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【化学】甘肃省兰州市第五十八中学2018-2019学年高二上学期期末考试(理)试卷(解析版)
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甘肃省兰州市第五十八中学2018-2019学年高二上学期期末考试(理)试卷
一.选择题(共 25 小题)
1.在25℃时,某稀溶液中由水电离产生的c(OH-)水=10-11mol/L。下列有关该溶液的叙述正确的是
A. 该溶液一定呈酸性
B. 该溶液中的c(H+)肯定等于10-3mol/L
C. 该溶液的pH可能为3,可能为11
D. 该溶液一定呈碱性
【答案】C
【解析】
在25℃时,纯水中水电离产生的c(OH-)水=10-7mol/L,此稀溶液中由水电离产生的c(OH-)水=10-11mol/L,说明水的电离收到了抑制,而酸碱均能抑制水的电离。若为酸溶液,则该溶液中的c(H+)等于10-3mol/L,pH=3;若为碱溶液,则该溶液中的c(H+)=c(H+)水=c(OH-)水=10-11mol/L,pH=11。
A、该溶液可能为酸性溶液,也可能为碱性溶液,故A不正确;
B、该溶液中的c(H+)可能等于10-3mol/L,也可能等于10-11mol/L,故B不正确;
C、该溶液中的c(H+)可能等于10-3mol/L,也可能等于10-11mol/L,所以pH可能为3,可能为11,故C正确;
D、该溶液可能为酸性溶液,也可能为碱性溶液,故D不正确。
考点:考查水的电离平衡及其影响因素
点评:本题考查了水的电离平衡及其影响因素,难度不大。解题的关键是掌握好酸碱对水的电离的影响。
2.室温下,向 10mL 0.1mol/L 醋酸溶液中加水稀释后,下列说法正确的是
A. 溶液中粒子的数目减小
B. 再加入 CH3COONa 固体能促进醋酸的电离
C. 稀释醋酸溶液,溶液中所有离子的浓度均降低
D. 溶液中c(CH3COO-)/[c(CH3COOH)c(OH-)]不变
【答案】D
【解析】
试题分析:A.醋酸是弱电解质,存在电离平衡,稀释促进电离,氢离子、醋酸根和醋酸的浓度降低,氢氧根离子浓度升高,但溶液中粒子的数目增加,A错误;B.再加入CH3COONa固体后醋酸根离子浓度升高,抑制醋酸的电离,B错误;C.稀释醋酸溶液,溶液中除了氢氧根离子的浓度外其余所有离子的浓度均降低,C错误;D.溶液中=,温度不变,常数不变,D正确,答案选D。
【考点定位】本题主要是考查醋酸稀释过程中的有关判断
【名师点晴】该题的关键是明确醋酸的电离特点和稀释对醋酸电离平衡的影响,需要分清楚离子浓度的变化和离子数目的变化不一定是一致的,即要分清楚是溶液体积的影响大还是物质的量的影响大,选项C是易错点。另外选项D注意表达式的变形从得出与常数之间的关系,简化过程。
3.将pH=6的CH3COOH溶液加水稀释1000倍后,溶液中的( )
A. pH=9 B. c(OH-)≈10-5mol·L-1
C. pH≈7 D. c(OH-)<10-7mol·L-1
【答案】C
【解析】
试题分析:将pH=6的CH3COOH溶液加水稀释1000倍后仍然是醋酸溶液,溶液不可能显碱性,只能是接近于中性,即pH≈7,答案选C。
【考点定位】考查pH计算
【名师点晴】在解答该类题目时,首先要认真审题,其次对加水稀释后溶液pH的计算要注意以下细微知识点:(1)对于强酸溶液,每稀释10倍,pH增大1个单位;对于弱酸溶液,每稀释10倍,pH增大不足1个单位。对于强碱溶液,每稀释10倍,pH减小1个单位;对于弱碱溶液,每稀释10倍,pH减小不足1个单位。(2)对于酸溶液无论稀释多少倍,酸溶液的pH不能等于或大于7,只能趋近于7。对于碱溶液无论稀释多少倍,碱溶液的pH不能等于或小于7,只能趋近于7。(3)对于pH相同的强酸和弱酸稀释相同的倍数,强酸的pH变化的幅度大,因为强酸溶液中的H+已完全电离,随着加水稀释,强酸溶液中的H+数(除水电离的以外)不会增多,而弱酸随着加水稀释,电离程度增大,H+数还会增多,故弱酸的pH变化幅度小,强碱和弱碱也是类似原理。
4. 关于某酸的酸式盐NaHY的水溶液的下列叙述中,正确的是
A. 该酸式盐的水溶液一定显酸性
B. 在该盐溶液中,离子浓度为:c(Na+)>c(Y2-)>c(HY-)>c(OH-)>c(H+)
C. 若HY-能水解,水解方程式为:HY-+H2OY2-+H3O+
D. 若HY-能电离,电离方程式为:HY-+H2OY2-+H3O+
【答案】D
【解析】
试题分析:A、NaHY溶液由于Y2-没有指定,常见的有三种情况:①NaHSO4,只电离,不水解;②NaHSO3,其水溶液中HSO3-电离程度大于水解程度,溶液显酸性;③NaHCO3、NaHS,其水溶液中HCO3-、HS-水解程度大于电离程度,溶液显碱性。因Y2-不确定,A错误;B、根据A中分析可知B错误;C、为电离方程式而非水解方程式,水解方程式为HY-+H2OH2Y+OH-,C错误;D、根据C中分析可知D正确,答案选D。
考点:考查酸式盐的有关判断
5.在 25℃时,AgCl 的白色悬浊液中,依次加入等浓度的 KI 溶液和 Na2S 溶液,观察到的现象是先出现黄色沉淀,最终出现黑色沉淀。已知有关物质的溶度积 KSP(25℃)如下:下列错误的是
AgCl
AgI
Ag2S
KSP
1.8×10﹣10
8.51×10﹣16
6.3×10﹣50
A. 沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动
B. 溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀
C. AgCl 固液共存溶液中加少量 0.1mol/LAgNO3,AgCl 溶解度减小,KSP(AgCl)减小
D. 25℃时,饱和 AgCl、AgI、Ag2S 水溶液中,c(Ag﹣)最小的是 Ag2S 饱和溶液
【答案】C
【解析】
【详解】A.沉淀转化的实质就是通过离子反应使一种难溶物质逐渐溶解,同时生成另一种难溶物质的过程,故属于沉淀溶解平衡的移动,故 A 正确;
B.对于相同类型的难溶性盐,一般情况下溶度积大的沉淀较易转化成溶度积小的沉淀,如向 AgCl的白色悬浊液中加入 KI 溶液,可生成 AgI 沉淀,故B正确;
C.溶度积常数只随温度改变,所以 AgCl 固液共存溶液中加少量 0.1mol/LAgNO3,AgCl 溶解度减小,KSP(AgCl)不变,故C错误;
D.Ag2S 与 AgCl 、 AgI 不是同类型沉淀,但是其 Ksp 数量级与 AgCl 和 AgI 相差极大,所以 Ag2S 更难溶,则c(Ag+)最小的是Ag2S 饱和溶液,故 D 正确。
故选C。
【点睛】本题考查难溶电解质的溶解平衡移动,注意把握溶度积常数的影响因素及溶度积常数的应用、沉淀的转化原理。
6.下列关于电解质溶液的叙述正确的是 ( )
A. 常温下,在 pH=7 的醋酸钠和醋酸混合溶液中:c(CH3COO-)>c(Na+)
B. 稀释醋酸溶液,溶液中所有离子的浓度均降低
C. 在 pH=5 的氯化钠和稀硝酸的混合溶液中,c(Na+)=c(Cl-)
D. 0.1 mol·L-1 的硫化钠溶液中,c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
【答案】C
【解析】
常温下pH=7,为中性,氢氧根离子浓度等于氢离子浓度,根据电荷守恒,醋酸根离子浓度等于钠离子浓度,A错;稀释醋酸溶液,溶液中氢氧根离子浓度升高,B错;D中由质子守恒得c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),D错。
7.铁电池是一种新兴的化学电源,总反应方程式:3Zn+2FeO42﹣+8H2O=3Zn(OH)2↓+2Fe(OH)3↓+4OH﹣,其工作示意图如下。下列说法不正确的是( )
A. Zn 极上发生氧化反应
B. 电解质溶液中电子由左侧向右侧转移
C. 正极的电极反应式:FeO42﹣+3e﹣+4H2O=Fe(OH)3+5OH﹣
D. 反应一段时间后,Zn 极质量减少 6.5g,假设反应前后溶液体积不变仍为 100 mL,则 OH﹣浓度约增大了 1.33 mol•L﹣1
【答案】B
【解析】
【详解】A、Zn 为负极,发生氧化反应,故 A 正确;
B、电解质溶液中没有电子定向迁移,故 B 错误;
C、正极发生还原反应,结合总方程式可知,正极反应式为 FeO42﹣+3e﹣+4H2O=Fe(OH)3+5OH﹣, 故 C 正确;
D、据总反应方程式:3Zn+2FeO42﹣+8H2O=3Zn(OH)2↓+2Fe(OH)3↓+4OH﹣可知,每有 3molZn反应生成 4mol 氢氧根离子,6.5gZn 为 0.1mol,生成氢氧根离子的物质的量为0.4/3mol,增大的氢氧根离子的浓度为=1.33 mol•L﹣1,故 D 正确。
故选B。
8.已知 CuS、PbS、HgS 的溶度积分别为 l.3xl0﹣36、9.0x10﹣29、6.4x10﹣23.下列推断不正确的是
A. 向含 Pb2+、Cu2+、Hg2+的浓度均为 0.010 mol•L﹣1 的溶液中通人硫化氢气体,产生沉淀的顺序依次为 PbS、CuS、HgS
B. 在硫化铅悬浊液中滴几滴硝酸铜溶液,会生成硫化铜
C. 在含 Hg2+、Cu2+、Pb2+的溶液中滴加硫化钠溶液,当 c(S2﹣)=0.001 mol•L﹣1 时三种金属离子都完全沉淀
D. 硫化钠是处理废水中含上述金属离子的沉淀剂
【答案】A
【解析】
【详解】A.CuS、PbS、HgS 为相同类型的难溶物,可通过它们的溶度积直接判断溶解度大小,根据题干信息可知,溶解度最小的、最难溶的为 CuS,溶度积最大、最后生成沉淀的为HgS,所以产生沉淀的顺序依次为 CuS、PbS 、HgS,故 A 错误;
B.在硫化铅悬浊液中滴几滴硝酸铜溶液,由于硫化铜的溶度积小于硫化铅,所以硫化铅会转化成更难溶的硫化铜,故B正确;
C.在含 Hg2+、Cu2+、Pb2+的溶液中滴加硫化钠溶液,当 c(S2﹣)=0.001 mol•L﹣1 时,根据三种难溶物的Ksp可以求出c(Hg2+)=6.410﹣20mol•L﹣1、c(Cu2+)=l.3l0﹣33mol•L﹣1、c(Pb2+)=9.010﹣26mol•L﹣1,三种金属离子浓度都小于 1×10﹣5mol/L,所以 Hg2+、Cu2+、Pb2+离子都完全沉淀,故 C 正确;
D.硫化钠能够与 Hg2+、Cu2+、Pb2+离子反应生成难溶物 CuS、PbS、HgS,所以硫化钠是处理废水中含上述金属离子的沉淀剂,故 D 正确。
故选A。
【点睛】本题考查了难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化本质,注意掌握难溶物溶解平衡,能够根据溶度积大小判断难溶程度,明确溶度积越大,溶解度越小。
9.某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如右图所示。据图分析,下列判断错误的是
A. Ksp[Fe(OH)3]< Ksp [Cu(OH)2]
B. Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
C. 加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
D. c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
【答案】C
【解析】
试题分析:A、由b、c两点对应数据可比较出KSP[Fe(OH)3]与KSP[Cu(OH)2]的大小,KSP[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•(OH-)3=c(Fe3+)•(10-12.7)3,KSP[Cu(OH)2]=c(Cu2+)•(OH-)2=c(Cu2+)•(10-9.6)2,因c(Fe3+)=c(Cu2+),故KSP[Fe(OH)3]<KSP[Cu(OH)2],A正确;B、b、c两点分别处在两条的沉淀溶解平衡曲线上,故两点均代表溶液达到饱和,B正确;C、向溶液中加入NH4Cl固体,不会导致溶液中的c(OH-)增大,故不能使溶液由a点变到b点,C错误;D、只要温度不发生改变,溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积(即Kw)就不变。该题中温度条件不变,故c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积相等,D正确,答案选C。
【考点定位】本题主要是考查沉淀溶解平衡、溶度积、pH、水的离子积等
