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考点规范练8 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
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这是一份考点规范练8 电解池 金属的电化学腐蚀与防护，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.(2020全国Ⅱ)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色。对于该变化过程,下列叙述错误的是( )。
A.Ag为阳极
B.Ag+由银电极向变色层迁移
C.W元素的化合价升高
D.总反应为WO3+xAgAgxWO3
2.FFC电解法可由金属氧化物直接电解制备金属单质,我国某稀有金属材料研究院利用此法成功电解制备钽(Ta)粉,其原理如图所示。下列说法正确的是( )。
A.该装置将化学能转化为电能
B.a极为电源的正极
C.Ta2O5极发生的电极反应式为Ta2O5+10e-2Ta+5O2-
D.常温常压下,石墨电极上生成22.4 L O2,则电路中转移的电子数为4NA
3.(2020山东)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是( )。
A.阳极反应为2H2O-4e-4H++O2↑
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量
4.(2021江西南昌高三检测)工业上处理黄铜矿(主要成分CuFeS2)的方法之一,是将其电解转变成Cu2S。其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )。
A.a电极为电解池的阳极
B.每转移2 ml e-,则生成1 ml Cu2S
C.H+由左室向右室移动
D.CuFeS2在阴极得到电子生成的还原产物为Cu2S
5.利用如图所示装置,以NH3作氢源,可实现电化学氢化反应。下列说法错误的是( )。
A.a为阴极
B.b电极反应为2NH3-6e-N2+6H+
C.电解一段时间后,装置内H+数目增多
D.理论上每消耗1 ml NH3,可生成1.5 ml
6.(2021全国甲)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( )。
A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B.阳极上的反应式为+2H++2e-+H2O
C.制得2 ml乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 ml电子
D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移
7.(2021广东卷)钴(C)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是( )。
A.工作时,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B.生成1 ml C,Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变
D.电解总反应:2C2++2H2O2C+O2↑+4H+
二、非选择题
8.(1)用间接电化学法除去NO的过程,如图所示:
已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:
。
用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理: 。
(2)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。
①用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示),写出阳极产生ClO2的电极反应式: 。
②电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时,停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 ml;用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因: 。
(3)①钢铁锈蚀的图示如图a所示:
用箭头表示出图a中电子的运动方向;请你分析高铁铁轨锈蚀的原因是 。
图a
图b
②我国的科技人员为了消除SO2的污染,变废为宝,利用原电池原理,设计由SO2和O2来制备硫酸。设计装置如图b所示,电极A、B为多孔的材料。
A极为 (填“正极”或“负极”)。
B极的电极反应式是 。
9.如图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液,除a、b外,其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池,其工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,其两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。闭合K,发现g电极附近的溶液先变红,20 min后,将K断开,此时c、d两极上产生的气体体积相同。据此回答:
(1)a电极的电极材料是 (填“PbO2”或“Pb”)。
(2)丙装置中发生电解的总反应方程式为 。
(3)电解20 min时,停止电解,此时要使乙中溶液恢复到原来的状态,需要加入的物质及其物质的量是 。
