(通用版)高考化学一轮复习检测17 电化学基础(含答案解析)
展开高考化学复习检测:17 电化学基础
一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是( )
A.放电时,多孔碳材料电极为负极
B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D.充电时,电池总反应为Li2O2-x=2Li+(1-)O2
某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2===2AgCl。下列说法正确的是( )
A.正极反应为AgCl+e-===Ag+Cl-
B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
铅蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时,N为负极,其电极反应式:PbO2+SO+4H++2e-===PbSO4+2H2O
B.放电时,c(H2SO4)不变,两极的质量增加
C.充电时,阳极反应式:PbSO4+2e-===Pb+SO
D.充电时,若N连电源正极,则该极生成PbO2
下图用来研究钢铁制品的腐蚀,装置的气密性良好,且开始时U形管两端的红墨水液面相平。一段时间后能观察到铁钉生锈。下列说法不正确的是( )
A.铁钉表面发生的反应为Fe-3e-===Fe3+
B.若液体a为稀醋酸,则U形管液面右高左低
C.若液体a为食盐水,则U形管液面左高右低
D.若液体a为食用油,则铁钉生锈速率较慢
一种检测空气中甲醛(HCHO)含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.传感器工作时,工作电极电势高
B.工作时,H+通过交换膜向工作电极附近移动
C.当导线中通过1.2×l0-6 mol电子,进入传感器的甲醛为3×10-3 mg
D.工作时,对电极区电解质溶液的pH增大
在城市中,地下常埋有纵横交错的管道和输电线路,有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨,当有电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道或铁轨形成回路时,就会引起金属管道、铁轨的腐蚀,原理简化如图所示,则下列有关说法不正确的是( )
A.原理图可理解为两个串联的电解装置
B.溶液中铁丝被腐蚀时,左侧有无色气体产生,附近产生少量白色沉淀,随后变为灰绿色
C.地下管道被腐蚀,不易发现,也不便维修,故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)
D.溶液中铁丝左侧的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+
研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是( )
A.d为石墨,铁片腐蚀加快
B.d为石墨,石墨上电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.d为锌块,铁片不易被腐蚀
D.d为锌块,铁片上电极反应为2H++2e-===H2↑
常见的一种锂离子电池的工作原理为:LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6,下列说法正确的是( )
A.充电时,A极发生氧化反应
B.充电时,Li+穿过隔离膜向B极移动
C.当B极失去xmol电子时,消耗6molC
D.放电时负极反应为LiCoO2-xe-==Li(1-x)CoO2+xLi+
新装修的房屋会释放出有毒的甲醛气体。银-Ferrozine法检测甲醛(HCHO)的原理如下(在原电池中完成氧化银与甲醛的反应)。下列说法正确的是( )
A.其他条件相同,甲醛浓度越小,所得有色配合物溶液的吸光度越大
B.电池正极的电极反应式为Ag2O+2H++2e-2Ag+H2O
C.30 g HCHO被氧化时,理论上电路中通过2 mol电子
D.理论上,消耗HCHO和消耗Fe3+的物质的量之比为4∶1
利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能,装置如图所示。电池工作时,下列说法正确的是( )
A.a极为正极,发生氧化反应
B.b极的电极反应式为:2NO3-+12H++10e-===N2↑+6H2O
C.中间室的Cl-向右室移动
D.左室消耗苯酚 (C6H5OH) 9.4 g时,用电器流过2.4 mol电子
我国成功研制的新型可充电 AGDIB电池(铝-石墨双离子电池)采用石墨、铝锂合金作为电极材料,以常规锂盐和碳酸酯溶剂为电解液。电池反应为:CxPF6+LiyAl=Cx+LiPE6+Liy-1Al。放电过程如图,下列说法正确的是( )
A.B为负极,放电时铝失电子
B.充电时,与外加电源负极相连一端电极反应为:LiyAl-e-=Li++Liy-1Al
C.充电时A电极反应式为Cx+PF6-﹣e-=CxPF6
D.废旧 AGDIB电池进行“放电处理”时,若转移lmol电子,石墨电极上可回收7gLi
下列关于电化学的叙述正确的是( )
A.图①两极均有气泡产生,滴加酚酞溶液时石墨一极变红
B.图②装置可以验证牺牲阳极的阴极保护法
C.图③可以模拟钢铁的吸氧腐蚀,碳棒一极的电极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-
D.上述4个装置中,图①、②中Fe腐蚀速率较快,图③中Fe腐蚀速率较慢
下列电池工作时,O2在正极放电的是( )
