y极附近溶液渐变浅绿色,U形管下部中间位置出现白色沉淀隔绝空气(防止白色沉淀被氧化变质)
(2)X、Y两极都有气泡冒出,且白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 2H2O2H2↑+O2↑,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
铁作阳极时,铁失电子发生氧化反应,生成二价铁离子:Fe-2e-=Fe2+,阴极发生还原反应:2H++2e-=H2↑。阳极生成的二价铁离子向阴极扩散,而阴极产生的氢氧根离子向阳极扩散,二者在U形管中间相遇结合成氢氧化亚铁白色沉淀。氢氧化亚铁极易被空气中氧气氧化,故U形管中加入少量植物油以隔绝空气。当反接电源时,为电解水,X、Y极分别生成氧气和氢气,氧气将氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁。
(3分)采用惰性电极从中选出适当离子组成的电解质(非熔融态下),并电解,
(1)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质所有可能为 。
(2)若两极分别放出气体,且体积比为,电解质所有可能为 。
正确答案
(1)CuSO4 Cu(NO3)2 AgNO3 (2)HCl、BaCl2
(1)若阴极析出金属,则金属阳离子是铜离子或银离子。阳极放出O2,则阴极是含氧酸根,所以溶质是CuSO4或Cu(NO3)2或AgNO3。
(2)若两极分别放出气体,且体积比为,则气体只能是氢气和氯气,所以溶质是HCl或BaCl2。
(15分)右图表示一个电解池,装有电解液a、X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性石墨电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,在X极附近观察到的现象是________;Y电极上的电极反应式是________,将Y电极反应产物通入Na2S溶液观察到的现象是________。电解NaCl溶液的离子方程式是________________。某厂现有50台电解槽,每台平均每天消耗2.925×105 g食盐,电解生成的Cl2与H2按体积比1:1.15合成质量分数为36.5%的盐酸。不考虑损耗,理论上一天可生产36.5%的盐酸 t。(保留三位有效数字)
(2)若要在铁制品上镀一定厚度的Ag,Y电极反应式为 ,工作一段时间后pH将 (填“增大”或“减小”或“不变”)
(3)若X、Y都是铂电极,电解某金属M的氯化物(MCl2)溶液,当收集到1.12 L氯气时(标准状况),阴极增重3.2 g。该金属的相对原子质量是 。
正确答案
(1)有无色气泡产生,溶液变红(2分) 2Cl- -2e- =Cl2 ↑(2分)
溶液中产生黄色沉淀产生(1分) 2Cl- +2H2O Cl2 ↑+H2 ↑+2OH-(2分)
25.0t (3分,若未按要求不给分)
(2)(2)Ag+ + e- = Ag (2分) 减小 (1分) (3) 64(2分)
电解饱和NaCl溶液,Y为阳极: 2Cl- -2e- =Cl2 ↑
X为阴极:2H++2e-=H2 有无色气泡产生,碱性增强溶液变红
通入Na2S溶液观察到的现象是溶液中产生黄色沉淀产生。 2Cl- +2H2O Cl2 ↑+H2 ↑+2OH-(2)Ag+ + e- = Ag (2分) 减小
某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2,对该溶液以惰性电极进行电解,分阶段写出电解反应的化学方程式.
第一阶段的反应:______;
第二阶段的反应:______.
正确答案
某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2,溶液中含有的阳离子的放电顺序为:Cu2+>H+>Mg2+,阴离子的放电顺序为:Cl->OH->NO3-,所以第一阶段放电的离子为Cu2+和Cl-,第二阶段放电的离子为H+和OH-,所以电解反应的化学方程式第一阶段的反应:CuCl2Cu+Cl2↑;第二阶段的反应:2H2O
2H2↑+O2↑;
故答案为:CuCl2Cu+Cl2↑;2H2O
2H2↑+O2↑.
右图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极.
(1)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电极b上发生的电极反应为______;
③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积:______
④电极c的质量变化是______g;
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:
甲溶液______;
乙溶液______;
丙溶液______;
(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?______.