(4)20 min后将乙装置与其他装置断开,然后在c、d两极间连接上灵敏电流计,发现电流计指针偏转,则此时c电极为 极,d电极上发生反应的电极反应为 。
(5)电解后取a mL丁装置中的溶液,向其中逐滴加入等物质的量浓度的CH3COOH溶液,当加入b mL CH3COOH溶液时,混合溶液的pH恰好等于7(体积变化忽略不计)。已知CH3COOH的电离平衡常数为1.75×10-5,则ab= 。
考点规范练8 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
1.C 由题意知,银电极为阳极,Ag失电子生成Ag+,Ag+移向阴极与WO3反应生成AgxWO3,则总反应为WO3+xAgAgxWO3,反应过程中W的化合价降低,A、B、D项正确,C项错误。
2.C 该装置是电解池,是电能转化为化学能的装置,A项错误;电解池工作时,O2-向阳极移动,则石墨电极为阳极,b极为电源的正极,a极为电源的负极,B项错误;Ta2O5极为阴极,发生还原反应,电极反应式为Ta2O5+10e-2Ta+5O2-,C项正确;常温常压下,22.4 L O2的物质的量小于1 ml,阳极还有CO和CO2生成,转移电子数无法计算,D项错误。
3.D 图中电解池b极一端进入O2生成H2O2,其电极反应式为2H++O2+2e-H2O2,发生还原反应,b极为阴极。同理阳极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,H+由阳极区移向阴极区,电解一段时间后阳极室pH不变,A、B、C项正确。根据电子守恒可知生成的O2和消耗的O2物质的量之比为1∶2,D项错误。
4.B 在a电极上Cu失去电子被氧化为Cu+,Cu+与S2-结合生成Cu2S,因此a电极为电解池的阳极,A项正确;根据图示可知,每转移2 ml e-,在阳极生成1 ml Cu2S,在阴极生成1 ml Cu2S,共生成2 ml Cu2S,B项错误;H+带正电荷,会向负电荷较多的阴极区移动,故H+会由左室向右室移动,C项正确;在CuFeS2中Cu元素化合价为+2价,在阴极得到电子被还原生成+1价的Cu2S,D项正确。
5.C a为阴极得电子,A项正确。b电极氨气中的N元素化合价由-3价变为0价,生成氮气和氢离子,其电极反应为2NH3-6e-N2+6H+,B项正确。电解一段时间后,b电极消耗溶液中的氢离子,装置内H+数目不变,C项错误。理论上每消耗1 ml NH3,消耗溶液中3 ml氢离子,发生加成反应,可生成1.5 ml ,D项正确。
6.D 由铅电极上的反应+2H++2e-+H2O可知,铅电极上发生还原反应,铅电极为阴极;石墨电极上的反应为2Br--2e-Br2,故石墨电极上发生氧化反应,石墨电极为阳极。由于在电解池阳极上发生反应2Br--2e-Br2,故A、B两项说法错误;根据阴极电极反应+2H++2e-+H2O可知,制得2 ml乙醛酸理论上转移4 ml电子,C项说法错误;由于铅电极是电解池的阴极,故双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移,D项说法正确。
7.D 电解装置工作时,Ⅰ室反应为2H2O-4e-4H++O2↑,Ⅲ室反应:C2++2e-C,形成闭合回路,H+移向Ⅱ室,Cl-移向Ⅱ室。Ⅰ室中H2SO4的物质的量不变,H2O的物质的量减小,H2SO4浓度增大,溶液pH减小,A项错误;生成1 ml C转移2 ml e-,Ⅰ室减少1 ml H2O,质量为18 g,B项错误;移除两交换膜,石墨电极放电的是Cl-,C项错误;根据电子守恒,该电解过程的总反应为2C2++2H2O2C+O2↑+4H+,D项正确。
8.答案 (1)2HSO3-+2H++2e-S2O42-+2H2O
2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-
(2)①Cl-+2H2O-5e-ClO2↑+4H+
②0.01 在阴极发生2H++2e-H2↑,H+浓度减小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移动,OH-浓度增大,pH增大
(3)①
Fe-2e-Fe2+;由于电解质溶液中有H2CO3溶液,电离出氢离子,2H++2e-H2↑,发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气,O2+2H2O+4e-4OH-,发生吸氧腐蚀
②正极 SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+
解析 (1)阴极发生还原反应,是亚硫酸氢根离子得电子生成S2O42-,电极反应式为2HSO3-+2H++2e-S2O42-+2H2O;S2O42-与一氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气和亚硫酸氢根,离子反应方程式为2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-。
(2)①由题意可知,氯离子放电生成ClO2,由元素守恒可知,有水参加反应,同时生成氢离子,电极反应式为Cl--5e-+2H2OClO2↑+4H+。②在阴极发生2H++2e-H2↑,氢气的物质的量为0.112 L22.4 L·ml-1=0.005 ml,通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子,通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005 ml×2=0.01 ml,电解时阴极H+浓度减小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移动,溶液的pH增大。
(3)①钢铁含有铁和碳,铁为负极,碳为正极,电子由负极流向正极,故电子的移动方向可表示为
