- 电极反应和电池反应方程式
- 共352题
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：CrO42－
其中第①步存在平衡：2CrO42－(黄色)+2H＋
（1）若平衡体系的pH=2，该溶液显_______色。
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是_______。
a. 222Cr2O72－和222CrO42－的浓度相同
b.2v (Cr2O72－)=v (CrO42－)
c.溶液的颜色不变
（3）第②步中，还原1molCr2O72－离子，需要_______mol的FeSO4
（4）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) 
常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH―)=10-32，要使c(Cr3+)降至10-5 mol/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222Cr(OH)3沉淀。
（5）用Fe做电极的原因为_______。
（6）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
（1）橙
（2）c
（3）6
（4）5
（5）阳极反应为Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+
（6）2H＋+2e-=H2↑；Fe(OH)3
解析
（1） c (H＋)增大，平衡2CrO42－(黄色)+2H＋
（2）Cr2O72－和CrO42－的浓度相同时，并不能说明各组分的浓度不再改变了，故a不能说明反应已达平衡状态；v(Cr2O72－)和v(CrO42－)可表示正反应或逆反应，2v(Cr2O72－)=v (CrO42－)意义不明，不能说明正逆反应速率相等；溶液的颜色不再改变，也就是各物质的浓度不再改变，是平衡状态，故选c；
（3）还原1 molCr2O72-离子生成2 mol Cr3+，得到的电子数为6 mol，根据电子得失守恒可知，需要6 mol的FeSO4
（4）当c(Cr3+)=10-5 mol/L时，溶液的c(OH―)=
（5）在电解法除铬中，铁作阳极，铁优先失去电子生成Fe2+，以提供还原剂；
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是H＋放电生成H2的同时，降低了溶液的酸性；Fe2＋与Cr2O72－反应生成了Fe3+，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。
知识点
金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。
（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是
a.Fe2O3
b.NaCl
c.Cu2S
d.Al2O3
（2）辉铜矿（Cu2S）可发生反应2Cu2S+2H2SO4+5O2==4CuSO4+2 H2O，该反应的还原剂是 ，当1mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为 mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是
（3）右图为电解精炼银的示意图， （填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为
（4）为处理银器表面的黑斑（Ag2S），将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S转化为Ag，食盐水的作用为
正确答案
（1）bd
（2）Cu2S；4；氢气
（3）a；NO3-+3e-＋4H+＝NO↑+2H2O
（4）做电解质溶液，形成原电池。
解析
（1）NaCl与Al2O3冶炼需要用电解法，Fe2O3与Cu2S可以用热还原法，所以为b、d。
（2）在该反应中，Cu元素化合价由+1升高到+2，S元素由-2升高到+6，Cu2S做还原剂，当有1molO2参与反应转移的电子为4mol，由于Cu2+水解呈酸性，加入镁条时，镁与H+反应生成了氢气。
（3）电解精炼时，不纯金属做阳极，这里就是a极；b电极是阴极，发生还原反应，生成了红棕色气体是NO，遇空气氧化生成的NO2，电极反应：NO3-+3e-＋4H+＝NO↑+2H2O。或NO3-+e-＋2H+＝NO2↑+H2O
（4）做电解质溶液，形成原电池。
知识点
氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知： 33CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g) △H＝206.2kJ·mol－1
33CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋2H2(g) △H＝247.4 kJ·mol－1
2H2S(g)＝2H2(g)＋S2(g) △H＝169.8 kJ·mol－1
（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_________。
（2）H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S燃烧，其目的是_________。燃烧生成的SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式：_________。
（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11所示。图中A、B表示的物质依次是_________。
（4）电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图12（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为_________。
（5）Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为_________。
正确答案
（1）CH4(g)＋2H2O(g) ＝CO2(g) ＋4H2(g) △H＝165.0 kJ·mol－1
（2）为H2S热分解反应提供热量；2H2S＋SO2 ＝2H2O＋3S (或4H2S＋2SO2＝4H2O＋3S2)
（3）H、O（或氢原子、氧原子）
（4）CO(NH2)2＋8OH－－6e－＝CO32－＋N2↑＋6H2O
（5）2Mg2Cu＋3H2
解析
略。
知识点
Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH加入适量AgNO3 溶液,生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为2AgNO3＋4KOH＋K2S2O8
回答下列问题：
（1）上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是_________。
（2）银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2 转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_________。
（3）准确称取上述制备的样品（设Ag2O2仅含和Ag2O）2.558g，在一定的条件下完全分解为Ag 和O2 ，得到224.0mLO2（标准状况下）。计算样品中Ag2O2的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）。
正确答案
（1）取少许最后一次洗涤滤液，滴入1～2滴Ba(NO3)2溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全（取少许最后一次洗涤滤液，滴入1～2滴酚酞溶液，若溶液不显红色，表示已洗涤完全）
（2）Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O＝2K2Zn(OH)4＋2Ag
（3）n(O2)＝224mL/22.4L·mL－1·1000mL· L－1＝1.000×10－2 mol
设样品中Ag2O2的物质的量为x, Ag2O的物质的量量为y
248g·mol－1 × x ＋ 232 g·mol－1 × y ＝2.588 g
x＋1/2 y ＝1.000×10－2 mol
x＝9.500×10－3 mol
y＝1.000×10－3 mol
解析
略。
知识点
锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）,导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源 （部分条件未给出）
回答下列问题：
（1）LiCoO2 中，Co元素的化合价为___________。
（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_________________________________。
（3） “酸浸”一般在80 oC下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式__________________;可用盐酸代替H2SO4和H2O2 的混合液，但缺点是_________。
（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_____________。
（5）充放电过程中发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式___________________。
（6）上述工艺中“放电处理”有利于锂在正极的回收。其原因是___________________________。在整个回收工艺中，可回收的金属化合物有_________________(填化学式）
正确答案
（1）+3；
（2）2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑
（3）2LiCoO2+3H2SO4+H2O2
（4）CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑
（5）Li1-xCoO2+ LixC6= LiCoO2+6C
（6）Li+从负极脱出，经电解液向正极移动并进入正极材料中；Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4
解析
略
知识点
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