- 电解池
- 共5205题
运用相关原理，回答下列各小题：
Ⅰ．已知NaHSO4在水中的电离方程式为 NaHSO4=Na++H++SO42-．
（1）在NaHSO4溶液中c（H+）______ c（OH-）+c（SO42-）（填“＞”、“=”或“＜”下同）；用硫酸氢钠与氢氧化钡溶液制取硫酸钡，若溶液中SO42-完全沉淀，则反应后溶液的pH______7．
（2）将20mLpH=2的NaHSO4溶液逐滴加入到20mL 0.1mol•L-1Na2CO3溶液中，溶液中发生反应的离子方程式为：______；向此反应后的溶液中滴加0.001mol•L-1BaCl2溶液，首先析出的沉淀是______．[KSP（BaSO4）=1.1×10-10mol2•L-2；KSP（BaCO3）=5.1×10-9mol2•L-2]
Ⅱ．（1）工业上电解硫酸锌溶液可实现电解法炼锌（控制条件，使H+难放电、阳极电极不溶解）．写出相关的电解化学方程式：______．
（2）将干净的铁片浸在熔化的液体锌里可制得热镀锌铁板，这种铁板具有很强的耐腐蚀能力．镀锌铁板的镀锌层一旦被破坏后，锌将作为原电池的______极发生______反应而损耗，铁受到保护．
正确答案
Ⅰ．（1）根据NaHSO4=Na++H++SO42-，在硫酸氢钠中存在电荷守恒：c（Na+）+c（H+）=2c（SO42-）+c（OH-），因为c（Na+）=c（SO42-），所以c（H+）=c（OH-）+c（SO42-），用硫酸氢钠与氢氧化钡溶液制取硫酸钡，若溶液中SO42-完全沉淀，则氢氧化钡中的氢氧根过量，溶液显碱性，pH＞7，故答案为：=；＞；
（2）碳酸根离子和少量的氢离子反应生成碳酸氢根，不放二氧化碳，即CO32-+H+═HCO3-，向此反应后的溶液中滴加
0.001mol•L-1BaCl2溶液，根据Ksp的含义：越小，越易生成沉淀，所以首先析出的沉淀BaSO4，
故答案为：CO32-+H+═HCO3-；BaSO4；
Ⅱ．（1）电解硫酸锌的原理方程式为：2ZnSO4+2H2O
故答案为：2ZnSO4+2H2O
（2）镀锌铁板的镀锌层一旦被破坏后，较活泼金属锌将作为原电池的负即，发生失电子的氧化反应，
故答案为：负；氧化．
Cu的化合物在生活及科研中有重要作用，不同反应可制得不同状态的Cu2O
（1）科学研究发现纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂．
①在加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu（OH）2可制备纳米级Cu2O，同时放出N2．当收集的N2体积为3.36L（已换算为标准状况）时，可制备纳米级Cu2O的质量为______；
②一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.20mol水蒸气，发生反应：
2H2O（g）
2H2（g）+O2（g）△H=+484kJ•mol-1；测得20min时O2的物质的量为0.0016mol，则前20min的反应速率v（H2O）=______；该温度下，反应的平衡常数表达式K=______；下图表示在t1时刻达到平衡后，只改变一个条件又达到平衡的不同时段内，H2的浓度随时间变化的情况，则t1时平衡的移动方向为______，t2时改变的条件可能为______；若以K1、K2、K3分别表示t1时刻起改变条件的三个时间段内的平衡常数，t3时刻没有加入或减少体系中的任何物质，则K1、K2、K3的关系为______；
（2）已知：2Cu2（s）+O2（g）=4CuO（s）△H=-292kJ•mol-1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol-1
请写出用足量炭粉还原CuO（s）制备Cu2O（s）的热化学方程式______；
（3）用电解法也可制备Cu2O．原理如右上图所示，则阳极电极反应可以表示为______．
正确答案
（1）①令生成的Cu2O的物质的量为nmol，根据电子转移数目守恒，则有
nmol×2×（1-0）=
所以可制备Cu2O的质量为0.3mol×144g/mol=43.2g．
故答案为：43.2g．
②20min时O2的物质的量为0.0016mol，所以v（O2）=
平衡常数指生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度系数次幂之积的比值，所以反应2H2O（g）
2H2（g）+O2（g）平衡常数的表达式k=
由图可知H2的浓度随时间降低，改变条件瞬间H2浓度不变，所以不可能是改变H2浓度，故改变的条件使平衡向逆反应移动，使H2的浓度降低．
由图可知t2时，改变条件瞬间H2浓度增大，体积减小增大压强可以使H2浓度增大，增大H2浓度也可使H2浓度增大，所以改变的条件为增大压强或增大H2浓度．