;高铁铁轨锈蚀的原因是铁为负极发生氧化反应Fe-2e-Fe2+。由于电解质溶液中有H2CO3,电离出氢离子,2H++2e-H2↑,发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气,O2+2H2O+4e-4OH-,发生吸氧腐蚀。②由题意可知原电池目的是用SO2和O2来制备硫酸,B极生成硫酸,则通入的气体应为SO2,硫元素由+4价升高到+6价,发生氧化反应,B极为负极,A极为正极。B极SO2中硫元素由+4价升高到+6价,发生氧化反应,发生的电极反应式为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+。
9.答案 (1)PbO2
(2)2H2O2H2↑+O2↑
(3)0.1 ml Cu(OH)2
(4)负 O2+4H++4e-2H2O
(5)175176
解析 甲池是原电池,作电源,发生的反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O;乙、丙、丁是电解池,闭合K,发现g电极附近的溶液变红,说明g电极是电解池的阴极,h是电解池的阳极,所以a为正极,b为负极;c电极为阴极,d电极为阳极;e电极为阴极,f电极为阳极;20 min后,将K断开,此时c、d两极上产生的气体体积相同。
(1)a电极是铅蓄电池的正极,正极的电极材料是PbO2。
(2)丙中电解硫酸铝溶液,实际上是电解水,电解方程式为2H2O2H2↑+O2↑。
(3)c、d两极上产生的气体体积相同,c电极上发生的电极反应为Cu2++2e-Cu;2H++2e-H2↑,d电极上发生的电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,设生成的氧气为x ml,则氢气也为x ml,生成的Cu为0.1 L×1 ml·L-1=0.1 ml,由得失电子守恒可得:2x+0.1×2=4x,解得x=0.1,则电解时生成0.1 ml氢气、0.1 ml氧气和0.1 ml Cu,若要使溶液恢复到原来的状态,需要加入0.1 ml Cu(OH)2。
(4)20 min后将乙装置与其他装置断开,然后在c、d两极间连上灵敏电流计,发现电流计指针偏转,说明形成了原电池,氢气在c极失电子,c为负极,氧气在d极得电子,d极为正极,正极的电极反应式为O2+4H++4e-2H2O。
(5)电解后丁装置中生成氢氧化钠,乙中电解生成0.1 ml氧气,转移电子为0.4 ml,则丁中氯化钠全部被消耗,生成的氢氧化钠为0.2 ml,其浓度为2 ml·L-1,加醋酸后溶液的pH恰好等于7,则c(H+)=c(OH-),由电荷守恒可知c(Na+)=c(CH3COO-)=
2ml·L-1×a×10-3L(a+b)×10-3L=2aa+b ml·L-1,c(CH3COOH)=2ml·L-1×b×10-3L(a+b)×10-3L-c(CH3COO-)=2(b-a)a+b ml·L-1, Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)=1.75×10-5,代入数值解得ab=175176。
1.(2020全国Ⅱ)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色。对于该变化过程,下列叙述错误的是( )。
A.Ag为阳极
B.Ag+由银电极向变色层迁移
C.W元素的化合价升高
D.总反应为WO3+xAgAgxWO3
2.FFC电解法可由金属氧化物直接电解制备金属单质,我国某稀有金属材料研究院利用此法成功电解制备钽(Ta)粉,其原理如图所示。下列说法正确的是( )。
A.该装置将化学能转化为电能
B.a极为电源的正极
C.Ta2O5极发生的电极反应式为Ta2O5+10e-2Ta+5O2-
D.常温常压下,石墨电极上生成22.4 L O2,则电路中转移的电子数为4NA
3.(2020山东)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是( )。
A.阳极反应为2H2O-4e-4H++O2↑
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量
4.(2021江西南昌高三检测)工业上处理黄铜矿(主要成分CuFeS2)的方法之一,是将其电解转变成Cu2S。其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )。
A.a电极为电解池的阳极
B.每转移2 ml e-,则生成1 ml Cu2S
C.H+由左室向右室移动
D.CuFeS2在阴极得到电子生成的还原产物为Cu2S
5.利用如图所示装置,以NH3作氢源,可实现电化学氢化反应。下列说法错误的是( )。
A.a为阴极
B.b电极反应为2NH3-6e-N2+6H+
C.电解一段时间后,装置内H+数目增多
D.理论上每消耗1 ml NH3,可生成1.5 ml
6.(2021全国甲)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( )。
A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B.阳极上的反应式为+2H++2e-+H2O
C.制得2 ml乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 ml电子
D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移
7.(2021广东卷)钴(C)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是( )。