工业上常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性质的不锈钢,在如图装置中,观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡,而图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,则下列叙述正确的是( )
A.图1为原电池装置,Cu电极上产生的是O2
B.图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+
C.由实验现象可知:金属活动性Cu>Cr
D.两个装置中,电子均由Cr电极流向Cu电极
支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
据报道,以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,其负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,可用作空军通信卫星电源,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.该电池的负极反应为BH+8OH--8e-===BO+6H2O
B.电池放电时Na+从b极区移向a极区
C.每消耗3 mol H2O2,转移的电子为3 mol
D.电极a采用MnO2作电极材料
三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池元件。电解法制备过程如下:用NaOH 溶液将NiCl2溶液的pH调至7.5(该pH下溶液中的Ni2+不沉淀),加入适量硫酸钠固体后进行电解。电解过程中产生的Cl2(不考虑Cl2的逸出)在弱碱性条件下生成ClO﹣,ClO﹣再把二价镍(可简单写成Ni2+)氧化为Ni3+,再将Ni3+经一系列反应后转化为Ni2O3,电解装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A.加入适量硫酸钠的作用是增加离子浓度,增强溶液的导电能力
B.电解过程中阴、阳两极附近溶液的pH均升高
C.当有1mol Ni2+氧化为Ni3+时,外电路中通过的电子数目为1NA,通过阳离子交换膜的Na+数目为1NA
D.反应前后b池中Cl- 浓度几乎不变
一种新的低能量电解合成1,2一二氯乙烷的实验装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A.该装置工作时,化学能转变为电能
B.CuCl2能将C2H4还原为1,2一二氯乙烷
C.X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D.该装置总反应为CH2=CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl
高能锂离子电池总反应式为2Li+FeS=Fe+Li2S,LiPF6·SO(CH3)2为电解质,用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.LiPF6·SO(CH3)2可用Li2SO4水溶液代替
B.当转移1mol e-时,b室离子数增加NA个
C.该电池充电时阳极反应式为Fe+Li2S-2e-=FeS+2Li+
D.若去除图阴离子膜,则电解反应总方程式发生改变
在日常生活中,我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等金属腐蚀现象。下列说法不正确的是 ( )
A.图1中,铁钉不易被腐蚀
B.图2中,滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成
C.铝制品表面出现白斑可以通过图3装置进行探究,Cl-由活性炭区向铝箔表面区迁移,负极反应式:2Cl--2e-=Cl2↑
D.图3装置的总反应为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题:
(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_____________。电解后,__________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
(1)使用石墨电极电解KI溶液,阳极的电极反应式为________________________,
阴极的电极反应式为__________________________,电解方程式为________________________;
用铜电极电解K2SO4溶液,阳极的电极反应式为________________________________,
阴极的电极反应式为____________________________,
电解方程式为__________________________________。
(2)我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。
如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中,负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”);
②环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,
其离子方程式为__________________________________;
③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。
SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体,对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。