【名师点晴】对图象中的数据进行定量或定性处理,找出数据(或坐标点)之间存在的相互关系;明确坐标点所表达的涵义;对溶度积和水的离子积有正确的理解等是解题关键;根据图象找出可用来比较Fe(OH)3与Cu(OH)2溶度积常数点,可用b、c进行计算;由a点变到b点,pH增大,氯化铵水解呈酸性,不会增大溶液的pH;Kw只与温度有关;注意分析处在曲线上的点与曲线外的点有什么区别,答题时注意灵活应用。
10. 下列说法错误的是
A. 除去MgCl2溶液中少量的FeCl3,可选用MgCO3
B. 等物质的量浓度的(NH4)2SO4溶液和(NH4)2CO3溶液中NH4+的浓度前者大于后者
C. NaHS溶液中,滴入少量CuCl2溶液,产生黑色沉淀,HS-的水解程度增大,pH增大
D. 用饱和氯化铵溶液可以清洗金属表面的锈迹
【答案】C
【解析】
试题分析:A .FeCl3易水解生成氢氧化铁,加入MgCO3,调节溶液的pH,促进铁离子的水解,且不引入新的杂质,A正确;B.碳酸根离子促进铵根离子水解,铵根离子水解程度越大,相同浓度的溶液中铵根离子浓度越小,相同浓度的(NH4)2SO4溶液和(NH4)2CO3溶液中NH4+的浓度前者大于后者,B正确;C.在NaHS溶液中,滴入少量CuCl2溶液,HS-电离出的S2-与Cu2+结合生成CuS沉淀,HS-电离程度增大,pH减小,C错误;D.氯化铵水解显酸性,可以清洗金属表面的锈迹,D正确;故选C。
考点:考查盐类的水解及其应用
11.已知某溶液中只存在 OH﹣、Cl﹣、NH4+、H+四种离子,下列说法不正确的是( )
A. 若溶液中 c(NH4+)=c(Cl﹣),则该溶液一定显中性
B. 若溶液中 c(NH4+)>c(Cl﹣)>c(OH﹣)>c(H+),则溶液中一定含有 NH4Cl 和 NH3•H2O
C. 若溶液中 c(Cl﹣)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH﹣),则溶液中可能含有 NH4Cl 或可能含有NH4Cl 和 HCl
D. 若溶液中 c(Cl﹣)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH﹣),则溶液中含大量的 NH4Cl 和少量的 HCl
【答案】D
【解析】
【详解】A.溶液中存在电荷守恒,若溶液中 c(NH4 +)=c(Cl﹣),根据电荷守恒得 c(OH﹣)=c(H+),则溶液呈中性,故 A 正确;
B.如果溶液中 c(NH4+)>c(Cl﹣)>c(OH﹣)>c(H+),氯化铵溶液呈酸性,要使混合溶液呈碱性,则氨水过量,所以溶液中的溶质为NH4Cl 和 NH3•H2O,故 B 正确;
C.若溶液中 c(Cl﹣)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH﹣),溶液呈酸性,氯化铵溶液呈酸性,要使溶液呈酸性,氨水和 HCl 可能恰好反应也可能 HCl 过量,所以溶液中可能含有 NH4Cl 或可能含有NH4Cl 和 HCl,故 C 正确;
D.若溶液中c(Cl﹣)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH﹣),溶液中c(H+)>c(NH +)且溶液呈酸性,则溶液中存在大量的 HCl 和少量的 NH4Cl,故D错误。
故选D。
12.下列说法中正确的是( )
A. 25℃时 NH4Cl 溶液的 KW 大于 100℃时 NaCl 溶液的 KW
B. 常温下,pH 均为 5 的醋酸和硫酸铝两种溶液中,由水电离出的氢离子浓度之比为 1:104
C. 根据溶液的 pH 与酸碱性的关系,推出 pH=6.8 的溶液一定显酸性
D. 100℃时,将 pH=2 的盐酸与 pH=12 的 NaOH 溶液等体积混合,溶液显中性
【答案】B
【解析】
【详解】A.水的电离是吸热反应,升高温度离子积常数增大,所以 25℃时 NH4Cl 溶液的 KW 小于 100℃时 NaCl 溶液的 KW,故A 错误;
B.常温下,pH=5 的醋酸溶液中水电离出的 c(H+)=10﹣9 mol/L,硫酸铝溶液中水电离出的 c(H+)=10﹣5mol/L,则由水电离出的氢离子浓度之比为 1:104,故 B 正确;
C.温度未知不能根据溶液的 pH 判断溶液酸碱性,如 100℃时中性溶液 pH=6,则该温度下 pH=6.8的溶液呈碱性,故 C 错误;
D.100℃时,水的离子积常数大于110﹣14,pH=2 的盐酸中 c(H+)=0.01mol/L,pH=12 的 NaOH 溶液中 c(OH﹣)>0.01mol/L,二者等体积混合,碱有剩余,混合溶液呈碱性,故 D 错误。
故选B。
13.25 ℃时,下列说法正确的是
A. pH=12的NaOH溶液中,c(H+)=10-12 mol·L-1,将溶液稀释为原体积的10倍后c(H+)= mol·L-1=10-13 mol·L-1
B. pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,因生成的CH3COONa水解,所以由水电离出的 c(H+)>10-7 mol·L-1
C. pH=2的盐酸、pH=2的醋酸中由水电离出的c(H+)均为10-12 mol·L-1
D. pH=11和pH=13的NaOH溶液等体积混合后,溶液中的c(H+)= mol·L-1
【答案】C
【解析】
【详解】A、NaOH溶液中的H+是由水电离产生的,当稀释时,由于NaOH溶液的浓度发生变化,对H2O电离的抑制程度会改变,水的电离平衡会发生移动,因而将其当成不变的值进行计算是错误的,故A错误;B、CH3COOH电离出的H+即可将NaOH完全中和,而绝大多数的CH3COOH是没电离的,即CH3COOH远远过量,混合溶液呈酸性,对水的电离起抑制作用,故B错误;C、pH=2的盐酸、pH=2的醋酸中c(H+)均为10-2 mol·L-1,再结合水的离子积常数可求出 c(OH-)均为10-12 mol·L-1,由水电离出的c(H+)也均为10-12 mol·L-1,故C正确;D、pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=10-3 mol·L-1,pH=13的NaOH溶液中c(OH-)=10-1 mol·L-1,等体积混合后c(OH-)=≈5×10-2 mol·L-1,再结合离子积常数求得c(H+)=2×10-13 mol·L-1,故D错误。
14. 化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是
A. 氢氧燃料电池在碱性介质中的负极反应式:O2+2H2O+4e一=4OH-
B. 电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为:2C1-一2e一=C12↑
C. 粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为:Cu一2e-=Cu2+
D. 钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:Fe一2e—=Fe2+
【答案】B
【解析】
试题分析:A、氢氧燃料电池中的负极发生氧化反应,所以氢气失去电子,因为电解质为碱性,所以氢气失去电子与氢氧根离子结合生成水,错误;B、电解饱和食盐水时,阳极时氯离子放电生成氯气,正确;C、精炼粗铜时,粗铜应该失去电子进入溶液,所以粗铜做阳极,纯铜作阴极,与电源正极相连的是粗铜,错误;D、钢铁发生电化学腐蚀时,正极发生还原反应,所以时氧气得到电子生成氢氧根离子,错误,答案选B。
考点:考查电化学反应原理的应用,电极反应式书写的判断
15.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6 mol/L,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,下列说法正确的是
A. 上述电解过程中共转移2 mol电子
B. 原混合溶液中c(K+)为2 mol/L
C. 电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol
D. 电解后溶液中c(H+)为2 mol/L
【答案】B
【解析】
试题分析:根据电解池原理,电解池中阴极是阳离子放电,先发生:Cu2++2e—═ Cu,后发生2H++2e—==H2↑;阳极是阴离子放电:4OH—-4e—==O2↑+2H2O;两极共产生气体的物质的量为22.4 L/22.4L/mol=1mol,由于阳极只有氧气产生,且两极转移电子数目相等。依据4OH—-4e—==O2↑+2H2O,产生1mol氧气转移4mol电子,所以在整个电路中共转移电子4mol,A错;依据阴阳两极得失电子数目相等的原则,生成1mol氢气转移2mol电子,而线路中共转移了4mol电子,所以Cu2+得到2mol电子,则消耗1mol Cu2+,所以Cu2+的物质的量为1mol,可知C错误;再推出Cu2+的物质的量浓度为2mol/L,依据溶液显电中性,溶液中阳离子所带总电荷与阴离子所带总电荷相等:c(K+)+2c(Cu2+)==c(NO3-)=6 mol/L,可推知c(K+)="2" mol/L,B正确;根据前面分析,共消耗OH—4mol,消耗H+2mol,所以溶液中的H+物质的量为 2mol,浓度为4mol/L,D错误,选择B。
考点:电解池工作原理、电子转移的计算。
16.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是
已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)
A. 碳棒上发生的电极反应:4OH--4e-==O2↑+2H2O
B. 电解过程中,B室中NaCl的物质的量浓度将不断减小
C. 为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pH
D. 若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变
【答案】B
【解析】
试题分析:由图知,碳棒与电源正极相连是电解池的阳极,电极反应4OH- -4e-=2H2O+O2↑,镀镍铁棒与电源负极相连是电解池的阴极,电极反应Ni2++2e-= Ni。电解过程中为平衡A、C中的电荷,A中的Na+和C中的Cl-分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B中,这使B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大。又因Ni2+在弱酸性溶液中易发生水解;氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度),为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH 。若将图中阳离子膜去掉,由于放电顺序Cl-> OH-,则Cl-移向阳极放电:2Cl-- -2e-= Cl2↑,电解反应总方程式会发生改变。故B错误选B。
考点:电化学基础知识,涉及电解的基本原理、电极方程式的书写等
17.铅蓄电池的示意图如图所示.已知:2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4
下列说法正确的是( )
A. 放电时,N 为负极,其电极反应式为:PbO2+SO42﹣+4H++2e﹣=PbSO4+2H2O
B. 放电时,c(H2SO4)不变,两极的质量增加
C. 充电时,阳极反应式为:PbSO4+2e﹣=Pb+SO42﹣
D. 充电时,若 N 连电源正极,则该极生成 PbO2
【答案】D
【解析】
【详解】A.由铅蓄电池的总反应 PbO2+2H2SO4+Pb═2PbSO4+2H2O 可知,放电时,Pb 被氧化,则 M 应为电池负极反应,电极反应式为:Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4,故 A 错误;
B.放电时,负极反应:Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4,正极上:4H++PbO2+SO42﹣+2e﹣=2H2O+PbSO4,两个电极质量增加,但是反应中硫酸被消耗,浓度减小,故 B 错误;
C.充电时,阳极发生失电子的氧化反应,2H2O+PbSO4﹣2e﹣=4H++PbO2+SO42﹣,故 C 错误;
D.充电时, 若N连电源正极,该极上硫酸铅发生失电子的氧化反应: 2H2O+PbSO4 ﹣ 2e﹣ =4H++PbO2+SO42﹣,该极生成 PbO2,故 D 正确。
