原电池电解池经典习题Word文档格式.doc
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②已知某一氧化还原反应为:
CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O;
其中氧化反应的半反应可写为:
CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O,则还原反应的半反应可写为
解:
①根据化合价的变化判断,Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O中,氧化剂是NO3-,发生还原反应,NO3-失去3个电子生成NO;
还原剂是Fe,发生氧化反应,Fe失去3个电子生成Fe3+,电子转移数是3,故答案为:
Fe-3e-=Fe3+;
4H++NO3-+3e-=NO↑+2H2O
②两个半反应相加得总反应,所以一个半反应等于总反应减另一个半反应;
总反应为CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O;
一个半反应为CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O;
总反应(CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O)减半反应(CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O)得
2O2+8e-+4H2O=8OH-;
故答案为:
2O2+8e-+4H2O=8OH-
充电
放电
2、镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛的应用.电解质溶液为KOH溶液,电池反应为:
Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,下列有关镍镉电池的说法正确的是( )
A.放电时电池内部OH-向正极移动
B.放电时正极附近溶液的pH减少
C.充电时阳极反应为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-
D.充电时与直流电源正极相连的电极上发生Ni(OH)2转化为NiO(OH)的反应
A、放电时是原电池的工作原理,原电池工作时,电解质中的阴离子OH-向负极移动,故A错误;
B、放电时是原电池的工作原理,原电池工作时,正极上发生得电子得还原反应,即NiO(OH)+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-,所以正极附近溶液的pH增大,故B错误;
C、充电时是电解池的工作原理,电解池中,阳极发生失电子的氧化反应,即发生Ni(OH)2转化为NiO(OH)的反应,故C错误;
D、充电时是电解池的工作原理,电解池中,与直流电源正极相连的电极是阳极,阳极发生失电子的氧化反应,即即发生Ni(OH)2转化为NiO(OH)的反应,故D正确.
故选D.
3.铅蓄电池在现代生活中具有广泛的应用.已知铅蓄电池的电解质溶液为H2SO4溶液,其充电、放电按下式进行:
Pb+PbO2+2H2SO4放电充电2PbSO4+2H2O,有关该电池的说法正确的是( )
A.充电时化学能转化为电能
B.放电时溶液中的H+向负极移动
C.充电时电池的正极与电源的正极相连
D.放电时负极反应:
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
A、蓄电池充电时,属于电解池的工作原理,电解池是将电能转化为化学能的装置,故A错误;
B、蓄电池放电时,相当于原电池的工作原理,原电池中电解质里的阳离子移向正极,即放电时溶液中的H+向正极移动,故B错误;
C、蓄电池的正极即二氧化铅电极在放电时应该被还原,发生还原反应,在充电时,电源的正极相连的电极是阳极,也发生失电子的氧化反应,而这正好是相反的两个过程,即充电时电池的正极与电源的正极相连,故C正确;
D、放电时相当于原电池的工作原理,原电池的负极发生失电子的氧化反应,即Pb+SO42--2e-=PbSO4,故D错误.
故选C.
4.铁、铜及其化合物在生活、生产中有广泛应用.请回答下列问题:
(1)黄铁矿(FeS2,其中S为-1价)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料.其中一个反应为3FeS2+8O2 高温 6SO2+Fe3O4,氧化产物为,若有3mol FeS2参加反应,转移电子的物质的量为.
(2)与明矾相似,硫酸铁也可用作净水剂.某自来水厂用氯气和绿矾(FeSO4•7H2O)一起净水,其原理为(用离子方程式表示).
(3)①钢铁的电化腐蚀简单示意图如右,将该图稍作修改 即可成为钢铁电化学防护的简单示意图,请在右图虚线框内作出修改,并用箭头标出电子流动方向.
②写出修改前的钢铁吸氧腐蚀石墨电极的电极反应式.
(4)高铁酸钾(K2FeO4)可用作净水剂,也可用于制造高铁电池.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压.高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
该电池放电时正极反应式为.
用该电池电解100mL 1mol•L-1的AgNO3溶液,当电路中通过0.1mol 电子时,被电解溶液的pH为(溶液体积变化忽略不计).
(5)氧化亚铜是一种半导体材料,常用作制造整流器的材料,还可以用于光照条件下水分解的催化剂和农作物的杀菌剂.