(1)利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料,装置如图所示:
①若A为CO,B为H2,C为CH3OH,则通入CO的一极为________极。
②若A为SO2,B为O2,C为H2SO4,则负极的电极反应式为_______________________________。
③若A为NO2,B为O2,C为HNO3,则正极的电极反应式为________________________________。
(2)碳酸盐燃料电池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质,操作温度为650 ℃,在此温度下以镍为催化剂,以煤气(CO、H2的体积比为1∶1)直接作燃料,其工作原理如图所示。
①电池总反应为_____________________________________________。
②以此电源电解足量的硝酸银溶液,若阴极产物的质量为21.6 g,则阳极产生气体标准状况下体积为______ L。电解后溶液体积为2 L,溶液的pH约为________。
某课外活动小组用如图装置进行实验,试回答下列问题:
(1)若开始时开关K与a连接,则B极的电极反应式________。向B极附近滴加铁氰化钾溶液现象是_____________发生反应的离子方程式___________
(2)若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应为_____________________,总反应的离子方程式为_____________。习惯上把该工业生产称为________
(3)有关上述实验,下列说法正确的是_______。
A.溶液中Na+向A极移动
B.从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C.反应很短一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
D.若标准状况下B极产生2.24 L气体,则溶液中转移0.2 mol电子
(4)该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应为_______________。 此时通过阴离子交换膜的离子数______(填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钾溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或 “D”)________导出。
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
____________________________。
答案解析
答案为:D;
解析:A.题目叙述为:放电时,O2与Li+在多孔碳电极处反应,说明电池内,Li+向多孔碳电极移动,因为阳离子移向正极,所以多孔碳电极为正极,选项A错误。
B.因为多孔碳电极为正极,外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极(由负极流向正极),选项B错误。
C.充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反,放电时,Li+向多孔碳电极移动,充电时向锂电极移动,选项C错误。
D.根据图示和上述分析,电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X,电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+,所以总反应为:2Li + (1-)O2 = Li2O2-X,充电的反应与放电的反应相反,所以为Li2O2-X = 2Li + (1-)O2,选项D正确。
答案为:D;
解析:正极反应式为Cl2+2e-===2Cl-,A错误;
负极上电极反应Ag-e-+Cl-===AgCl,所以交换膜左侧负极上产生大量白色沉淀,B错误;
用NaCl代替HCl,正、负极电极反应式都不变,故电池总反应也不变,C错误;
当电路中转移0.01 mol e-时,左侧产生0.01 mol Ag+,会消耗0.01 mol Cl-,同时H+通过交换膜转移到右侧的为0.01 mol,故左侧共减少0.02 mol,D正确。
答案为:D;
解析:放电时铅是负极,A错误;
硫酸参与电极反应,浓度会减小,B错误;
充电时,阳极发生氧化反应,失去电子,C错误;
充电时正极连接到电源正极上作阳极,生成二氧化铅,D正确。
答案为:A;
解析:铁钉发生腐蚀时形成原电池,Fe作负极被氧化,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,A错误;
若液体a为稀醋酸,则铁钉发生析氢腐蚀,正极反应式为2H++2e-===H2↑,左侧试管中气体压强增大,则U形管液面右高左低,B正确;
若液体a为食盐水,则铁钉发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,左侧试管中气体压强减小,则U形管液面左高右低,C正确;
若液体a为食用油,铁钉不易发生电化学腐蚀,则铁钉生锈速率较慢,D正确。
答案为:D;
解析:原电池工作时,HCHO转化为CO2,失电子在负极发生氧化反应,其电极反应式为
HCHO+H2O-4e-=CO2+4H+,O2在正极得电子发生还原反应,其电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,工作时,阳离子向电源的正极移动,再结合电池总反应判断溶液pH变化,以此解答该题。
A. HCHO在工作电极失电子被氧化,做原电池的负极,工作电极电势低,故A项错误;