故选D。
【点睛】本题考查了原电池和电解池原理,正确判断原电池正负极是解本题关键,充电相当于是放电的逆反应,所以其电极反应式也和相应的原电池中电极反应式是相反的,据此可以进行有关判断。
18.流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动,在电池外部调节电解质溶液,以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示,电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4===CuSO4+PbSO4+2H2O。下列说法不正确的是( )
A. a为负极,b为正极
B. 该电池工作时PbO2电极附近溶液的pH增大
C. a极的电极反应为Cu-2e-===Cu2+
D. 调节电解质溶液的方法是补充CuSO4
【答案】D
【解析】
试题分析:A.根据电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4═CuSO4+PbSO4+2H2O,则铜失电子发生氧化反应为负极,PbO2得电子发生还原反应为正极,所以为负极,b为正极,故A正确;B.PbO2得电子发生还原反应为正极,反应式为:PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O,所以PbO2电极附近溶液的pH增大,故B正确;C.铜失电子发生氧化反应为负极,反应式为:Cu-2e-═Cu2+,故C正确;D.由电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4═CuSO4+PbSO4+2H2O,则调节电解质溶液的方法是补充H2SO4,故D错误;故选D。
【考点定位】考查化学电源新型电池
【名师点晴】根据原电池原理来分析解答,电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4═CuSO4+PbSO4+2H2O,则铜失电子发生氧化反应为负极,反应式为:Cu-2e-═Cu2+,PbO2得电子发生还原反应为正极,反应式为:PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O,据此分析。
19. X、Y、Z、M、N五种金属,有以下化学反应:
(1)水溶液中X+Y2+=X2++Y;
(2)Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑;
(3)M、N为电极,与N盐溶液组成原电池,M电极反应为M-2e-=M2+;
(4)Y可以溶于稀硫酸中,M不被稀硫酸氧化。
则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是
A. M<N<Y<X<Z B. N<M<X<Y<Z
C. N<M<Y<X<Z D. X<Z<N<M<Y
【答案】C
【解析】
试题分析:金属的金属性越强,其单质的还原性越强;在原电池中,一般来说,较活泼金属作负极、较不活泼金属作正极,负极上失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应;在金属活动性顺序表中,位于氢之前的金属能置换出酸中的氢,(1)水溶液中X+Y2+═X2++Y,说明活动性X>Y;(2)Z+2H2O(冷水)═Z(OH)2+H2↑,能与冷水反应生成氢气说明Z金属性活动性很强;(3)M、N为电极,与N盐溶液组成原电池,M电极反应为M-2e-═M2+,M失电子发生氧化反应,则M是负极、N是正极,活动性M>N;(4)Y可以溶于稀硫酸中,M不被稀硫酸氧化,说明活动性Y>M,通过以上分析知,金属活动性顺序N<M<Y<X<Z,故选C。
【考点定位】考查常见金属的活动性顺序及其应用
【名师点晴】本题考查金属活动性强弱顺序判断,为高频考点,利用金属与酸或水反应置换出氢气难易程度、金属最高价氧化物的水化物碱性强弱、金属之间的置换反应等可以判断金属性强弱,注意不能根据失电子多少判断,为易错点。
20.如图所示,杠杆 AB 两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠 杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓 CuSO4 溶液,一段时间后,下列 有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)
A. 杠杆为导体和绝缘体时,均为 A 端高 B 端低
B. 杠杆为导体和绝缘体时,均为 A 端低 B 端高
C. 当杠杆为绝缘体时,A 端低 B 端高;为导体时,A 端高 B 端低
D. 当杠杆为绝缘体时,A 端高 B 端低;为导体时,A 端低 B 端高
【答案】D
【解析】
若为绝缘体,则铁直接和硫酸铜发生置换反应,铜析出附着在铁上,质量增加,所以A端高,B端低。若为导体,则构成原电池,其中铁是负极,铜是正极,铜离子在正极得到电子析出,因此是A端低,B端高。答案选D。
21.下表中,对陈述 I、II 的正确性及两者间有无因果关系的判断都正确的是( )
选项
陈述 I
陈述 II
判断
A
用锌和足量稀硫酸制取氢气时加入硫酸铜溶液
可以制取更多的氢气
I 对、II 对、有
B
用 Mg﹣Al﹣NaOH 构成原电池
Mg 更活泼作负极
I 对、II 对、无
C
AlCl3 是离子化合物
电解熔融的 AlCl3 制取金属铝
I 对、II 对、无
D
石墨常用做电解池的电极
石墨的化学性质稳定且导电性好
I 对、II 对、有
【答案】D
【解析】
A中由于锌和硫酸铜反应,所以产生的氢气偏少,不正确。由于镁和氢氧化钠溶液不反应,而铝能反应,所以铝是负极,B不正确。氯化铝是共价化合物,熔融时不能导电,因此也不能制取铝,C不正确,因此正确的答案选D。
22.如图所示,取一张用饱和的 NaCl 溶液浸湿的 pH 试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现 a 电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色(b电极附近的试纸变化没有表示出来)。则下列说法错误的是( )
A. a电极是阳极
B. a 电极与电源的正极相连
C. 电解过程中水是氧化剂
D. b 电极附近溶液的 pH 变小
【答案】D
【解析】
【详解】a 电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色,说明 a 极产生了 Cl2,氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸有漂白作用,故与电极a接触附近的试纸变为白色,由此判断 a 极与电源的正极相连,即 a 为阳极,电极反应式为:2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑,b 为阴极,电极方程式为 2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣,所以 b 极附近的 pH 增大,电解过程中生成 H2,H 元素化合价降低,则水为氧化剂。综上所述,A、B、C是正确的,D是错误的。
故选D。
23.下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
A. 纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B. 当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用
C. 海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀
D. 可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀
【答案】B
【解析】
【详解】A.发生电化学腐蚀时,金属应不纯,则纯银器主要发生化学腐蚀,故A正确;
B.铁比锡活泼,当镀锡铁制品的镀层破损时,铁易被腐蚀,故B错误;
C.海轮外壳连接锌块,锌为负极,保护外壳不受腐蚀,为牺牲阳极的阴极保护法,故C正确;
D.防止金属被氧化,金属应连接电源的负极,防止金属的腐蚀,故D正确;
综上所述,本题选B。
24.用水稀释 0.1mol/L 氨水时,溶液中随着水量的增加而减小的是( )
A. c(OH﹣)/ c(NH3.H2O) B. c(NH3.H2O)/ c(OH﹣)
C. c(H+)和 c(OH﹣)的乘积 D. OH﹣的物质的量
【答案】B
【解析】
试题分析:A、B.由NH3.H2OOH-+NH4+可知,加水促进电离,则n(NH3.H2O)减少,n(OH-)增大,所以二者的比值减小,故B正确;
C.因加水稀释时,温度不变,则c(H+)和c(OH-)的乘积不变,故C错误;
D.由NH3.H2OOH-+NH4+可知,加水促进电离,OH-的物质的量增大,故D错误;
故选B.
考点:弱电解质的电离平衡
点评:本题考查弱电解质的电离,明确稀释时电离平衡的移动及离子的物质的量、离子的浓度的变化是解答的关键
25. 下表是在相同温度下三种酸的一些数据,下列判断正确的是
酸
HX
HY
HZ
浓度(mol/L)
0.12
0.2
0.9
1
1
电离度
0.25
0.2
0.1
0.3
0.5
电离常数
K1
K2
K3
K4
K5
A.在相同温度,从HX的数据可以说明:弱电解质溶液,浓度越低,电离度越大,且K1>K2>K3=0.01
B.室温时,若在NaZ溶液中加水,则c(Z-)/ [c(HZ)• c(OH-)]的比值变小,若加少量盐酸,则比值变大
C.等物质的量的NaX、NaY和NaZ的混合,c(X-)+c(Y-)-2c(Z-)=2c(HZ)-c(HX)-c(HY),且c(Z-)
D.在相同温度下,K5>K4>K3
【答案】D
【解析】
试题解析:A.相同温度下,同种弱酸的电离常数不随浓度的变化而变化,所以K1=K2=K3,故A错误;B.室温时,若在NaZ溶液中加水、加酸都促进水解,=,二者都为常数,只受温度的影响,故B错误;C.由电离度大小可知酸性HZ>HY>HX,酸越强,水解程度越小,溶液的PH越小,则其pH:NaX>NaY>NaZ,故C错误;D.弱酸的电离度越大,酸越强,则电离常数越大,所以在相同温度下,K5>K4>K3,故D正确.
考点:电离平衡;盐类的水解
二.解答题(共 5 小题)
26.(1)室温下,如果将 0.1molCH3COONa 和 0.05molHCl 全部溶于水,形成混合溶液(假设无损失),_______和________ 两种粒子的物质的量之和等于 0.1mol.
(2)已知某溶液中只有Na+、CH3COO﹣、H+、OH﹣四种离子.某同学推测该溶液中离子浓度可能有如下四种关系:
A.c(Na+)>c(CH3COO﹣)>c(OH﹣)>c(H+) B.c(Na+)>c(CH3COO﹣)>c(H+)>c(OH﹣) C.c(Na+)>c(OH﹣)>c(CH3COO﹣)>c(H+) D.c(CH3COO﹣)>c(Na+)>c(H+)>c(OH﹣)
①若溶液中只溶解了一种溶质,该溶质的名称是_____,上述离子浓度大小关系中正确的是(填序号)_____;
②若上述关系中 D 是正确的,则溶液中溶质的化学式是_____;
③若该溶液由体积相等的醋酸与 NaOH 溶液混合而成,且溶液恰好呈中性,则混合前 c(CH3COOH)
(填“>”“<”“=”,下同)_____c(NaOH),混合后 c(CH3COO﹣)与 c(Na+)的关系是 c(CH3COO﹣)_____ c(Na+).
(3)25℃时,向 0.1mol/L 的醋酸溶液中加入少量的醋酸钠固体,当固体溶解后,测得溶液的 pH 增大,主要原因是_____(填序号)
A.醋酸与醋酸钠发生反应
B.醋酸钠溶液水解显碱性,增加了 c(OH﹣)
C.醋酸钠溶于水电离出醋酸根离子,抑制了醋酸的电离,使 c(OH﹣)减小.
【答案】(1)CH3COO-CH3COOH (2)①醋酸钠 A
② CH3COOH CH3COONa ③> = (3)C
【解析】
试题分析:(1)溶液中含有CH3COO-和 CH3COOH共0.1mol;(2)当溶质为醋酸钠时,CH3COO-水解使溶液呈碱性,离子浓度大小关系为:A;D项溶液呈酸性,且c(CH3COO-)>c(Na+)所以溶质为CH3COOH和CH3COONa;当等体积的醋酸与NaOH混合且溶液呈中性,则应该醋酸过量,所以浓度大于NaOH,由电荷守恒确定:c(CH3COO-)> c(Na+).
