- 电解池
- 共5205题
(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
(5分)500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO )=6.0 molL-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,求(无相应计算过程不得分)
(1)原溶液中K+的浓度?
(2)此过程中电子转移总数(用NA表示)?
正确答案
(1) 2 molL-1(3分)(2) 4NA(2分)
略
(5分)用下图所示的装置进行电解。通电一会儿,发现湿润的KI淀粉试纸的C端变为蓝色。则:
(1)A中发生反应的化学方程式为_________________________________。
(2)在B中观察到的现象是__________________________、______________________、______________________。
(3)室温下,若从电解开始到时间t s时,A、B装置中共收集到标准状况下的气体0.168 L,若电解过程中无其他副反应发生,经测定电解后A中溶液体积恰为1000 mL,则A溶液的pH为______________________。
正确答案
(1)4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
(2)石墨极有气泡产生 Cu极周围变蓝色 溶液中有蓝色沉淀生成
(3)2
(1)本题可以认为线路中串联了3个电解池。当选定一个为研究对象时,另外的2个可看作是线路或电阻。
先选定湿润的KI淀粉试纸为研究对象。由于C端变为蓝色,可知C端有I2生成:2I--2e-====I2。
I2使淀粉变蓝色。该反应是在电解池的阳极发生的反应,由此可以断定外接电源的E端为负极,F端为正极。
某一资料中记载着可以用电解KI水溶液的方法进行KIO3的工业化生产的信息,总的电解反应方程式为:KI+3H2OKIO3+3H2↑。
(1)据此推测:
①阳极反应式是 ;
②阴极反应式是 。
(2)一位学生想演示这一方法,则他应该准备的物品和试剂是。
正确答案
(1)①I--6e-+3H2O+6H+
②6H2O+6e-3H2↑+6OH-
(2)KI溶液、直流电源、导线、两根石墨棒(只要阳极属于惰性电极就可以)、烧杯
(1)①阳极是失电子、发生氧化反应的场所,因而氧化反应I-在阳极上进行。这一变化过程中失去6个电子,并且需要3个水分子提供3个氧原子,进而产物中会有6个H+生成。综合以上分析可写出阳极上的电极反应式为:I--6e-+3H2O
+6H+。②阴极是得电子、发生还原反应的一极,因而还原反应H2O
H2↑在阴极上进行。根据阴阳极电子得失守恒的要求,这一变化过程中应该得到6个电子,导致产物中应该具有含有氧原子并带负电荷的粒子OH-。综合以上分析,可写出阴极上的电极反应式为6H2O+6e-
3H2↑+6OH-。
(2)组成一个电解池需要直流电源、电解质溶液、导线、电源、容器等。
如何设计A、B、C、D分别符合下述要求:
(1)A中Fe棒不溶解但质量增加 。
(2)B中Fe棒溶解,但Cu不在Fe上析出 。
(3)C中Fe棒不溶于H2SO4 。
(4)D中ZnSO4浓度不变 。
正确答案
(1)可插入Zn片用导线与Fe相连(或外接电源,Fe作阴极)
(2)插入比Fe不活泼的金属并用导线与Fe相连(或外接电源,Fe作阳极)
(3)插入Zn片,用导线与Fe相连(或外接电源,Fe作阴极)
(4)插入Zn片,外接电源,Fe作阴极
根据原电池和电解池的电极反应来分析。
(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+。
(7分)现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极,请用氯碱工业中的膜技术原理,回答下列问题。
(1)写出氯碱工业中电解饱和食盐水的反应式________________,阳离子交换膜在氯碱工业中的作用是____________________________________________。写出用惰性电极电解硫酸钠水溶液的总反应式:____________________________________________。
(2)请利用交换膜技术,根据上图框架,设计一个电解硫酸钠溶液制氢氧化钠溶液和硫酸溶液的装置,标出进出物质的名称。A___________;B___________;C___________;D___________;E___________;F___________;G___________。膜b为___________(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
正确答案
(1)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 使阴极区产物和阳极区产物不接触 2H2O
2H2↑+O2↑
(2)O2 H2 NaOH H2O(可含少量NaOH) Na2SO4 H2O(可含少量H2SO4) H2SO4 阳离子交换膜
如何对题中实验进行装置设计?回忆一下课本上氯碱工业中电解装置以及电解原理,再由课本中阳离子交换膜的性能类推出阴离子交换膜的作用。①阳离子交换膜只能让阳离子通过,类推阴离子交换膜也应该只能让阴离子通过。②氯碱工业中H2O参与放电而产生NaOH,电解Na2SO4溶液时阴极区H+放电(阴极:2H++2e-====H2↑)破坏水的电离平衡而使溶液呈碱性,阳极区OH-放电(4OH-+4e-====2H2O+O2↑)破坏水的电离平衡而使溶液呈酸性。③氯碱工业中为了得到纯净的NaOH产品,阴极区加入水(含少量NaOH增强导电性)。类推:电解Na2SO4溶液要得到“纯净”的产品,在阴极区、阳极区也只能加入水,在电解池的中央部分加入Na2SO4溶液。
某氯碱厂日产50% NaOH溶液3000 kg。
(1)试计算该厂每天生产Cl2和H2的体积(标准状况)。
(2)如果把这些Cl2和H2都制成38%的盐酸,试计算理论上每天可生产盐酸的质量。
正确答案
(1)4.2×105 L 4.2×105 L
(2)3601.97 kg
(1)设该厂每天生产Cl2和H2的体积为x、y,有
2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
2×40 g 22.4 L 22.4 L
3000×103 g×50% x y
x=y==
=4.2×105 L
(2)设理论上每天能生产38%的盐酸的质量为z,有
z=÷38%="3601973.6" g="3601.97" kg
另解:由关系式得:NaOH ~ HCl
40 36.5
3000×50% E·38%
E="3601.97" kg
某蓄电池因使用日久而正负极标志模糊。请根据另外找到的下列两组器材和试剂,回答两种判断该正负极模糊的蓄电池的正负极的方法。
(1)氯化铜溶液,两根带有铜导线的碳棒: 。
(2)硫酸铜溶液,两根铜导线: 。
正确答案
(1)以两个碳棒为电极组成电解池,电解一段时间后,蓄电池与变红色的碳棒所连接的电极为负极,另一电极为正极
(2)直接以两根铜导线为电极组成电解池,电解一段时间后,蓄电池与逐渐溶解的铜导线相连的电极为正极,另一电极为负极
(1)由蓄电池、氯化铜溶液、两根带有铜导线的碳棒可组成一个电解池(两碳棒作电极)。其阳极为惰性电极,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,阴极的电极反应式为Cu2++2e-
Cu。还原生成的Cu沉积在阴极的碳棒上而使碳棒显红色。即变紫红色的碳棒为阴极,蓄电池与该阴极相连的电极为负极。(2)由蓄电池、硫酸铜溶液、两根铜导线可组成一个电解池(两根铜导线直接作电极)。其阳极的电极反应式为Cu-2e-
Cu2+,阴极的电极反应式为Cu2++2e-
Cu。阳极的电极反应使铜导线逐渐溶解而能表现出与阴极不同的现象。逐渐溶解的铜导线是电解池的阳极,蓄电池与该阳极相连的电极为正极。
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