正确答案
(1)①乙杯中c质量增加,说明Cu沉积在c电极上,电子是从b-c移动,M是负极,N为正极,故答案为:正极;
②甲中为NaOH,相当于电解H2O,阳极b处为阴离子OH-放电,即4OH--4e-=2H2O+O2↑,故答案为:4OH--4e-=2H2O+O2↑;
③丙中为K2SO4,相当于电解水,设电解的水的质量为x.由电解前后溶质质量相等有,100×10%=(100-x)×10.47%,得x=4.5g,故为0.25mol.由方程式2H2+O2═2H2O可知,生成
2molH2O,转移4mol电子,所以整个反应中转化0.5mol电子,则生成O2为0.5/4=0.125mol,标况下的体积为0.125×22.4=2.8L,故答案为:答案2.8L;
④整个电路是串联的,所以每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的,根据电极反应:Cu2++2e-=Cu,可知转移0.5mol电子生成的m(Cu)=×64=16g,故答案为16g;
⑤甲中相当于电解水,故NaOH的浓度增大,pH变大.乙中阴极为Cu2+放电,阳极为OH-放电,电解方程式为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,所以H+增多,故pH减小.丙中为电解水,对于K2SO4而言,其pH几乎不变.
故答案为:甲增大,因为相当于电解水;乙减小,OH-放电,H+增多.丙不变,相当于电解水;
(2)当铜全部析出时,溶液中仍有电解质硫酸,可以继续电解,故答案为:可以; 铜全部析出,可以继续电解H2SO4,有电解液即可电解.
如图,E为沾有Na2SO4溶液的滤纸,并加入几滴酚酞。A,B分别为Pt片,压在滤纸两端,R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni的电极材料,它在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计,K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液,K打开,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生 。
(1)外电源的正、负极分别是R为____,S为_____。
(2)A附近溶液的现象是_______,B附近发生的电极反应式为 。
(3)滤纸上的紫色点向哪方移动 (填A或B)。
(4)当C、D里的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,主要因为 , 有关的电极反应式为 。
正确答案
(1)负;正;
(2)变红;4OH--4 e-= 2O2↑+H2O;
(3)B;
(4)发生原电池反应,类似与氢氧燃料电池,消耗了氢气和氧气;
试题分析:该图是一个电解池装置,实际电解水,根据图表中产生气体体积的差异,可判断C中为氢气,D中为氧气,则R为负极,S为正极,正极发生电极反应:4OH--4 e-= 2O2↑+H2O,所以A附近溶液变红色。由于电子定向移动从A到B,所以滤纸上的紫色点向B移动。
(4)当C、D里的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,主要因为发生原电池反应,类似与氢氧燃料电池,消耗了氢气和氧气,有关的电极反应式为负极:2H2-4 e-+4OH- = 4H2O ;正极: 2O2+H2O-4 e- = 4OH-:
点评:综合考查电解池和原电池知识,灵活性较大,但难度不大,解题的关键要活用电解池及原电池原理,结合装置图,从而找到解题的突破口。
(12分)脱硫技术能有效控制SO2对空气的污染。
(1)向煤中加入石灰石可减少燃烧产物中SO2的含量,该反应的化学方程式是_______。
(2)海水呈弱碱性,主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、HCO3-等离子。含SO2的烟气可利用海水脱硫,其工艺流程如下图所示:
①向曝气池中通入空气的目的是_______。
②通入空气后曝气池中海水与天然海水相比,浓度有明显不同的离子是_______。
a.Cl- b.SO42- c.Br- d.HCO3-
(3)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如下图所示。(电极材料为石墨)
①图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)_______极,C口流出的物质是_______。