考点:物料守恒、离子浓度大小的比较、盐类的水解。
27.水是极弱的电解质,改变温度或加入某些电解质会影响水的电离。请回答下列问题:
(1)纯水在 100℃时,pH=6,该温度下 0.1mol•L﹣1 的 NaOH 溶液中,溶液的 pH=_____。
(2)25℃时,向水中加入少量碳酸钠固体,得到 pH 为 11 的溶液,其水解的离子方程式为_____, 由水电离出的 c(OH﹣)=_____mol•L﹣1。
(3)体积均为 100mL、pH 均为 2 的盐酸与一元酸 HX,加水稀释过程中 pH 与溶液体积的关系如图所示,则 HX 是_____(填“强酸”或“弱酸”),理由是_____。
(4)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的物理量。
化学式
电离常数(25℃)
HCN
K=4.9×10﹣10
CH3COOH
K=1.8×10﹣5
H2CO3
K1=4.3×10﹣7、K2=5.6×10﹣11
①25℃时,等浓度的 NaCN 溶液、Na2CO3 溶液和 CH3COONa 溶液,pH 由大到小的顺序为________(填化学式)。
②25℃时,在 0.5mol/L 的醋酸溶液中由醋酸电离出的 c(H+)约是由水电离出的 c(H+)的_________倍。
【答案】(1)11(2分)(2)CO32-+H2OHCO3-+OH-(2分) 10-3(2分)
(3)弱酸(1分);稀释相同倍数,一元酸HX的pH变化量比HCl的小,说明HX存在电离平衡,故HX为弱酸。(2分) (4)①Na2CO3>NaCN>CH3COONa(2分) ②9×108(2分)
【解析】
试题分析:(1)纯水在100 ℃时,pH=6,这说明该温度下水的离子积常数是10-12,因此该温度下0.1 mol·L-1的NaOH溶液中,氢离子浓度是10-11mol/L,则溶液的pH=11。
(2)25 ℃时,向水中加入少量碳酸钠固体,碳酸根水解,得到pH为11的溶液,则其水解的离子方程式为CO32-+H2OHCO3-+OH-,其中由水电离出的c(OH-)等于溶液中氢氧根离子的浓度,即由水电离出的c(OH-)=10-3mol·L-1。
(3)根据图像可知,稀释相同倍数时,一元酸HX的pH变化量比HCl的小,这说明HX存在电离平衡,因此HX为弱酸。
(4)①电离常数越大酸性越强,酸性越强相应的钠盐越容易水解,溶液的碱性越强。根据表中数据可知酸性强弱顺序为CH3COOH>H2CO3>HCN>HCO3-,所以25 ℃时,等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液和CH3COONa溶液,溶液的pH由大到小的顺序为Na2CO3>NaCN>CH3COONa。
②根据电离常数可知25 ℃时,在0.5 mol/L 的醋酸溶液中氢离子浓度是mol/L,则溶液中氢氧根离子的浓度是×10-11mol/L,因此醋酸溶液中由水电离出的氢离子浓度也是×10-11mol/L,所以由醋酸电离出的c(H+)约是由水电离出的c(H+)的9×108倍。
考点:考查弱电解质的电离、盐类水解等有关应用与计算
28.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。
(1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第_______周期。
(2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119g、20.7g,则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为__________。
(3)研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用,下列叙述正确的是________。
A.降低了反应的活化能 B.增大了反应的速率
C.降低了反应的焓变 D.增大了反应的平衡常数
(4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应,该化学方程式为_________________。
(5)如图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。
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,并与正极反应产物及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4.29gCu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为___________L(标准状况)。
【答案】 (1). 四 (2). 10:1 (3). AB (4). Ag2O+2CuCl=2AgCl+Cu2O (5). c (6). 2Cu2++3OH﹣+Cl﹣=Cu2(OH)3Cl↓ (7). 0.448
【解析】
【分析】
(1)原子核外电子层数与其周期数相等,Cu 原子核外有 4 个电子层,由此判断位置;
(2)Sn、Pb 的物质的量之比=:=1mol:0.1mol=10:1,根据 N=nNA 知,物质的量之比等于其个数之比;
(3)A.催化剂降低了反应的活化能,增大活化分子百分数;
B.催化剂降低了反应的活化能,增大活化分子百分数,增大活化分子之间的碰撞机会;
C.催化剂改变反应路径,但焓变不变;
D.平衡常数只与温度有关;
(4)Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应,则二者相互交换成分生成另外的两种化合物;
(5)①根据图知,氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子,发生吸氧腐蚀,则Cu作负极;
②Cl-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,负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子,所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀;
③n[Cu2(OH)3Cl]==0.02mol,根据转移电子计算氧气物质的量,再根据V=nVm计算体积。
【详解】(1)原子核外电子层数与其周期数相等,Cu 原子核外有 4 个电子层,所以 Cu 元素位于第四周期,
故答案为:四;
(2)Sn、Pb 的物质的量之比=:=1mol:0.1mol=10:1,根据 N=nNA 知,物质的量之比等于其个数之比,所以 Sn、Pb 原子个数之比为 10:1,
故答案为:10:1;
(3)A.催化剂降低了反应的活化能,增大活化分子百分数,故 A 正确;
B.催化剂降低了反应的活化能,增大活化分子百分数,增大活化分子之间的碰撞机会,所以反应速率增大,故 B 正确;
C.催化剂改变反应路径,但焓变不变,故 C 错误;
D.平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,与催化剂无关,故D错误。
故选 AB;
(4)Ag2O 与有害组分 CuCl 发生复分解反应,则二者相互交换成分生成另外的两种化合物,反应方程式为 Ag2O+2CuCl=2AgCl+Cu2O,
故答案为:Ag2O+2CuCl=2AgCl+Cu2O;
(5)①根据图知,氧气得电子生成氢氧根离子、Cu 失电子生成铜离子,发生吸氧腐蚀,则 Cu 作负极,即 c 是负极,
故答案为:c;
②Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物及负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子,所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀,离子方程式为 2Cu2++3OH﹣+Cl﹣=Cu2(OH)3Cl↓,
故答案为:2Cu2++3OH﹣+Cl﹣=Cu2(OH)3Cl↓;
③n[Cu2(OH)3Cl]==0.02mol,根据转移电子守恒可得, n(O2)==0.02mol,
V(O2)=0.02mol×22.4L/mol=0.448L,
故答案为:0.448。
29.某兴趣小组的同学用图所示装置研究有关电化学的问题.当闭合该装置的电键时,观察到电流计的指针发生了偏转.
请回答下列问题:
(1)甲池为______填“原电池”、“电解池”或“电镀池”),通入 CH3OH 电极的电极反应为_____.
(2)乙池中 A(石墨)电极的名称为_____(填“正极”、“负极”或“阴极”、“阳极”),总反应式为_____.
(3)当乙池中 B 极质量增加 5.40g 时,甲池中理论上消耗 O2 的体积为_____mL(标准状况),丙池中_____极析出_____g 铜.
(4)若丙中电极不变,将其溶液换成 NaCl 溶液,电键闭合一段时间后,丙中溶液的 pH 将______________填“增大”、“减小”或“不变”);甲中溶液的 pH 将________________ (填“增大”、“减小”或“不变”).
【答案】 (1). 原电池 (2). CH3OH﹣6e-+8OH-═CO32-+6H2O (3). 阳极 (4). 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 (5). 280 (6). D (7). 1.6 (8). 增大 (9). 减小
【解析】
【分析】
(1)甲池为原电池,燃料在负极失电子发生氧化还原反应在碱溶液中生成碳酸盐,结合电荷守恒写出电极反应;
(2)乙池是电解池,A为阳极,B为阴极,电池中是电解硝酸银溶液生成银、硝酸和氧气;
(3)乙池是电解池结合电子守恒计算消耗氧气的体积,丙为电解池C为阳极,D为阴极,电解氯化铜溶液,铜离子在阴极得到电子析出铜;
(4)甲中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应,反应消耗氢氧根离子,则pH减小,丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,则丙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠,所以溶液的pH增大。
【详解】(1)甲池为原电池,燃料在负极失电子发生氧化还原反应在碱溶液中生成碳酸盐,甲池中通入 CH3OH 电极的电极反应为:CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32-+6H2O,
故答案为:原电池;CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32-+6H2O;
(2)乙池是电解池,A 为阳极,B 为阴极,电池中是电解硝酸银溶液生成银、硝酸和氧气,电池反应为:4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3,
故答案为:阳极;4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3;
(3)当乙池中 B 极质量增加 5.4g 时说明生成 Ag 5.4g ,其物质的量==0.05mol,依据电子守恒计算 4Ag~O2~4e﹣,甲池中理论上消耗 O2 的体积=mol×22.4L/mol=0.28L=280mL;丙为电解池C为阳极,D为阴极,电解氯化铜溶液铜离子在阴极得到电子析出铜,结合电子守恒计算 2Ag~Cu~ 2e﹣,析出铜质量=×64g/mol=1.6g;
故答案为:280;D;1.6;
(4)甲中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应,反应消耗氢氧根离子,则 pH 减小,丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,则丙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠,所以溶液的 pH 增大;
故答案为:增大;减小。
30.下表列出了两种燃煤烟气脱硫方法的原理.
方法Ⅰ:将 SO2 与 I2 反应制 H2SO4 和 HI,同时分解 HI 制 H2 和 I2,I2 循环使用。方法Ⅱ:用 Na2SO4 溶液吸收 SO2,再用离子膜电解法,电解吸收液得到单质硫。
(1)方法Ⅰ中,用 SO2 与碘反应生成 H2SO4 和 HI,SO2 与 I2 反应的物质的量之比为____________;制得的 H2 可用储氢合金转化为 MH,现分别用 NiO(OH)、MH 作正、负极材料,KOH 溶液作电解质,可制得高容量的镍氢电池.电池总反应为:NiO(OH)+MHNi(OH)2+M 则电池放电时, 负极的电极反应式为_____________,充电完成时,Ni(OH)2 全部转化为 NiO (OH).若继续充电将在一个电极产生 O2,O2 扩散到另一电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的电极反应式为____________________
(2)利用如图装置可实现方法Ⅱ的转化
①b 端应连接电源的_____(填“正极”或“负极”).
②用 Na2SO4 溶液代替水吸收烟气中的 SO2 使之转化为 H2SO3,其目的是_____
③电解过程中,阴极的电极反应式为_____.