用右图装置可制得氧化亚铜,试写出阳极的电极反应式.
(1)反应3FeS2+8O2高温Fe3O4+6SO2,前后各元素化合价的变化情况如下:
Fe:
+2→+3,化合价升高;
S:
-1→+4,化合价升高;
O:
0→-2,化合价降低;
因此,在反应中FeS2还原剂,O2是氧化剂,Fe2O3既是氧化产物也是还原产物,SO2既是氧化产物也是还原产物,在上述反应中共转移32个电子,有3molFeS2参加反应,转移电子的物质的量为32mol;
SO2、Fe3O4、32mol;
(2)因氯气能将Fe2+氧化成Fe3+,以及Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体可以净水,故答案为:
Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+;
(3)①根据牺牲阳极的阴极保护法可知:
需要保护的金属作阴极,如图所表示:
②吸氧腐蚀的正极的电极反应为:
O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:
O2+2H2O+4e-=4OH-;
(4)负极的电极反应:
3Zn+6OH-=3Zn(OH)2,正极的电极反应:
2FeO42-+8H2O+6e-=2Fe(OH)3+10OH-,
2FeO42-+8H2O+6e-=2Fe(OH)3+10OH-;
阳极的电极反应:
40H--4e-=2H20+O2↑
0.1mol0.1mol
所以产生的H+的物质的量为0.1mol,其物质的量浓度为1mol/L,所以PH=0,故答案为:
0;
(5)铜作阳极,生成了Cu2O,阳极的电极反应式:
2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O,故答案为:
2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O.
5.航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点.氢-氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应式可表示为2H2+O2=2H2O.酸式燃料电池的电解质是酸,其负极反应可表示为:
,则其正极反应式可表示为:
;
放电一段时间后电解质溶液的pH将(填“变大、变小、不变”)碱式氢-氧燃料电池中的电解质是碱,其正极反应式为:
O2+2H2O+4e-=4OH-,则其负极反应可表示为:
.
(1)该反应中氢气失电子被氧化,氢气失电子生成氢离子,所以电极反应式为2H2-4e-═4H+
②氧气得电子被还原,氧气得电子和溶液中的氢离子生成水,所以电极反应式为O2+4H++4e-═2H2O;
③随着反应的进行,生成的水越来越多,溶质硫酸的量不变,所以导致溶液的浓度降低,所以溶液的PH值增大.故答案为:
O2+4H++4e-═2H2O;
变大.
(2)①该反应中氢气失电子被氧化,氢气失电子生成氢离子,氢离子和溶液中的氢氧根离子生成水,所以电极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O.
②氧气得电子被还原,氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,所以电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-.故答案为:
2H2+4OH--4e-=4H2O.
6.Ⅰ、电解原理在化学工业中有广泛应用.图表示一个电解池,装有电解液c;
A、B是两块电极板,通过导线与直流电源相连.
(1)若A、B都是惰性电极,c是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时向U型管两边各滴入几滴酚酞试液,试判断
①a是极(填“正”或“负”);
②B电极上的电极反应式为,
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液c选用CuSO4溶液,则B电极的材料是,电极反应式为.
(3)用惰性电极电解CuSO4溶液.若阴极上析出Cu的质量为3.2g,则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为;
Ⅱ、设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对21世纪最富有挑战性的课题之一.最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一电极通入汽油蒸气,电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-离子.回答如下问题:
(1)以庚烷(C7H16)代表汽油,这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是:
(2)这个电池的负极发生的反应是:
;
正极发生的反应是;
固体电解质里的O2-向(填“正”或“负”)极移动(1分)
7、电解原理在化学工业中有广泛应用。
如图表示一个电解池,装有电解液c;
A、B分别是两块电极板,通过导线与直流电源相连。
(1)若A、B都是惰性电极,电解质溶液c是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在U型管两边各滴入几滴酚酞试液,试判断
①a是极(填“正”或“负”),B是极(填“阴”或“阳”);
②A电极上的电极反应式为,
B电极上的电极反应式为;
③检验A电极产物的方法是。
(2)如用电解法精炼粗铜,电解液c选用CuSO4溶液,则
①A电极的材料是,电极反应式为