t1时刻与t2时刻温度相同，温度不变，平衡常数不变，所以K1=K2．t3时刻没有加入或减少体系中的任何物质，由图可知，H2浓度增大，所以平衡向正反应进行，该反应为气体体积减小的反应，且正反应为吸热反应，所以t3时刻改变的条件为升高温度，所以K2＜K3．所以K1=K2＜K3．
故答案为：8×10-5mol/（L•min）；
（2）已知：①2Cu2O（s）+O2（g）=4CuO（s）△H=-292kJ•mol-1
②2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol-1
根据盖斯定律，②-①得4CuO（s）+2C（s）=2CO（g）+2Cu2O（s），△H=+71kJ•mol-1
即2CuO（s）+C（s）=CO（g）+Cu2O（s），△H=+35.5kJ•mol-1
故答案为：2CuO（s）+C（s）=CO（g）+Cu2O（s），△H=+35.5kJ•mol-1．
（3）铜在阳极上，被氧化，与氢氧根反应生成氧化亚铜与水，电极反应式为2Cu++2OH--2e-=C2u+H2O．
故答案为：2Cu++2OH--2e-=C2u+H2O．
试回答下列问题(温度均为25℃时)：
（1）将0．2mol/L HB溶液与0．1mol /L MOH溶液等体积混合，测得混合溶液的pH=4，则混合溶液中由水电离出的c（H+）_________0．2 mol /L HB溶液中由水电离出的c（H+）。（填“＞”、“＜”或“=”）（2）pH=13的Ba(OH)2溶液aL与pH=3的HCl溶液bL混合。若所得混合溶液呈中性，则a∶b=_________；
（3）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化：2CO2＝2CO＋O2，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：4OH-－4e-＝O2↑＋2H2O则阴极反应式为_______________________。
正确答案
（1）＞
（2）1：100
（3）“略”
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：＞．
按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行)
(1)U型管内发生什么现象？ ______________________________。
(2)写出有关反应的化学方程式：
A： __________________________________， a：_________________________，
B：__________________________________。
(3)在a、b两烧杯中发生的现象： _________________________________________________________________________________。
(4)如果小烧杯中有0.508 g碘析出，则大烧杯中负极减轻___________g。
正确答案
(1)左侧管内有黄绿色气体逸出，右侧管内有无色气体逸出，右侧溶液由无色变为红色
(2)A：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；a：2KI＋Cl2===2KCl＋I2；B：2KCl＋2H2O
(3)a烧杯中溶液变蓝，b烧杯中有无色气体逸出，溶液无明显变化
(4)0.13
肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性液体，与氧气或氮氧化物反应均可生成氮气和水。氢气是一种清洁能源，液氢和肼均可用作火箭燃料。
Ⅰ 氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知：
（1）氢气作为新能源的优点___________________。（答2点）
（2）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
（3）H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是__________、_____________。
Ⅱ（4）肼--空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。该电池放电时，负极的电极反应式是_________________。
（5）下图是一个电化学装置示意图。用肼--空气燃料电池做此装置的电源。
①如果A是铂电极，B是石墨电极，C是硫酸—硫酸铵，阴极的电极反应式是_________。
②利用该装置可制得少量过氧化氢：在阳极上SO42-被氧化成S2O82-（过二硫酸根离子），S2O82-与H2O反应生成H2O2，S2O82-+2H2O=2SO42-+H2O2+2H+。若要制取2molH2O2，该燃料电池理论上需消耗_______molN2H4。