【答案】 (1). 1:1 (2). MH+OH-﹣e-=M+H2O (3). O2+2H2O+4e-=4OH- (4). 正极 (5). 提高溶液的导电能力,加快电解速率 (6). SO2+4H++4e-=S+2H2O
【解析】
【分析】
(1)依据二氧化硫和碘单质在水溶液中发生氧化还原反应,结合定量关系分析判断;电池放电为原电池反应,负极为失电子发生氧化反应,充电时是原电池,NiO(OH)+MHNi(OH)2+M,放电为原电池,正极发生还原反应,依据电池反应书写电极反应;根据氧气进入另一个电极后所引发的反应来回答;
(2)①用 Na2SO4 溶液吸收 SO2,再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫,依据氢离子移动方向可知,a为阴极,b为阳极;
②用 Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的SO2使之转化为H2SO3,提高溶液导电性;
③电解池中阴极是二氧化硫得到电子生成硫单质。
【详解】(1)用 SO2 与碘反应生成H2SO4 和 HI,反应的化学方程式为:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI,SO2 与 I2 反应的物质的量之比为 1:1;
放电过程是原电池反应,正极发生还原反应,电极反应为:NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH﹣; 负极电极反应为:MH+OH﹣﹣e﹣=M+H2O;
阴极上是氧气发生还原反应,电极反应式为:O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣,
故答案为:1:1;MH+OH﹣﹣e﹣=M+H2O;O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣;
(2)①用 Na2SO4 溶液吸收 SO2,再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫,依据氢离子移动方向可知,a 为阴极,b 为阳极,b 电极链接电源正极;
故答案为:正极;
②用 Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的 SO2 使之转化为 H2SO3,提高溶液导电性,加快电解速率,
故答案为:提高溶液导电性,加快电解速率;
③电解池中阴极是二氧化硫得到电子生成硫单质,电极反应为:SO2+4H++4e-=S+2H2O,
故答案为:SO2+4H++4e-=S+2H2O。
一.选择题(共 25 小题)
1.在25℃时,某稀溶液中由水电离产生的c(OH-)水=10-11mol/L。下列有关该溶液的叙述正确的是
A. 该溶液一定呈酸性
B. 该溶液中的c(H+)肯定等于10-3mol/L
C. 该溶液的pH可能为3,可能为11
D. 该溶液一定呈碱性
【答案】C
【解析】
在25℃时,纯水中水电离产生的c(OH-)水=10-7mol/L,此稀溶液中由水电离产生的c(OH-)水=10-11mol/L,说明水的电离收到了抑制,而酸碱均能抑制水的电离。若为酸溶液,则该溶液中的c(H+)等于10-3mol/L,pH=3;若为碱溶液,则该溶液中的c(H+)=c(H+)水=c(OH-)水=10-11mol/L,pH=11。
A、该溶液可能为酸性溶液,也可能为碱性溶液,故A不正确;
B、该溶液中的c(H+)可能等于10-3mol/L,也可能等于10-11mol/L,故B不正确;
C、该溶液中的c(H+)可能等于10-3mol/L,也可能等于10-11mol/L,所以pH可能为3,可能为11,故C正确;
D、该溶液可能为酸性溶液,也可能为碱性溶液,故D不正确。
考点:考查水的电离平衡及其影响因素
点评:本题考查了水的电离平衡及其影响因素,难度不大。解题的关键是掌握好酸碱对水的电离的影响。
2.室温下,向 10mL 0.1mol/L 醋酸溶液中加水稀释后,下列说法正确的是
A. 溶液中粒子的数目减小
B. 再加入 CH3COONa 固体能促进醋酸的电离
C. 稀释醋酸溶液,溶液中所有离子的浓度均降低
D. 溶液中c(CH3COO-)/[c(CH3COOH)c(OH-)]不变
【答案】D
【解析】
试题分析:A.醋酸是弱电解质,存在电离平衡,稀释促进电离,氢离子、醋酸根和醋酸的浓度降低,氢氧根离子浓度升高,但溶液中粒子的数目增加,A错误;B.再加入CH3COONa固体后醋酸根离子浓度升高,抑制醋酸的电离,B错误;C.稀释醋酸溶液,溶液中除了氢氧根离子的浓度外其余所有离子的浓度均降低,C错误;D.溶液中=,温度不变,常数不变,D正确,答案选D。
【考点定位】本题主要是考查醋酸稀释过程中的有关判断
【名师点晴】该题的关键是明确醋酸的电离特点和稀释对醋酸电离平衡的影响,需要分清楚离子浓度的变化和离子数目的变化不一定是一致的,即要分清楚是溶液体积的影响大还是物质的量的影响大,选项C是易错点。另外选项D注意表达式的变形从得出与常数之间的关系,简化过程。
3.将pH=6的CH3COOH溶液加水稀释1000倍后,溶液中的( )
A. pH=9 B. c(OH-)≈10-5mol·L-1
C. pH≈7 D. c(OH-)<10-7mol·L-1
【答案】C
【解析】
试题分析:将pH=6的CH3COOH溶液加水稀释1000倍后仍然是醋酸溶液,溶液不可能显碱性,只能是接近于中性,即pH≈7,答案选C。
【考点定位】考查pH计算
【名师点晴】在解答该类题目时,首先要认真审题,其次对加水稀释后溶液pH的计算要注意以下细微知识点:(1)对于强酸溶液,每稀释10倍,pH增大1个单位;对于弱酸溶液,每稀释10倍,pH增大不足1个单位。对于强碱溶液,每稀释10倍,pH减小1个单位;对于弱碱溶液,每稀释10倍,pH减小不足1个单位。(2)对于酸溶液无论稀释多少倍,酸溶液的pH不能等于或大于7,只能趋近于7。对于碱溶液无论稀释多少倍,碱溶液的pH不能等于或小于7,只能趋近于7。(3)对于pH相同的强酸和弱酸稀释相同的倍数,强酸的pH变化的幅度大,因为强酸溶液中的H+已完全电离,随着加水稀释,强酸溶液中的H+数(除水电离的以外)不会增多,而弱酸随着加水稀释,电离程度增大,H+数还会增多,故弱酸的pH变化幅度小,强碱和弱碱也是类似原理。
4. 关于某酸的酸式盐NaHY的水溶液的下列叙述中,正确的是
A. 该酸式盐的水溶液一定显酸性
B. 在该盐溶液中,离子浓度为:c(Na+)>c(Y2-)>c(HY-)>c(OH-)>c(H+)
C. 若HY-能水解,水解方程式为:HY-+H2OY2-+H3O+
D. 若HY-能电离,电离方程式为:HY-+H2OY2-+H3O+
【答案】D
【解析】
试题分析:A、NaHY溶液由于Y2-没有指定,常见的有三种情况:①NaHSO4,只电离,不水解;②NaHSO3,其水溶液中HSO3-电离程度大于水解程度,溶液显酸性;③NaHCO3、NaHS,其水溶液中HCO3-、HS-水解程度大于电离程度,溶液显碱性。因Y2-不确定,A错误;B、根据A中分析可知B错误;C、为电离方程式而非水解方程式,水解方程式为HY-+H2OH2Y+OH-,C错误;D、根据C中分析可知D正确,答案选D。
考点:考查酸式盐的有关判断
5.在 25℃时,AgCl 的白色悬浊液中,依次加入等浓度的 KI 溶液和 Na2S 溶液,观察到的现象是先出现黄色沉淀,最终出现黑色沉淀。已知有关物质的溶度积 KSP(25℃)如下:下列错误的是
AgCl
AgI
Ag2S
KSP
1.8×10﹣10
8.51×10﹣16
6.3×10﹣50
A. 沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动
B. 溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀
C. AgCl 固液共存溶液中加少量 0.1mol/LAgNO3,AgCl 溶解度减小,KSP(AgCl)减小
D. 25℃时,饱和 AgCl、AgI、Ag2S 水溶液中,c(Ag﹣)最小的是 Ag2S 饱和溶液
【答案】C
【解析】
【详解】A.沉淀转化的实质就是通过离子反应使一种难溶物质逐渐溶解,同时生成另一种难溶物质的过程,故属于沉淀溶解平衡的移动,故 A 正确;
B.对于相同类型的难溶性盐,一般情况下溶度积大的沉淀较易转化成溶度积小的沉淀,如向 AgCl的白色悬浊液中加入 KI 溶液,可生成 AgI 沉淀,故B正确;
C.溶度积常数只随温度改变,所以 AgCl 固液共存溶液中加少量 0.1mol/LAgNO3,AgCl 溶解度减小,KSP(AgCl)不变,故C错误;
D.Ag2S 与 AgCl 、 AgI 不是同类型沉淀,但是其 Ksp 数量级与 AgCl 和 AgI 相差极大,所以 Ag2S 更难溶,则c(Ag+)最小的是Ag2S 饱和溶液,故 D 正确。
故选C。
【点睛】本题考查难溶电解质的溶解平衡移动,注意把握溶度积常数的影响因素及溶度积常数的应用、沉淀的转化原理。
6.下列关于电解质溶液的叙述正确的是 ( )
A. 常温下,在 pH=7 的醋酸钠和醋酸混合溶液中:c(CH3COO-)>c(Na+)
B. 稀释醋酸溶液,溶液中所有离子的浓度均降低
C. 在 pH=5 的氯化钠和稀硝酸的混合溶液中,c(Na+)=c(Cl-)
D. 0.1 mol·L-1 的硫化钠溶液中,c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
【答案】C
【解析】
常温下pH=7,为中性,氢氧根离子浓度等于氢离子浓度,根据电荷守恒,醋酸根离子浓度等于钠离子浓度,A错;稀释醋酸溶液,溶液中氢氧根离子浓度升高,B错;D中由质子守恒得c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),D错。
7.铁电池是一种新兴的化学电源,总反应方程式:3Zn+2FeO42﹣+8H2O=3Zn(OH)2↓+2Fe(OH)3↓+4OH﹣,其工作示意图如下。下列说法不正确的是( )
A. Zn 极上发生氧化反应
B. 电解质溶液中电子由左侧向右侧转移
C. 正极的电极反应式:FeO42﹣+3e﹣+4H2O=Fe(OH)3+5OH﹣
D. 反应一段时间后,Zn 极质量减少 6.5g,假设反应前后溶液体积不变仍为 100 mL,则 OH﹣浓度约增大了 1.33 mol•L﹣1
【答案】B
【解析】
【详解】A、Zn 为负极,发生氧化反应,故 A 正确;
B、电解质溶液中没有电子定向迁移,故 B 错误;
C、正极发生还原反应,结合总方程式可知,正极反应式为 FeO42﹣+3e﹣+4H2O=Fe(OH)3+5OH﹣, 故 C 正确;
D、据总反应方程式:3Zn+2FeO42﹣+8H2O=3Zn(OH)2↓+2Fe(OH)3↓+4OH﹣可知,每有 3molZn反应生成 4mol 氢氧根离子,6.5gZn 为 0.1mol,生成氢氧根离子的物质的量为0.4/3mol,增大的氢氧根离子的浓度为=1.33 mol•L﹣1,故 D 正确。
故选B。
8.已知 CuS、PbS、HgS 的溶度积分别为 l.3xl0﹣36、9.0x10﹣29、6.4x10﹣23.下列推断不正确的是
A. 向含 Pb2+、Cu2+、Hg2+的浓度均为 0.010 mol•L﹣1 的溶液中通人硫化氢气体,产生沉淀的顺序依次为 PbS、CuS、HgS
B. 在硫化铅悬浊液中滴几滴硝酸铜溶液,会生成硫化铜
C. 在含 Hg2+、Cu2+、Pb2+的溶液中滴加硫化钠溶液,当 c(S2﹣)=0.001 mol•L﹣1 时三种金属离子都完全沉淀
D. 硫化钠是处理废水中含上述金属离子的沉淀剂
【答案】A
【解析】
【详解】A.CuS、PbS、HgS 为相同类型的难溶物,可通过它们的溶度积直接判断溶解度大小,根据题干信息可知,溶解度最小的、最难溶的为 CuS,溶度积最大、最后生成沉淀的为HgS,所以产生沉淀的顺序依次为 CuS、PbS 、HgS,故 A 错误;
B.在硫化铅悬浊液中滴几滴硝酸铜溶液,由于硫化铜的溶度积小于硫化铅,所以硫化铅会转化成更难溶的硫化铜,故B正确;
C.在含 Hg2+、Cu2+、Pb2+的溶液中滴加硫化钠溶液,当 c(S2﹣)=0.001 mol•L﹣1 时,根据三种难溶物的Ksp可以求出c(Hg2+)=6.410﹣20mol•L﹣1、c(Cu2+)=l.3l0﹣33mol•L﹣1、c(Pb2+)=9.010﹣26mol•L﹣1,三种金属离子浓度都小于 1×10﹣5mol/L,所以 Hg2+、Cu2+、Pb2+离子都完全沉淀,故 C 正确;
D.硫化钠能够与 Hg2+、Cu2+、Pb2+离子反应生成难溶物 CuS、PbS、HgS,所以硫化钠是处理废水中含上述金属离子的沉淀剂,故 D 正确。
故选A。
【点睛】本题考查了难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化本质,注意掌握难溶物溶解平衡,能够根据溶度积大小判断难溶程度,明确溶度积越大,溶解度越小。
9.某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如右图所示。据图分析,下列判断错误的是
A. Ksp[Fe(OH)3]< Ksp [Cu(OH)2]
B. Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