B. 根据原电池工作原理易知,工作时,溶液中的阳离子(氢离子)向电源的正极移动,即对电极方向,故B项错误;
C. 负极反应为HCHO+H2O-4e-=CO2+4H+,当电路中转移1.2×l0-6 mol电子时,消耗HCHO的物质的量为×1.2×l0-6 mol = 3.0×l0-7 mol,则HCHO质量为3.0×l0-7 mol ×30 g/mol = 9×10-3 mg,故C项错误;
D. 工作时,对电极的电极反应为:4H++O2+4e-=2H2O,反应后生成水,虽然有相同数量的氢离子从负极迁移过来,但是,由于溶液的体积增大,正极区溶液的酸性减弱,其pH值增大(若忽略溶液的体积变化,则pH基本不变),故D项正确;答案选D。
答案为:D;
解析:由图可知,左侧Fe电极与电源的正极相连为阳极,铁丝左侧为阴极,形成电解池;铁丝右侧为阳极,右侧Fe电极与电源负极相连为阴极,形成电解池,故该装置可看作两个串联的电解装置,A正确。
铁丝左侧为阴极,发生还原反应:2H2O+2e-===2OH-+H2↑,左侧Fe电极生成的Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2白色沉淀,随后被氧化变成灰绿色,B正确,D错误。
埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等),可减缓金属管道的腐蚀,C正确。
答案为:D;
解析:若d为石墨,则形成原电池,铁片为负极,失电子发生氧化反应,腐蚀加快,A正确;
因电解质溶液为海水,因此若d为石墨,则形成原电池,铁发生吸氧腐蚀,在正极(石墨)上O2得电子发生还原反应生成OH-,B正确;
若d为锌块,则形成原电池时铁作正极被保护,不易被腐蚀,C正确;
若d为锌块,则形成原电池时铁作正极,仍是发生吸氧腐蚀,
即铁片上的电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,D错误。
答案为:C;
解析:A. 充电时该装置为电解池,根据电子流向知,B为电解池阳极,阳极上得电子发生氧化反应,故A错误;
B. 充电时该装置为电解池,阳离子Li+向阴极A移动,故B错误;
C. 当B极失去xmol电子时,该装置为电解池,A为电解池阴极,电极反应式为6C+xe-+xLi+= LixC6,所以当B极失去xmol电子时,电池消耗6mol C,故C正确;
D. 放电时该装置为原电池,根据电子流向知,A为原电池负极,负极上电极反应式为:LixC6−xe−=xLi++6C,故D错误;本题选C。
答案为:B;
解析:A.吸光度与有色物质的浓度成正比,根据反应式可推出吸光度与甲醛的浓度成正比,错误;
B.负极的电极反应式为:HCHO-4e-+H2O===CO2+4H+,正极的电极反应式为2Ag2O+4e-+4H+===4Ag+2H2O,正确;
C.,负极消耗1mol HCHO理论上电路中通过4mol电子,错误;
D.HCHO4Ag4Fe2+,1molCHO完全反应,理论上能生成4molAg消耗4molFe3+,错误。
答案为:B;
解析:根据图示,在b电极,高浓度的NO3-废水,转化为氨气和低浓度的NO3-废水,说明N元素化合价降低,发生还原反应,因此b电极为正极,则a电极为负极,A、为负极,不是正极,选项A错误;
B、极是正极,发生还原反应,选项B错误;
C、在原电池中,阴离子向负极移动,中间室的Cl-向左室移动,选项C正确;
D、左室消耗苯酚(C6H5OH) 9.4 g,物质的量为,反应后生成二氧化碳和水,转移的电子为,选项D错误。答案选C。
答案为:C;
解析:A、根据装置图可知放电时锂离子定向移动到A极,则A极为正极,B极为负极,放电时Al失电子,选项 A错误;
B、充电时,与外加电源负极相连一端为阴极,电极反应为:Li++Liy-1Al+e-= LiyAl, 选项B错误;
C、充电时A电极为阳极,反应式为Cx+PF6-﹣e-=CxPF6, 选项C正确;
D、废旧AGDIB电池进行放电处理”时,若转移1mol电子,消耗1molLi ,即7gLi失电子,铝电极减少7g , 选项D错误。答案选C。
答案为:C;
解析:图①阳极为惰性电极石墨,电解时阳极产生Cl2,阴极产生H2,两极均有气泡产生,滴加酚酞溶液时Fe电极附近溶液变红,A错误。
牺牲阳极的阴极保护法利用的原电池原理,将受保护的金属作原电池的正极,而图②为电解池,可验证外加电源的阴极保护法,B错误。
NaCl溶液呈中性,钢铁发生吸氧腐蚀,碳棒作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,C正确。
图③中Fe作负极,腐蚀速率最快;图①和②中Fe作阴极,图④中铁作正极,均受到保护,不易被腐蚀,D错误。
答案为:B;
解析:氢燃料电池中,负极上H2放电,正极上O2放电,A、C、D中均不存在O2放电,故选B。
答案为:B;
解析:图1为原电池装置,铜为正极,氢离子得电子生成氢气;图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,说明铜为负极,铬电极为正极,负极发生Cu-2e-===Cu2+;由图1根据原电池原理知金属铬的活动性比铜强;图1中,电子由Cr经导线流向Cu,图2中电子由Cu极经导线流向Cr。
答案为:C;
解析:本题使用的是外加电流的阴极保护法,钢管柱与电源的负极相连,被保护。
A.外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流,从而保护钢管柱,A正确;
B.通电后,被保护的钢管柱作阴极,高硅铸铁作阳极,因此外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩,B正确;
C.高硅铸铁为惰性辅助阳极,所以高硅铸铁不损耗,C错误;
D.通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流,因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,D正确。答案选C。