②SO32-放电的电极反应式为_______。
③电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因_______。
正确答案
(1)2SO2 +O2 +2CaCO3=2CaSO4+2CO2
(2)①将H2SO3、HSO3-等氧化为SO42- ②bd
(3)①负 硫酸
② SO32-–2e-+H2O=SO42-+2H+
③H2OH++OH—,在阴极H+放电生成H2,c(H+)减小,水的电离平衡正向移动,碱性增强
试题分析:(1)向煤中加入石灰石起固硫的作用,该反应的化学方程式是2SO2 +O2 +2CaCO3=2CaSO4+2CO2 (2)含SO2的烟气可利用海水脱硫,向曝气池中通入空气的目的是把H2SO3、HSO3-等氧化为SO42-; 由上一问可知硫酸根浓度肯定增大,天然海水呈弱碱性,通入空气后曝气池中的海水会生成酸性物质会消耗HCO3- ,HCO3-会减少,所以通入空气后曝气池中海水与天然海水相比,浓度有明显不同的离子是 b.SO42- d.HCO3-
(3)根据电解池中阴阳离子的移动方向:阳离子移向阴极可以判断①图中a极要连接电源的负极,SO32-在阳极失去电子变成SO42-,所以C口流出的物质是H2SO4 ,SO32-放电的电极反应式为SO32-–2e-+H2O=SO42-+2H+ ,在阴极H+放电生成H2,c(H+)减小,水的电离平衡H2OH++OH—正向移动,所以碱性增强。
点评:原电池,电解池,电镀池等知识是常考的题目,其知识点比较单一,只要注意区分。原电池和电解池异同点:
(1)、电解名称不一样:原电池叫负极和正极,电解池叫阴极和阳极;
(2)、发生反应情况:都发生氧化还原反应,原电池为自发的,电解池是强迫的;
(3)、原电池是电源,电解池需要电源;
(4)、都有闭合回路;
(5)、负极和阳极发生氧化反应,失去电子,正极和阴极发生还原反应得到电子;
(6)、原电池是化学能转化为电能,而电解池是电能转化为化学能;
(7)、电解质中离子的移动方向:原电池中,阳离子往正极移动,阴离子往负极移动,在电解池中,阳离子往阴极移动,阴离子往阳极移动;
(8)、外电路中都靠自由电子导电,内电路中都靠离子导电;
(9)、本质都是氧化还原反应。
(10)、原电池的正极跟电解池的阳极相连,原电池的负极跟电解池的阴极相连。
只要学生学习过程中牢记并理解这些原电池和电解池异同点,便不难解答此题。
(14分)电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池,装有电解液a ;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则:
①电解池中X极上的电极反应式为 。
在X极附近观察到的现象是 。
②Y电极上的电极反应式为 ,
检验该电极反应产物的方法为 。
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则:
①X电极的材料是 ,电极反应式为 。
②Y电极的材料是 ,电极反应式为 。(说明:杂质发生的电极反应不必写出)
正确答案
(1)①2H++2e-=H2↑ 有气泡产生,溶液变红
②2Cl--2e-=Cl2↑ 湿润的淀粉碘化钾试纸放在管口,变蓝。
(2)①纯铜 Cu2++2e-=Cu ②粗铜Cu- 2e-= Cu2+
考查电化学的应用。
(1)①根据装置图可知,Y与电源的正极相连,作阳极,X电极和电源的负极相连,作阴极,溶液中的氢离子放电生成氢气,电极反应式是2H+ +2e– ="=" H2↑。同时阴极溶液中的水的电离平衡被破坏,所以阴极周围溶液显碱性,溶液呈红色。
②Y电极是阳极,溶液中的氯离子放电,生成氯气,电极反应式是2Cl--2 e-=== Cl2↑。由于氯气具有强氧化性,可以使碘化钾淀粉试纸显蓝色,据此可以鉴别,即湿润的淀粉碘化钾试纸放在管口,变蓝。
(2)①粗铜精炼时,纯铜和电源的负极相连,作阴极,溶液中的铜离子放电,所以X电极是纯铜,电极反应式是Cu2+ +2 e–= Cu。
②粗铜精炼时,粗铜和电源的正极相连,作阳极,失去电子,所以Y电极是粗铜,电极反应式是Cu-2e-=== Cu2+。
(1)A为用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Ca2+、Mg2+)的装置.
①电解一段时间后,B中出现浑浊现象,请用离子方程式表示原因______.
此时电极a附近的现象为______,因此工业上电解所用的食盐水需精制.