C. 加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
D. c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
【答案】C
【解析】
试题分析:A、由b、c两点对应数据可比较出KSP[Fe(OH)3]与KSP[Cu(OH)2]的大小,KSP[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•(OH-)3=c(Fe3+)•(10-12.7)3,KSP[Cu(OH)2]=c(Cu2+)•(OH-)2=c(Cu2+)•(10-9.6)2,因c(Fe3+)=c(Cu2+),故KSP[Fe(OH)3]<KSP[Cu(OH)2],A正确;B、b、c两点分别处在两条的沉淀溶解平衡曲线上,故两点均代表溶液达到饱和,B正确;C、向溶液中加入NH4Cl固体,不会导致溶液中的c(OH-)增大,故不能使溶液由a点变到b点,C错误;D、只要温度不发生改变,溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积(即Kw)就不变。该题中温度条件不变,故c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积相等,D正确,答案选C。
【考点定位】本题主要是考查沉淀溶解平衡、溶度积、pH、水的离子积等
【名师点晴】对图象中的数据进行定量或定性处理,找出数据(或坐标点)之间存在的相互关系;明确坐标点所表达的涵义;对溶度积和水的离子积有正确的理解等是解题关键;根据图象找出可用来比较Fe(OH)3与Cu(OH)2溶度积常数点,可用b、c进行计算;由a点变到b点,pH增大,氯化铵水解呈酸性,不会增大溶液的pH;Kw只与温度有关;注意分析处在曲线上的点与曲线外的点有什么区别,答题时注意灵活应用。
10. 下列说法错误的是
A. 除去MgCl2溶液中少量的FeCl3,可选用MgCO3
B. 等物质的量浓度的(NH4)2SO4溶液和(NH4)2CO3溶液中NH4+的浓度前者大于后者
C. NaHS溶液中,滴入少量CuCl2溶液,产生黑色沉淀,HS-的水解程度增大,pH增大
D. 用饱和氯化铵溶液可以清洗金属表面的锈迹
【答案】C
【解析】
试题分析:A .FeCl3易水解生成氢氧化铁,加入MgCO3,调节溶液的pH,促进铁离子的水解,且不引入新的杂质,A正确;B.碳酸根离子促进铵根离子水解,铵根离子水解程度越大,相同浓度的溶液中铵根离子浓度越小,相同浓度的(NH4)2SO4溶液和(NH4)2CO3溶液中NH4+的浓度前者大于后者,B正确;C.在NaHS溶液中,滴入少量CuCl2溶液,HS-电离出的S2-与Cu2+结合生成CuS沉淀,HS-电离程度增大,pH减小,C错误;D.氯化铵水解显酸性,可以清洗金属表面的锈迹,D正确;故选C。
考点:考查盐类的水解及其应用
11.已知某溶液中只存在 OH﹣、Cl﹣、NH4+、H+四种离子,下列说法不正确的是( )
A. 若溶液中 c(NH4+)=c(Cl﹣),则该溶液一定显中性
B. 若溶液中 c(NH4+)>c(Cl﹣)>c(OH﹣)>c(H+),则溶液中一定含有 NH4Cl 和 NH3•H2O
C. 若溶液中 c(Cl﹣)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH﹣),则溶液中可能含有 NH4Cl 或可能含有NH4Cl 和 HCl
D. 若溶液中 c(Cl﹣)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH﹣),则溶液中含大量的 NH4Cl 和少量的 HCl
【答案】D
【解析】
【详解】A.溶液中存在电荷守恒,若溶液中 c(NH4 +)=c(Cl﹣),根据电荷守恒得 c(OH﹣)=c(H+),则溶液呈中性,故 A 正确;
B.如果溶液中 c(NH4+)>c(Cl﹣)>c(OH﹣)>c(H+),氯化铵溶液呈酸性,要使混合溶液呈碱性,则氨水过量,所以溶液中的溶质为NH4Cl 和 NH3•H2O,故 B 正确;
C.若溶液中 c(Cl﹣)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH﹣),溶液呈酸性,氯化铵溶液呈酸性,要使溶液呈酸性,氨水和 HCl 可能恰好反应也可能 HCl 过量,所以溶液中可能含有 NH4Cl 或可能含有NH4Cl 和 HCl,故 C 正确;
D.若溶液中c(Cl﹣)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH﹣),溶液中c(H+)>c(NH +)且溶液呈酸性,则溶液中存在大量的 HCl 和少量的 NH4Cl,故D错误。
故选D。
12.下列说法中正确的是( )
A. 25℃时 NH4Cl 溶液的 KW 大于 100℃时 NaCl 溶液的 KW
B. 常温下,pH 均为 5 的醋酸和硫酸铝两种溶液中,由水电离出的氢离子浓度之比为 1:104
C. 根据溶液的 pH 与酸碱性的关系,推出 pH=6.8 的溶液一定显酸性
D. 100℃时,将 pH=2 的盐酸与 pH=12 的 NaOH 溶液等体积混合,溶液显中性
【答案】B
【解析】
【详解】A.水的电离是吸热反应,升高温度离子积常数增大,所以 25℃时 NH4Cl 溶液的 KW 小于 100℃时 NaCl 溶液的 KW,故A 错误;
B.常温下,pH=5 的醋酸溶液中水电离出的 c(H+)=10﹣9 mol/L,硫酸铝溶液中水电离出的 c(H+)=10﹣5mol/L,则由水电离出的氢离子浓度之比为 1:104,故 B 正确;
C.温度未知不能根据溶液的 pH 判断溶液酸碱性,如 100℃时中性溶液 pH=6,则该温度下 pH=6.8的溶液呈碱性,故 C 错误;
D.100℃时,水的离子积常数大于110﹣14,pH=2 的盐酸中 c(H+)=0.01mol/L,pH=12 的 NaOH 溶液中 c(OH﹣)>0.01mol/L,二者等体积混合,碱有剩余,混合溶液呈碱性,故 D 错误。
故选B。
13.25 ℃时,下列说法正确的是
A. pH=12的NaOH溶液中,c(H+)=10-12 mol·L-1,将溶液稀释为原体积的10倍后c(H+)= mol·L-1=10-13 mol·L-1
B. pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,因生成的CH3COONa水解,所以由水电离出的 c(H+)>10-7 mol·L-1
C. pH=2的盐酸、pH=2的醋酸中由水电离出的c(H+)均为10-12 mol·L-1
D. pH=11和pH=13的NaOH溶液等体积混合后,溶液中的c(H+)= mol·L-1
【答案】C
【解析】
【详解】A、NaOH溶液中的H+是由水电离产生的,当稀释时,由于NaOH溶液的浓度发生变化,对H2O电离的抑制程度会改变,水的电离平衡会发生移动,因而将其当成不变的值进行计算是错误的,故A错误;B、CH3COOH电离出的H+即可将NaOH完全中和,而绝大多数的CH3COOH是没电离的,即CH3COOH远远过量,混合溶液呈酸性,对水的电离起抑制作用,故B错误;C、pH=2的盐酸、pH=2的醋酸中c(H+)均为10-2 mol·L-1,再结合水的离子积常数可求出 c(OH-)均为10-12 mol·L-1,由水电离出的c(H+)也均为10-12 mol·L-1,故C正确;D、pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=10-3 mol·L-1,pH=13的NaOH溶液中c(OH-)=10-1 mol·L-1,等体积混合后c(OH-)=≈5×10-2 mol·L-1,再结合离子积常数求得c(H+)=2×10-13 mol·L-1,故D错误。
14. 化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是
A. 氢氧燃料电池在碱性介质中的负极反应式:O2+2H2O+4e一=4OH-
B. 电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为:2C1-一2e一=C12↑
C. 粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为:Cu一2e-=Cu2+
D. 钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:Fe一2e—=Fe2+
【答案】B
【解析】
试题分析:A、氢氧燃料电池中的负极发生氧化反应,所以氢气失去电子,因为电解质为碱性,所以氢气失去电子与氢氧根离子结合生成水,错误;B、电解饱和食盐水时,阳极时氯离子放电生成氯气,正确;C、精炼粗铜时,粗铜应该失去电子进入溶液,所以粗铜做阳极,纯铜作阴极,与电源正极相连的是粗铜,错误;D、钢铁发生电化学腐蚀时,正极发生还原反应,所以时氧气得到电子生成氢氧根离子,错误,答案选B。
考点:考查电化学反应原理的应用,电极反应式书写的判断
15.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6 mol/L,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,下列说法正确的是
A. 上述电解过程中共转移2 mol电子
B. 原混合溶液中c(K+)为2 mol/L
C. 电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol
D. 电解后溶液中c(H+)为2 mol/L
【答案】B
【解析】
试题分析:根据电解池原理,电解池中阴极是阳离子放电,先发生:Cu2++2e—═ Cu,后发生2H++2e—==H2↑;阳极是阴离子放电:4OH—-4e—==O2↑+2H2O;两极共产生气体的物质的量为22.4 L/22.4L/mol=1mol,由于阳极只有氧气产生,且两极转移电子数目相等。依据4OH—-4e—==O2↑+2H2O,产生1mol氧气转移4mol电子,所以在整个电路中共转移电子4mol,A错;依据阴阳两极得失电子数目相等的原则,生成1mol氢气转移2mol电子,而线路中共转移了4mol电子,所以Cu2+得到2mol电子,则消耗1mol Cu2+,所以Cu2+的物质的量为1mol,可知C错误;再推出Cu2+的物质的量浓度为2mol/L,依据溶液显电中性,溶液中阳离子所带总电荷与阴离子所带总电荷相等:c(K+)+2c(Cu2+)==c(NO3-)=6 mol/L,可推知c(K+)="2" mol/L,B正确;根据前面分析,共消耗OH—4mol,消耗H+2mol,所以溶液中的H+物质的量为 2mol,浓度为4mol/L,D错误,选择B。
考点:电解池工作原理、电子转移的计算。
16.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是
已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)
A. 碳棒上发生的电极反应:4OH--4e-==O2↑+2H2O
B. 电解过程中,B室中NaCl的物质的量浓度将不断减小
C. 为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pH
D. 若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变
【答案】B
【解析】
试题分析:由图知,碳棒与电源正极相连是电解池的阳极,电极反应4OH- -4e-=2H2O+O2↑,镀镍铁棒与电源负极相连是电解池的阴极,电极反应Ni2++2e-= Ni。电解过程中为平衡A、C中的电荷,A中的Na+和C中的Cl-分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B中,这使B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大。又因Ni2+在弱酸性溶液中易发生水解;氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度),为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH 。若将图中阳离子膜去掉,由于放电顺序Cl-> OH-,则Cl-移向阳极放电:2Cl-- -2e-= Cl2↑,电解反应总方程式会发生改变。故B错误选B。
考点:电化学基础知识,涉及电解的基本原理、电极方程式的书写等
17.铅蓄电池的示意图如图所示.已知:2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4
下列说法正确的是( )
A. 放电时,N 为负极,其电极反应式为:PbO2+SO42﹣+4H++2e﹣=PbSO4+2H2O
B. 放电时,c(H2SO4)不变,两极的质量增加
C. 充电时,阳极反应式为:PbSO4+2e﹣=Pb+SO42﹣
D. 充电时,若 N 连电源正极,则该极生成 PbO2
【答案】D
【解析】