答案为:A;
解析:电池总反应为BH+4H2O2===BO+6H2O,正极反应为H2O2+2e-===2OH-,总反应减去正极反应即可得到负极反应,A正确;
在电池中电极a为负极,电极b为正极,在电池放电过程中阳离子向正极移动,B错误;
通过正极反应方程式可知,每消耗3 mol H2O2转移电子6 mol,C错误;
电极a作负极,电极b作正极,正极用MnO2作电极,D错误。
答案为:B;
解析:A.硫酸钠是一种强电解质,向其中加入硫酸钠,是为了增加离子浓度,增强溶液的导电能力,A正确;
B.在电解过程中,阴极上发生反应:2H++2e-=H2↑,促进了水的电离平衡,溶液中c(OH-)增大,该电极附近溶液的pH升高;在阳极发生反应:2Cl-+2e-=Cl2↑,电解过程中阳极附近产生的氯气溶于水反应产生盐酸和次氯酸,使溶液的pH降低,B错误;
C.当有1mol Ni2+氧化为Ni3+时,Ni元素化合价升高1价,由于电子转移数目与元素化合价升高数目相等,所以外电路中通过的电子数目为1NA,通过阳离子交换膜的Na+数目为1NA,C正确;
D.在阳极发生反应:2Cl-+2e-=Cl2↑,电解过程中阳极附近产生的氯气溶于水反应产生盐酸HCl和次氯酸,HClO将溶液中Ni2+氧化为Ni3+,发生反应:ClO-+H2O+2Ni2+=Cl-+2Ni3++2OH-,HClO又被还原为Cl-,所以Cl-物质的量不变,体积不变,因此浓度也不变,D正确;故选项是B。
答案为:D;
解析:A. 该装置为电解池,则工作时,电能转变为化学能,故A项错误;
B. C2H4中C元素化合价为-2价,ClCH2CH2Cl中C元素化合价为-1价,则CuCl2能将C2H4氧化为1,2一二氯乙烷,故B项错误;
C. 该电解池中,阳极发生的电极反应式为:CuCl - e- + Cl-= CuCl2,阳极区需要氯离子参与,则X为阴离子交换膜,而阴极区发生的电极反应式为:2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-,有阴离子生成,为保持电中性,需要电解质溶液中的钠离子,则Y为阳离子交换膜,故C项错误;
D. 该装置中发生阳极首先发生反应:CuCl - e- + Cl-= CuCl2,生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1,2一二氯乙烷和CuCl,在阳极区循环利用,而阴极水中的氢离子放电生成氢气,其总反应方程式为:CH2=CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl,故D项正确;答案选D。
答案为:C;
解析:A. Li是活泼金属可与水反应,故A不正确;
B. 当转移1mol e-时,b室中从a过来1molNa+,从b过来1molCl-,离子数应该增加2NA个,故B不正确;
C.该电池充电时阳极反应式是正极反应的逆反应,故C正确;
D.若去除图阴离子膜,则电解反应总方程式不会发生改变,依然是阳极氢氧根离子失电子,阴极镍离子得电子,故D不正确;正确答案:C。
答案为:C;
解析:A.题图1中,由于浓硫酸具有吸水性,铁钉处于干燥环境,不易被腐蚀,A正确;
B.图2中Fe、Cu及3%的NaCl溶液构成原电池,金属活动性Fe>Cu,所以Fe为负极,发生反应为Fe-2e-=Fe2+,Fe2+与溶液中[Fe(CN)6]3-反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀,B正确;
C.根据Cl-的迁移方向可判断出,铝箔为负极,活性炭为正极,正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-,负极反应式为Al-3e-+3OH-=Al(OH)3,C错误;
D.图3装置中C为正极,正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-,Al为负极,
负极反应式为Al-3e-+3OH-=Al(OH)3,故总反应为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,
生成的Al(OH)3进一步脱水形成Al2O3,产生白斑,D正确;故合理选项是C。
答案为:2H2O-4e-=4H++O2↑ a
解析:阳极发生失去电子的氧化反应,阳极区是稀硫酸,氢氧根放电,则电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑。阳极区氢离子增大,通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸钠。阴极是氢离子放电,氢氧根浓度增大,与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠,所以电解后a室中亚硫酸氢钠的浓度增大。
答案为:
(1)2I--2e-===I2 2H++2e-===H2↑ 2KI+2H2OH2↑+I2+2KOH
Cu-2e-===Cu2+ 2H++2e-===H2↑
Cu+2H2OCu(OH)2+H2↑
(2)①c ②2Cu2++3OH-+Cl-===Cu2(OH)3Cl↓
③0.448
解析:
(1)放电顺序I->Cl->OH-,故电解KI溶液时,在阳极放电的是I-而不是OH-;电解池中的阳极如果不是惰性电极,则电解时是金属失电子而不是溶液中的离子失电子。
(2)①在青铜器被腐蚀过程中,Cu失去电子为原电池的负极。
②负极产物为Cu失去电子生成的Cu2+,正极产物为O2获得电子生成的OH-,Cu2+、OH-、Cl-反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀:2Cu2++3OH-+Cl-===Cu2(OH)3Cl↓。