A.工作时,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B.生成1 ml C,Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变
D.电解总反应:2C2++2H2O2C+O2↑+4H+
二、非选择题
8.(1)用间接电化学法除去NO的过程,如图所示:
已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:
。
用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理: 。
(2)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。
①用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示),写出阳极产生ClO2的电极反应式: 。
②电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时,停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 ml;用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因: 。
(3)①钢铁锈蚀的图示如图a所示:
用箭头表示出图a中电子的运动方向;请你分析高铁铁轨锈蚀的原因是 。
图a
图b
②我国的科技人员为了消除SO2的污染,变废为宝,利用原电池原理,设计由SO2和O2来制备硫酸。设计装置如图b所示,电极A、B为多孔的材料。
A极为 (填“正极”或“负极”)。
B极的电极反应式是 。
9.如图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液,除a、b外,其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池,其工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,其两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。闭合K,发现g电极附近的溶液先变红,20 min后,将K断开,此时c、d两极上产生的气体体积相同。据此回答:
(1)a电极的电极材料是 (填“PbO2”或“Pb”)。
(2)丙装置中发生电解的总反应方程式为 。
(3)电解20 min时,停止电解,此时要使乙中溶液恢复到原来的状态,需要加入的物质及其物质的量是 。
(4)20 min后将乙装置与其他装置断开,然后在c、d两极间连接上灵敏电流计,发现电流计指针偏转,则此时c电极为 极,d电极上发生反应的电极反应为 。
(5)电解后取a mL丁装置中的溶液,向其中逐滴加入等物质的量浓度的CH3COOH溶液,当加入b mL CH3COOH溶液时,混合溶液的pH恰好等于7(体积变化忽略不计)。已知CH3COOH的电离平衡常数为1.75×10-5,则ab= 。
考点规范练8 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
1.C 由题意知,银电极为阳极,Ag失电子生成Ag+,Ag+移向阴极与WO3反应生成AgxWO3,则总反应为WO3+xAgAgxWO3,反应过程中W的化合价降低,A、B、D项正确,C项错误。
2.C 该装置是电解池,是电能转化为化学能的装置,A项错误;电解池工作时,O2-向阳极移动,则石墨电极为阳极,b极为电源的正极,a极为电源的负极,B项错误;Ta2O5极为阴极,发生还原反应,电极反应式为Ta2O5+10e-2Ta+5O2-,C项正确;常温常压下,22.4 L O2的物质的量小于1 ml,阳极还有CO和CO2生成,转移电子数无法计算,D项错误。
3.D 图中电解池b极一端进入O2生成H2O2,其电极反应式为2H++O2+2e-H2O2,发生还原反应,b极为阴极。同理阳极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,H+由阳极区移向阴极区,电解一段时间后阳极室pH不变,A、B、C项正确。根据电子守恒可知生成的O2和消耗的O2物质的量之比为1∶2,D项错误。
4.B 在a电极上Cu失去电子被氧化为Cu+,Cu+与S2-结合生成Cu2S,因此a电极为电解池的阳极,A项正确;根据图示可知,每转移2 ml e-,在阳极生成1 ml Cu2S,在阴极生成1 ml Cu2S,共生成2 ml Cu2S,B项错误;H+带正电荷,会向负电荷较多的阴极区移动,故H+会由左室向右室移动,C项正确;在CuFeS2中Cu元素化合价为+2价,在阴极得到电子被还原生成+1价的Cu2S,D项正确。
5.C a为阴极得电子,A项正确。b电极氨气中的N元素化合价由-3价变为0价,生成氮气和氢离子,其电极反应为2NH3-6e-N2+6H+,B项正确。电解一段时间后,b电极消耗溶液中的氢离子,装置内H+数目不变,C项错误。理论上每消耗1 ml NH3,消耗溶液中3 ml氢离子,发生加成反应,可生成1.5 ml ,D项正确。
6.D 由铅电极上的反应+2H++2e-+H2O可知,铅电极上发生还原反应,铅电极为阴极;石墨电极上的反应为2Br--2e-Br2,故石墨电极上发生氧化反应,石墨电极为阳极。由于在电解池阳极上发生反应2Br--2e-Br2,故A、B两项说法错误;根据阴极电极反应+2H++2e-+H2O可知,制得2 ml乙醛酸理论上转移4 ml电子,C项说法错误;由于铅电极是电解池的阴极,故双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移,D项说法正确。