【详解】A.由铅蓄电池的总反应 PbO2+2H2SO4+Pb═2PbSO4+2H2O 可知,放电时,Pb 被氧化,则 M 应为电池负极反应,电极反应式为:Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4,故 A 错误;
B.放电时,负极反应:Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4,正极上:4H++PbO2+SO42﹣+2e﹣=2H2O+PbSO4,两个电极质量增加,但是反应中硫酸被消耗,浓度减小,故 B 错误;
C.充电时,阳极发生失电子的氧化反应,2H2O+PbSO4﹣2e﹣=4H++PbO2+SO42﹣,故 C 错误;
D.充电时, 若N连电源正极,该极上硫酸铅发生失电子的氧化反应: 2H2O+PbSO4 ﹣ 2e﹣ =4H++PbO2+SO42﹣,该极生成 PbO2,故 D 正确。
故选D。
【点睛】本题考查了原电池和电解池原理,正确判断原电池正负极是解本题关键,充电相当于是放电的逆反应,所以其电极反应式也和相应的原电池中电极反应式是相反的,据此可以进行有关判断。
18.流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动,在电池外部调节电解质溶液,以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示,电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4===CuSO4+PbSO4+2H2O。下列说法不正确的是( )
A. a为负极,b为正极
B. 该电池工作时PbO2电极附近溶液的pH增大
C. a极的电极反应为Cu-2e-===Cu2+
D. 调节电解质溶液的方法是补充CuSO4
【答案】D
【解析】
试题分析:A.根据电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4═CuSO4+PbSO4+2H2O,则铜失电子发生氧化反应为负极,PbO2得电子发生还原反应为正极,所以为负极,b为正极,故A正确;B.PbO2得电子发生还原反应为正极,反应式为:PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O,所以PbO2电极附近溶液的pH增大,故B正确;C.铜失电子发生氧化反应为负极,反应式为:Cu-2e-═Cu2+,故C正确;D.由电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4═CuSO4+PbSO4+2H2O,则调节电解质溶液的方法是补充H2SO4,故D错误;故选D。
【考点定位】考查化学电源新型电池
【名师点晴】根据原电池原理来分析解答,电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4═CuSO4+PbSO4+2H2O,则铜失电子发生氧化反应为负极,反应式为:Cu-2e-═Cu2+,PbO2得电子发生还原反应为正极,反应式为:PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O,据此分析。
19. X、Y、Z、M、N五种金属,有以下化学反应:
(1)水溶液中X+Y2+=X2++Y;
(2)Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑;
(3)M、N为电极,与N盐溶液组成原电池,M电极反应为M-2e-=M2+;
(4)Y可以溶于稀硫酸中,M不被稀硫酸氧化。
则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是
A. M<N<Y<X<Z B. N<M<X<Y<Z
C. N<M<Y<X<Z D. X<Z<N<M<Y
【答案】C
【解析】
试题分析:金属的金属性越强,其单质的还原性越强;在原电池中,一般来说,较活泼金属作负极、较不活泼金属作正极,负极上失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应;在金属活动性顺序表中,位于氢之前的金属能置换出酸中的氢,(1)水溶液中X+Y2+═X2++Y,说明活动性X>Y;(2)Z+2H2O(冷水)═Z(OH)2+H2↑,能与冷水反应生成氢气说明Z金属性活动性很强;(3)M、N为电极,与N盐溶液组成原电池,M电极反应为M-2e-═M2+,M失电子发生氧化反应,则M是负极、N是正极,活动性M>N;(4)Y可以溶于稀硫酸中,M不被稀硫酸氧化,说明活动性Y>M,通过以上分析知,金属活动性顺序N<M<Y<X<Z,故选C。
【考点定位】考查常见金属的活动性顺序及其应用
【名师点晴】本题考查金属活动性强弱顺序判断,为高频考点,利用金属与酸或水反应置换出氢气难易程度、金属最高价氧化物的水化物碱性强弱、金属之间的置换反应等可以判断金属性强弱,注意不能根据失电子多少判断,为易错点。
20.如图所示,杠杆 AB 两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠 杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓 CuSO4 溶液,一段时间后,下列 有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)
A. 杠杆为导体和绝缘体时,均为 A 端高 B 端低
B. 杠杆为导体和绝缘体时,均为 A 端低 B 端高
C. 当杠杆为绝缘体时,A 端低 B 端高;为导体时,A 端高 B 端低
D. 当杠杆为绝缘体时,A 端高 B 端低;为导体时,A 端低 B 端高
【答案】D
【解析】
若为绝缘体,则铁直接和硫酸铜发生置换反应,铜析出附着在铁上,质量增加,所以A端高,B端低。若为导体,则构成原电池,其中铁是负极,铜是正极,铜离子在正极得到电子析出,因此是A端低,B端高。答案选D。
21.下表中,对陈述 I、II 的正确性及两者间有无因果关系的判断都正确的是( )
选项
陈述 I
陈述 II
判断
A
用锌和足量稀硫酸制取氢气时加入硫酸铜溶液
可以制取更多的氢气
I 对、II 对、有
B
用 Mg﹣Al﹣NaOH 构成原电池
Mg 更活泼作负极
I 对、II 对、无
C
AlCl3 是离子化合物
电解熔融的 AlCl3 制取金属铝
I 对、II 对、无
D
石墨常用做电解池的电极
石墨的化学性质稳定且导电性好
I 对、II 对、有
【答案】D
【解析】
A中由于锌和硫酸铜反应,所以产生的氢气偏少,不正确。由于镁和氢氧化钠溶液不反应,而铝能反应,所以铝是负极,B不正确。氯化铝是共价化合物,熔融时不能导电,因此也不能制取铝,C不正确,因此正确的答案选D。
22.如图所示,取一张用饱和的 NaCl 溶液浸湿的 pH 试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现 a 电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色(b电极附近的试纸变化没有表示出来)。则下列说法错误的是( )
A. a电极是阳极
B. a 电极与电源的正极相连
C. 电解过程中水是氧化剂
D. b 电极附近溶液的 pH 变小
【答案】D
【解析】
【详解】a 电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色,说明 a 极产生了 Cl2,氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸有漂白作用,故与电极a接触附近的试纸变为白色,由此判断 a 极与电源的正极相连,即 a 为阳极,电极反应式为:2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑,b 为阴极,电极方程式为 2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣,所以 b 极附近的 pH 增大,电解过程中生成 H2,H 元素化合价降低,则水为氧化剂。综上所述,A、B、C是正确的,D是错误的。
故选D。
23.下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
A. 纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B. 当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用
C. 海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀
D. 可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀
【答案】B
【解析】
【详解】A.发生电化学腐蚀时,金属应不纯,则纯银器主要发生化学腐蚀,故A正确;
B.铁比锡活泼,当镀锡铁制品的镀层破损时,铁易被腐蚀,故B错误;
C.海轮外壳连接锌块,锌为负极,保护外壳不受腐蚀,为牺牲阳极的阴极保护法,故C正确;
D.防止金属被氧化,金属应连接电源的负极,防止金属的腐蚀,故D正确;
综上所述,本题选B。
24.用水稀释 0.1mol/L 氨水时,溶液中随着水量的增加而减小的是( )
A. c(OH﹣)/ c(NH3.H2O) B. c(NH3.H2O)/ c(OH﹣)
C. c(H+)和 c(OH﹣)的乘积 D. OH﹣的物质的量
【答案】B
【解析】
试题分析:A、B.由NH3.H2OOH-+NH4+可知,加水促进电离,则n(NH3.H2O)减少,n(OH-)增大,所以二者的比值减小,故B正确;
C.因加水稀释时,温度不变,则c(H+)和c(OH-)的乘积不变,故C错误;
D.由NH3.H2OOH-+NH4+可知,加水促进电离,OH-的物质的量增大,故D错误;
故选B.
考点:弱电解质的电离平衡
点评:本题考查弱电解质的电离,明确稀释时电离平衡的移动及离子的物质的量、离子的浓度的变化是解答的关键
25. 下表是在相同温度下三种酸的一些数据,下列判断正确的是
酸
HX
HY
HZ
浓度(mol/L)
0.12
0.2
0.9
1
1
电离度
0.25
0.2
0.1
0.3
0.5
电离常数
K1
K2
K3
K4
K5
A.在相同温度,从HX的数据可以说明:弱电解质溶液,浓度越低,电离度越大,且K1>K2>K3=0.01
B.室温时,若在NaZ溶液中加水,则c(Z-)/ [c(HZ)• c(OH-)]的比值变小,若加少量盐酸,则比值变大
C.等物质的量的NaX、NaY和NaZ的混合,c(X-)+c(Y-)-2c(Z-)=2c(HZ)-c(HX)-c(HY),且c(Z-)
【答案】D
【解析】
试题解析:A.相同温度下,同种弱酸的电离常数不随浓度的变化而变化,所以K1=K2=K3,故A错误;B.室温时,若在NaZ溶液中加水、加酸都促进水解,=,二者都为常数,只受温度的影响,故B错误;C.由电离度大小可知酸性HZ>HY>HX,酸越强,水解程度越小,溶液的PH越小,则其pH:NaX>NaY>NaZ,故C错误;D.弱酸的电离度越大,酸越强,则电离常数越大,所以在相同温度下,K5>K4>K3,故D正确.
考点:电离平衡;盐类的水解
二.解答题(共 5 小题)
26.(1)室温下,如果将 0.1molCH3COONa 和 0.05molHCl 全部溶于水,形成混合溶液(假设无损失),_______和________ 两种粒子的物质的量之和等于 0.1mol.
(2)已知某溶液中只有Na+、CH3COO﹣、H+、OH﹣四种离子.某同学推测该溶液中离子浓度可能有如下四种关系:
A.c(Na+)>c(CH3COO﹣)>c(OH﹣)>c(H+) B.c(Na+)>c(CH3COO﹣)>c(H+)>c(OH﹣) C.c(Na+)>c(OH﹣)>c(CH3COO﹣)>c(H+) D.c(CH3COO﹣)>c(Na+)>c(H+)>c(OH﹣)
①若溶液中只溶解了一种溶质,该溶质的名称是_____,上述离子浓度大小关系中正确的是(填序号)_____;
②若上述关系中 D 是正确的,则溶液中溶质的化学式是_____;
③若该溶液由体积相等的醋酸与 NaOH 溶液混合而成,且溶液恰好呈中性,则混合前 c(CH3COOH)
(填“>”“<”“=”,下同)_____c(NaOH),混合后 c(CH3COO﹣)与 c(Na+)的关系是 c(CH3COO﹣)_____ c(Na+).
(3)25℃时,向 0.1mol/L 的醋酸溶液中加入少量的醋酸钠固体,当固体溶解后,测得溶液的 pH 增大,主要原因是_____(填序号)
A.醋酸与醋酸钠发生反应
B.醋酸钠溶液水解显碱性,增加了 c(OH﹣)
C.醋酸钠溶于水电离出醋酸根离子,抑制了醋酸的电离,使 c(OH﹣)减小.
【答案】(1)CH3COO-CH3COOH (2)①醋酸钠 A
② CH3COOH CH3COONa ③> = (3)C
【解析】
试题分析:(1)溶液中含有CH3COO-和 CH3COOH共0.1mol;(2)当溶质为醋酸钠时,CH3COO-水解使溶液呈碱性,离子浓度大小关系为:A;D项溶液呈酸性,且c(CH3COO-)>c(Na+)所以溶质为CH3COOH和CH3COONa;当等体积的醋酸与NaOH混合且溶液呈中性,则应该醋酸过量,所以浓度大于NaOH,由电荷守恒确定:c(CH3COO-)> c(Na+).