②随反应的进行,C中溶液红色褪去,主要原因有两种可能.请按要求填写表格.
(2)电解饱和食盐水所得气体X,可应用于提取溴单质.现有流程图如下:
请回答:
①气体X的化学式为______,反应II的化学方程式为______.
②在母液苦卤中含有较多的NaCl、KCl、MgCl2、MgSO4等物质.用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量(g/L),实验过程中应测定的数据有______.
③电解200kg 质量分数为25%的饱和食盐水,当浓度下降到20%时,收集到氯气的物质的量为______(溶于溶液中的氯气忽略不计,计算结果保留一位小数).
正确答案
(1)惰性电极电解饱和食盐水,发生2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,
①氯气在b电极生成后在B中与硫化钠发生氧化还原反应,该离子反应为Cl2+S2-=2Cl-+S↓,氢气在a电极产生,生成的NaOH与镁离子反应,观察到有无色气泡产生,溶液出现浑浊,
故答案为:Cl2+S2-=2Cl-+S↓;有无色气泡产生,溶液出现浑浊;
②C中溶液红色褪去,主要原因有两种可能,若为HClO的强氧化性褪色,则漂白性后再滴加酚酞不会恢复,或褪色的溶液中滴加NaOH溶液,颜色不会恢复,故答案为:
或
;
(2)①由流程可知,X为Cl2,具有氧化性,能将溴离子氧化为溴单质,该离子反应为SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,故答案为:Cl2;SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4;
②用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量(g/L),应知道溶液的体积及Mg元素的质量,则需测定苦卤样品的体积、Mg(OH)2沉淀的质量,故答案为:苦卤样品的体积、Mg(OH)2沉淀的质量;
③电解200kg 质量分数为25%的饱和食盐水,当浓度下降到20%时,参加反应的NaCl为xmol,由2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,则
×100%=20%,解得x=195.4mol,所有氯气的物质的量为
=97.7mol,故答案为:97.7mol.
如图是一种航天器能量储存系统原理示意图.
在该系统中,白天利用太阳能电池(光-电转换装置)将太阳辐射能直接转换为电能,用于白天给航天设备中的用电器供电,并用装置X电解水;夜晚,装置Y中利用白天电解水而贮存的氢气、氧气在KOH溶液中发生电池反应,用于夜晚给航天设备中的用电器供电.
(1)白天,装置X中电解水的化学方程式为______.
(2)夜晚,装置Y中负极的电极反应式为______,正极的电极反应式为______.
(3)有关该系统的下列说法,正确的是______(填选项)
A.该系统中能量的最初来源是太阳能
B.装置X工作时电能完全转化为化学能
C.装置Y中的KOH的物质的量一直保持不变
D.该系统能实现物质的零排放,保护了太空环境.
正确答案
(1)装置X中电解水的化学方程式为:2H2O=2H2↑+O2↑;
故答案为:2H2O=2H2↑+O2↑;
(2)在装置Y中构成燃料电池,化学能转化为电能,作用于马达实现了电能与机械能的转化,氢氧燃料电池的负极上应是H2参加反应,氢气失电子发生氧化反应电解反应为:2H2+4OH--4e-=4H2O,正极是氧气参加反应,氧气得到电子发生还原反应,电解反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-;
故答案为:2H2+4OH--4e-=4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-
(3)A.装置X和Y实际上是存储了部分太阳能电池产生的电能,太阳能电池利用光能转化为电能可直接用于工作;马达实现了电能与机械能的转化;该系统中能量的最初来源是太阳能,故A正确;
B.在装置X中,电解水生成H2、O2,实现了电能与化学能的转化;但装置X工作时电能不能完全转化为化学能,故B错误;
C.装置Y中的电极反应为:2H2+4OH--4e-=4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-,依据电极反应可知过程中的KOH的物质的量一直保持不变,故C正确;
D.系统工作中是太阳能转化为电能,电能转化为化学能,过程中是水的转化反应关系应用,该系统能实现物质的零排放,保护了太空环境,故D正确;
故答案为:ACD;
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