7.D 电解装置工作时,Ⅰ室反应为2H2O-4e-4H++O2↑,Ⅲ室反应:C2++2e-C,形成闭合回路,H+移向Ⅱ室,Cl-移向Ⅱ室。Ⅰ室中H2SO4的物质的量不变,H2O的物质的量减小,H2SO4浓度增大,溶液pH减小,A项错误;生成1 ml C转移2 ml e-,Ⅰ室减少1 ml H2O,质量为18 g,B项错误;移除两交换膜,石墨电极放电的是Cl-,C项错误;根据电子守恒,该电解过程的总反应为2C2++2H2O2C+O2↑+4H+,D项正确。
8.答案 (1)2HSO3-+2H++2e-S2O42-+2H2O
2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-
(2)①Cl-+2H2O-5e-ClO2↑+4H+
②0.01 在阴极发生2H++2e-H2↑,H+浓度减小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移动,OH-浓度增大,pH增大
(3)①
Fe-2e-Fe2+;由于电解质溶液中有H2CO3溶液,电离出氢离子,2H++2e-H2↑,发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气,O2+2H2O+4e-4OH-,发生吸氧腐蚀
②正极 SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+
解析 (1)阴极发生还原反应,是亚硫酸氢根离子得电子生成S2O42-,电极反应式为2HSO3-+2H++2e-S2O42-+2H2O;S2O42-与一氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气和亚硫酸氢根,离子反应方程式为2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-。
(2)①由题意可知,氯离子放电生成ClO2,由元素守恒可知,有水参加反应,同时生成氢离子,电极反应式为Cl--5e-+2H2OClO2↑+4H+。②在阴极发生2H++2e-H2↑,氢气的物质的量为0.112 L22.4 L·ml-1=0.005 ml,通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子,通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005 ml×2=0.01 ml,电解时阴极H+浓度减小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移动,溶液的pH增大。
(3)①钢铁含有铁和碳,铁为负极,碳为正极,电子由负极流向正极,故电子的移动方向可表示为
;高铁铁轨锈蚀的原因是铁为负极发生氧化反应Fe-2e-Fe2+。由于电解质溶液中有H2CO3,电离出氢离子,2H++2e-H2↑,发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气,O2+2H2O+4e-4OH-,发生吸氧腐蚀。②由题意可知原电池目的是用SO2和O2来制备硫酸,B极生成硫酸,则通入的气体应为SO2,硫元素由+4价升高到+6价,发生氧化反应,B极为负极,A极为正极。B极SO2中硫元素由+4价升高到+6价,发生氧化反应,发生的电极反应式为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+。
9.答案 (1)PbO2
(2)2H2O2H2↑+O2↑
(3)0.1 ml Cu(OH)2
(4)负 O2+4H++4e-2H2O
(5)175176
解析 甲池是原电池,作电源,发生的反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O;乙、丙、丁是电解池,闭合K,发现g电极附近的溶液变红,说明g电极是电解池的阴极,h是电解池的阳极,所以a为正极,b为负极;c电极为阴极,d电极为阳极;e电极为阴极,f电极为阳极;20 min后,将K断开,此时c、d两极上产生的气体体积相同。
(1)a电极是铅蓄电池的正极,正极的电极材料是PbO2。
(2)丙中电解硫酸铝溶液,实际上是电解水,电解方程式为2H2O2H2↑+O2↑。
(3)c、d两极上产生的气体体积相同,c电极上发生的电极反应为Cu2++2e-Cu;2H++2e-H2↑,d电极上发生的电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,设生成的氧气为x ml,则氢气也为x ml,生成的Cu为0.1 L×1 ml·L-1=0.1 ml,由得失电子守恒可得:2x+0.1×2=4x,解得x=0.1,则电解时生成0.1 ml氢气、0.1 ml氧气和0.1 ml Cu,若要使溶液恢复到原来的状态,需要加入0.1 ml Cu(OH)2。
(4)20 min后将乙装置与其他装置断开,然后在c、d两极间连上灵敏电流计,发现电流计指针偏转,说明形成了原电池,氢气在c极失电子,c为负极,氧气在d极得电子,d极为正极,正极的电极反应式为O2+4H++4e-2H2O。
(5)电解后丁装置中生成氢氧化钠,乙中电解生成0.1 ml氧气,转移电子为0.4 ml,则丁中氯化钠全部被消耗,生成的氢氧化钠为0.2 ml,其浓度为2 ml·L-1,加醋酸后溶液的pH恰好等于7,则c(H+)=c(OH-),由电荷守恒可知c(Na+)=c(CH3COO-)=
2ml·L-1×a×10-3L(a+b)×10-3L=2aa+b ml·L-1,c(CH3COOH)=2ml·L-1×b×10-3L(a+b)×10-3L-c(CH3COO-)=2(b-a)a+b ml·L-1, Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)=1.75×10-5,代入数值解得ab=175176。
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