考点:物料守恒、离子浓度大小的比较、盐类的水解。
27.水是极弱的电解质,改变温度或加入某些电解质会影响水的电离。请回答下列问题:
(1)纯水在 100℃时,pH=6,该温度下 0.1mol•L﹣1 的 NaOH 溶液中,溶液的 pH=_____。
(2)25℃时,向水中加入少量碳酸钠固体,得到 pH 为 11 的溶液,其水解的离子方程式为_____, 由水电离出的 c(OH﹣)=_____mol•L﹣1。
(3)体积均为 100mL、pH 均为 2 的盐酸与一元酸 HX,加水稀释过程中 pH 与溶液体积的关系如图所示,则 HX 是_____(填“强酸”或“弱酸”),理由是_____。
(4)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的物理量。
化学式
电离常数(25℃)
HCN
K=4.9×10﹣10
CH3COOH
K=1.8×10﹣5
H2CO3
K1=4.3×10﹣7、K2=5.6×10﹣11
①25℃时,等浓度的 NaCN 溶液、Na2CO3 溶液和 CH3COONa 溶液,pH 由大到小的顺序为________(填化学式)。
②25℃时,在 0.5mol/L 的醋酸溶液中由醋酸电离出的 c(H+)约是由水电离出的 c(H+)的_________倍。
【答案】(1)11(2分)(2)CO32-+H2OHCO3-+OH-(2分) 10-3(2分)
(3)弱酸(1分);稀释相同倍数,一元酸HX的pH变化量比HCl的小,说明HX存在电离平衡,故HX为弱酸。(2分) (4)①Na2CO3>NaCN>CH3COONa(2分) ②9×108(2分)
【解析】
试题分析:(1)纯水在100 ℃时,pH=6,这说明该温度下水的离子积常数是10-12,因此该温度下0.1 mol·L-1的NaOH溶液中,氢离子浓度是10-11mol/L,则溶液的pH=11。
(2)25 ℃时,向水中加入少量碳酸钠固体,碳酸根水解,得到pH为11的溶液,则其水解的离子方程式为CO32-+H2OHCO3-+OH-,其中由水电离出的c(OH-)等于溶液中氢氧根离子的浓度,即由水电离出的c(OH-)=10-3mol·L-1。
(3)根据图像可知,稀释相同倍数时,一元酸HX的pH变化量比HCl的小,这说明HX存在电离平衡,因此HX为弱酸。
(4)①电离常数越大酸性越强,酸性越强相应的钠盐越容易水解,溶液的碱性越强。根据表中数据可知酸性强弱顺序为CH3COOH>H2CO3>HCN>HCO3-,所以25 ℃时,等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液和CH3COONa溶液,溶液的pH由大到小的顺序为Na2CO3>NaCN>CH3COONa。
②根据电离常数可知25 ℃时,在0.5 mol/L 的醋酸溶液中氢离子浓度是mol/L,则溶液中氢氧根离子的浓度是×10-11mol/L,因此醋酸溶液中由水电离出的氢离子浓度也是×10-11mol/L,所以由醋酸电离出的c(H+)约是由水电离出的c(H+)的9×108倍。
考点:考查弱电解质的电离、盐类水解等有关应用与计算
28.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。
(1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第_______周期。
(2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119g、20.7g,则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为__________。
(3)研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用,下列叙述正确的是________。
A.降低了反应的活化能 B.增大了反应的速率
C.降低了反应的焓变 D.增大了反应的平衡常数
(4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应,该化学方程式为_________________。
(5)如图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。
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,并与正极反应产物及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4.29gCu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为___________L(标准状况)。
【答案】 (1). 四 (2). 10:1 (3). AB (4). Ag2O+2CuCl=2AgCl+Cu2O (5). c (6). 2Cu2++3OH﹣+Cl﹣=Cu2(OH)3Cl↓ (7). 0.448
【解析】
【分析】
(1)原子核外电子层数与其周期数相等,Cu 原子核外有 4 个电子层,由此判断位置;
(2)Sn、Pb 的物质的量之比=:=1mol:0.1mol=10:1,根据 N=nNA 知,物质的量之比等于其个数之比;
(3)A.催化剂降低了反应的活化能,增大活化分子百分数;
B.催化剂降低了反应的活化能,增大活化分子百分数,增大活化分子之间的碰撞机会;
C.催化剂改变反应路径,但焓变不变;
D.平衡常数只与温度有关;
(4)Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应,则二者相互交换成分生成另外的两种化合物;
(5)①根据图知,氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子,发生吸氧腐蚀,则Cu作负极;
②Cl-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,负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子,所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀;
③n[Cu2(OH)3Cl]==0.02mol,根据转移电子计算氧气物质的量,再根据V=nVm计算体积。
【详解】(1)原子核外电子层数与其周期数相等,Cu 原子核外有 4 个电子层,所以 Cu 元素位于第四周期,
故答案为:四;
(2)Sn、Pb 的物质的量之比=:=1mol:0.1mol=10:1,根据 N=nNA 知,物质的量之比等于其个数之比,所以 Sn、Pb 原子个数之比为 10:1,
故答案为:10:1;
(3)A.催化剂降低了反应的活化能,增大活化分子百分数,故 A 正确;
B.催化剂降低了反应的活化能,增大活化分子百分数,增大活化分子之间的碰撞机会,所以反应速率增大,故 B 正确;
C.催化剂改变反应路径,但焓变不变,故 C 错误;
D.平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,与催化剂无关,故D错误。
故选 AB;
(4)Ag2O 与有害组分 CuCl 发生复分解反应,则二者相互交换成分生成另外的两种化合物,反应方程式为 Ag2O+2CuCl=2AgCl+Cu2O,
故答案为:Ag2O+2CuCl=2AgCl+Cu2O;
(5)①根据图知,氧气得电子生成氢氧根离子、Cu 失电子生成铜离子,发生吸氧腐蚀,则 Cu 作负极,即 c 是负极,
故答案为:c;
②Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物及负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子,所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀,离子方程式为 2Cu2++3OH﹣+Cl﹣=Cu2(OH)3Cl↓,
故答案为:2Cu2++3OH﹣+Cl﹣=Cu2(OH)3Cl↓;
③n[Cu2(OH)3Cl]==0.02mol,根据转移电子守恒可得, n(O2)==0.02mol,
V(O2)=0.02mol×22.4L/mol=0.448L,
故答案为:0.448。
29.某兴趣小组的同学用图所示装置研究有关电化学的问题.当闭合该装置的电键时,观察到电流计的指针发生了偏转.
请回答下列问题:
(1)甲池为______填“原电池”、“电解池”或“电镀池”),通入 CH3OH 电极的电极反应为_____.
(2)乙池中 A(石墨)电极的名称为_____(填“正极”、“负极”或“阴极”、“阳极”),总反应式为_____.
(3)当乙池中 B 极质量增加 5.40g 时,甲池中理论上消耗 O2 的体积为_____mL(标准状况),丙池中_____极析出_____g 铜.
(4)若丙中电极不变,将其溶液换成 NaCl 溶液,电键闭合一段时间后,丙中溶液的 pH 将______________填“增大”、“减小”或“不变”);甲中溶液的 pH 将________________ (填“增大”、“减小”或“不变”).
【答案】 (1). 原电池 (2). CH3OH﹣6e-+8OH-═CO32-+6H2O (3). 阳极 (4). 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 (5). 280 (6). D (7). 1.6 (8). 增大 (9). 减小
【解析】
【分析】
(1)甲池为原电池,燃料在负极失电子发生氧化还原反应在碱溶液中生成碳酸盐,结合电荷守恒写出电极反应;
(2)乙池是电解池,A为阳极,B为阴极,电池中是电解硝酸银溶液生成银、硝酸和氧气;
(3)乙池是电解池结合电子守恒计算消耗氧气的体积,丙为电解池C为阳极,D为阴极,电解氯化铜溶液,铜离子在阴极得到电子析出铜;
(4)甲中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应,反应消耗氢氧根离子,则pH减小,丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,则丙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠,所以溶液的pH增大。
【详解】(1)甲池为原电池,燃料在负极失电子发生氧化还原反应在碱溶液中生成碳酸盐,甲池中通入 CH3OH 电极的电极反应为:CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32-+6H2O,
故答案为:原电池;CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32-+6H2O;
(2)乙池是电解池,A 为阳极,B 为阴极,电池中是电解硝酸银溶液生成银、硝酸和氧气,电池反应为:4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3,
故答案为:阳极;4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3;
(3)当乙池中 B 极质量增加 5.4g 时说明生成 Ag 5.4g ,其物质的量==0.05mol,依据电子守恒计算 4Ag~O2~4e﹣,甲池中理论上消耗 O2 的体积=mol×22.4L/mol=0.28L=280mL;丙为电解池C为阳极,D为阴极,电解氯化铜溶液铜离子在阴极得到电子析出铜,结合电子守恒计算 2Ag~Cu~ 2e﹣,析出铜质量=×64g/mol=1.6g;
故答案为:280;D;1.6;
(4)甲中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应,反应消耗氢氧根离子,则 pH 减小,丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,则丙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠,所以溶液的 pH 增大;
故答案为:增大;减小。
30.下表列出了两种燃煤烟气脱硫方法的原理.
方法Ⅰ:将 SO2 与 I2 反应制 H2SO4 和 HI,同时分解 HI 制 H2 和 I2,I2 循环使用。方法Ⅱ:用 Na2SO4 溶液吸收 SO2,再用离子膜电解法,电解吸收液得到单质硫。
(1)方法Ⅰ中,用 SO2 与碘反应生成 H2SO4 和 HI,SO2 与 I2 反应的物质的量之比为____________;制得的 H2 可用储氢合金转化为 MH,现分别用 NiO(OH)、MH 作正、负极材料,KOH 溶液作电解质,可制得高容量的镍氢电池.电池总反应为:NiO(OH)+MHNi(OH)2+M 则电池放电时, 负极的电极反应式为_____________,充电完成时,Ni(OH)2 全部转化为 NiO (OH).若继续充电将在一个电极产生 O2,O2 扩散到另一电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的电极反应式为____________________
(2)利用如图装置可实现方法Ⅱ的转化
①b 端应连接电源的_____(填“正极”或“负极”).
②用 Na2SO4 溶液代替水吸收烟气中的 SO2 使之转化为 H2SO3,其目的是_____
③电解过程中,阴极的电极反应式为_____.
【答案】 (1). 1:1 (2). MH+OH-﹣e-=M+H2O (3). O2+2H2O+4e-=4OH- (4). 正极 (5). 提高溶液的导电能力,加快电解速率 (6). SO2+4H++4e-=S+2H2O
【解析】
【分析】
(1)依据二氧化硫和碘单质在水溶液中发生氧化还原反应,结合定量关系分析判断;电池放电为原电池反应,负极为失电子发生氧化反应,充电时是原电池,NiO(OH)+MHNi(OH)2+M,放电为原电池,正极发生还原反应,依据电池反应书写电极反应;根据氧气进入另一个电极后所引发的反应来回答;
(2)①用 Na2SO4 溶液吸收 SO2,再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫,依据氢离子移动方向可知,a为阴极,b为阳极;
②用 Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的SO2使之转化为H2SO3,提高溶液导电性;
③电解池中阴极是二氧化硫得到电子生成硫单质。
【详解】(1)用 SO2 与碘反应生成H2SO4 和 HI,反应的化学方程式为:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI,SO2 与 I2 反应的物质的量之比为 1:1;
放电过程是原电池反应,正极发生还原反应,电极反应为:NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH﹣; 负极电极反应为:MH+OH﹣﹣e﹣=M+H2O;
阴极上是氧气发生还原反应,电极反应式为:O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣,
故答案为:1:1;MH+OH﹣﹣e﹣=M+H2O;O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣;
(2)①用 Na2SO4 溶液吸收 SO2,再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫,依据氢离子移动方向可知,a 为阴极,b 为阳极,b 电极链接电源正极;
故答案为:正极;
②用 Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的 SO2 使之转化为 H2SO3,提高溶液导电性,加快电解速率,
故答案为:提高溶液导电性,加快电解速率;
③电解池中阴极是二氧化硫得到电子生成硫单质,电极反应为:SO2+4H++4e-=S+2H2O,
故答案为:SO2+4H++4e-=S+2H2O。
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