③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量n==0.02 mol,消耗0.04 mol Cu,
转移0.08 mol e-,根据正极反应:O2+4e-+2H2O===4OH-,消耗0.02 mol O2,
其在标准状况下的体积为0.02 mol×22.4 L/mol=0.448 L。
答案为:正 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ O2+4e-+4H+═2H2O CO+H2+O2=3CO2+H2O 1.121
解析:
(1)①燃料电池中,通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极,该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价,所以CO是氧化剂,则通入CO的电极为正极,电极反应式为CO+4e-+4H+=CH3OH;综上所述,本题答案是:正。
②若A为SO2,B为O2,C为H2SO4,二氧化硫和氧气、水反应生成硫酸,负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子,电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;综上所述,本题答案是:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。
③若A为NO2,B为O2,C为HNO3,二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸,正极发生还原反应,氧气得电子生成水,电极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O;综上所述,本题答案是:O2+4e-+4H+═2H2O。
(2)①该燃料电池中,负极的气体按物质的量之比为1:1参与反应,则负极上一氧化碳、氢气失电子和正极氧气得电子两极反应生成二氧化碳和水,电极总反应为CO+H2+O2=3CO2+H2O;综上所述,本题答案是:CO+H2+O2=3CO2+H2O。
②电解硝酸银溶液阴极反应为Ag+e-=Ag,阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极生成21.6g银,其物质的量为21.6g÷108g/mol=0.2mol,转移电子0.2mol,根据电子守恒,阳极产生氧气0.05mol,标准状况下体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L,电解后溶液生成H+为0.2mol,体积为2L,H+的物质的量浓度为0.1mol/L,溶液的PH=-lg0.1=1;综上所述,本题答案是:1.12,1。
答案为:Fe-2e- = Fe2+ ;出现带有特征蓝色的沉淀;3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2
2H++2e- = H2↑;2Cl-+2H2O 2OH-+ H2↑+ Cl2↑;氯碱工业;B;
2H2O-4e- = 4H+ + O2↑;小于;D;H2O H++ OH-,
H+在阴极附近放电,引起水的电离平衡向右移动,使c(OH-)>c(H+) ;
解析:
(1)开始时开关K与a连接,是原电池,铁为负极,发生氧化反应,失去电子生成Fe2+,Fe2+遇到铁氰化钾溶液出现带有特征蓝色的沉淀,故答案为:Fe-2e-=Fe2+;出现带有特征蓝色的沉淀;3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2 ;
(2)开关K与b连接,装置为电解池,铁与电池的负极相连,为阴极,铁不参与电解反应,氢离子得到电子发生还原反应,生成氢气,电极反应式:2H++2e- = H2↑;电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气,总反应式为:2Cl-+2H2O 2OH-+ H2↑+ Cl2↑;电解过程中生成碱和氯气,又称氯碱工业;答案为:2H++2e- = H2↑;2Cl-+2H2O 2OH-+ H2↑+ Cl2↑;氯碱工业;
(3)电解氯化钠溶液时,电极不参与反应,A为阳极,B为阴极。
A.溶液中的阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,溶液中Na+向B极移动,A错误;
B.阳极氯离子失电子生成氯气,与碘离子反应生成单质碘,淀粉显蓝色,B正确;
C.电解很短时间,出来的气体为氢气、氯气,加入氯化氢可还原,C错误;
D. B极产生标准状况下2.24L氢气,2H++2e-=H2↑,由于溶液中无法转移电子,D错误;答案为B
(4) ①电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾,则用惰性电极电解,溶液中的OH-在阳极失电子产生O2:4OH--4e-=2H2O+O2↑,所以在B口放出O2,从A口导出H2SO4。因SO42-所带电荷数大于K+所带电荷数,SO42-通过阴离子交换膜,K+通过阳离子交换膜,所以通过阳离子交换膜的离子数大于通过阴离子交换膜的离子数。答案为:2H2O-4e- = 4H+ + O2↑;小于;
②溶液中的H+在阴极得到电子产生H2:2H++2e-=H2↑,则从C口放出H2,从D口导出KOH溶液。
答案为:D;
③H2O H++ OH-,H+在阴极附近放电,引起水的电离平衡向右移动,使c(OH-)>c(H+);
答案为: H2O H++ OH-,H+在阴极附近放电,引起水的电离平衡向右移动,使c(OH-)>c(H+)。
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