（6）由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
实验装置与现象
根据实验现象回答下列问题：
①装置丙中溶液的pH______。（填“变大”“变小”或“不变”）
②四种金属活泼性由弱到强的顺序是_________________ 。
正确答案
（1）无污染、资源丰富 、热值高等
（2）CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165kJ/mol
（3）氢原子；氧原子
（4）N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O
（5）①2H++2e-=H2；②1
（6）①变大；②CBAD
根据下列要求写出有关反应式：
（1）钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式：_____________________；
（2）用石墨作电极电解饱和食盐水的总反应：_____________________；
（3）将石墨接负极，铜板接正极，当通以直流电时，电解硫酸铜溶液，发生氧化反应的电极反应式：
_____________________ ；
（4）向明矾溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液至硫酸根离子刚好沉淀完全时，离子反应方程式：
_____________________；
（5）蒸干AlCl3溶液，并灼烧。涉及到的化学反应方程式：_____________________。
正确答案
（1）2H2O+O2+4e-==4OH- （2）2NaCl+2H2O
（3）Cu-2e-==Cu2+（4）2Ba2++4OH-+Al3++2SO42-==2BaSO4↓+AlO2-+2H2O
（5）AlCl3+3H2O
天然气（主要成分甲烷）是一种清洁、高效的能源，现在许多城市家庭用于厨房使用的燃料已经由煤气（主要成分是H2和CO按体积比1:1混合的气体混合物）换成了天然气；此外天然气也是很好的燃料电池的燃料，甲烷在燃料电池中的能量转换率可达到85%～90%。
请回答下列问题：
(1)已知H2、CO和CH4的燃烧热分别是286kJ/mol、283kJ/mol和890kJ/mol，则反应：2CH4(g)+3O2(g)= CO(g)+H2(g)+CO2(g)+3H2O(l)的反应热△H=____________
(2)以甲烷、空气为反应物，KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池，则负极反应式为__________________。随着反应的不断进行溶液的pH______（填“增大”“减小”或“不变”）
(3)如果以该燃料电池为电源、石墨作两电极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极反应式为__________；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12，则理论上消耗甲烷在标准状况下的体积为_________mL。
(4)将(3)中电解结束后的溶液取出，向其中加入含有Mg2+和Fe2+的溶液甲，Mg(OH)2和Fe(OH)2同时生成，已知Mg(OH)2和Fe(OH)2在该温度下的溶度积常数分别是2× 10-11和8×10-16，则甲溶液中Mg2+和Fe2+的浓度比为___。
正确答案
(1)-1211kJ/mol
(2)CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；减小
(3)2Cl--2e-=Cl2↑；28
(4)25000:1
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
氢氧燃料电池，分别以KOH和H2SO4作电解质的电极反应如下：
碱作电解质：负极：______正极：______
酸作电解质：负极：______正极：______
总反应都是：______．
正确答案
氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，溶液的酸碱性不同，电极反应式不同，酸性溶液中负极反应为：2H2-4e-=4H+，正极反应为：O2-4e-+4H+=2H2O；
碱性溶液中负极反应为2H2-4e-+4OH-=2H2O，正极反应为O2-4e-+2H2O=4OH-，氢氧燃料电池的实质是在一定条件下形成了原电池，其实质仍然是O2把H2氧化，但不会是点燃的条件，电池总反应为2H2+O2=2H2O．
故答案为：H2-2e-+2OH-=2H2O；O2+4e-+2 H2O=4OH-；H2-2e-=2H+；O2+4e-+4H+=2H2O；2H2+O2=2H2O．
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