高中化学电解池Word下载.docx
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(2)某种铅酸蓄电池具有廉价、长寿命、大容量的特点,它使用的电解质是可溶性的甲基磺酸铅,电池的工作原理:
Pb+PbO2+4H+
2Pb2++2H2O
放电时,正极的电极反应式为_________;
充电时,Pb电极应该连接在外接电饭的___(填“正极”或“负极”)。
(3)乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料,工业生产乙醇(CH3CH2OH)的一种反应原理为:
2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=-256.1kJ/mol
己知:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol
以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇,其热化学方程式为:
___________。
(4)饮用水中的NO3-主要来自NH4+。
已知在微生物作用的条件下,NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。
两步反应的能量变化示意图如下:
试写出1molNH4+(aq)全部氧化成NO3-(aq)的热化学方程式:
____________。
3、(4分)电解饱和食盐水可以产生氯气、氢气和氢氧化钠,氯气与石灰乳反应可制漂白粉:
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式,若为氧化还原反应则用单线桥标出电子转移的方向和数目_______________。
(2)若电解饱和食盐水时消耗NaCl58.5g,试计算理论上最多可得到氯气的体积(标准状况)为多少__________?
(3)若将1mol氯气通入石灰乳中,理论上可得到Ca(ClO)2的质量是多少_______?
4、(4分)海水中含有大量的氯化镁,从海水中提取镁的生产流程如下图所示:
回答下列问题:
(1)在海水中加入氧化钙生成氢氧化镁的化学方程式_______________________。
操作①的名称________。
(2)加入试剂①,反应的离子方程式为___________________。
(3)操作②的名称__________。
(4)经操作③最终可得金属镁,该反应的化学方程式是________________。
5、(4分)某实验的实验装置如图所示,回答下列有关该实验的问题。
(1)该实验所用的石墨棒须经过预处理;
先经高温火焰灼烧到红热,再迅速浸入冷水中。
这种预处理的目的是:
_________________________--__。
(2)要使发光二极管发亮,实验时的操作顺序是:
先关闭S1,打开S2,电解一段时间后,再打开S1,关闭S2,请写出整个实验过程中的能量转化形式_____
(3)写出下列操作时的电极反应式,并注明电极名称:
①按下开关S1:
C1附近发生2H2O+2e—=H2↑+2OH-的电极反应
②断开开关S1,迅速按下开关S2:
(提示:
此时C1附近溶液显碱性,C2附近溶液显酸性)C2____,_____
6、(4分)能源是人类生活和社会发展的基础,研究化学反应中的能量变化,有助于更好地利用化学反应为生产和生活服务。
(1)天然气和可燃冰(mCH4·
nH2O)既是高效洁净的能源,也是重要的化工原料,
①甲烷分子的空间构型为__________,可燃冰(mCH4·
nH2O)属于________晶体。
②已知25℃、101kPa时,1g甲烷完全燃烧生成液态水放出55.65kJ热量,则该条件下反应
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的△H=______kJ·
mol-1
(2)用甲烷-氧气碱性(KOH溶液)燃料电池作电源,电解CuCl2溶液。
反应装置如下图所示:
①b电极名称为___________,d电极的电极反应式为_________。
②假设CuCl2溶液足量,当某电极上析出3.2g金属Cu时,理论上燃料电池消耗氧气在标准状况下的体积是______mL。
(3)在相同条件下,下面各组热化学方程式中,△H1<
△H2的是________。
(填字母)
A组:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H12H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2
B组:
S(g)+O2(g)=SO2(g)△H1S(s)+O2(g)=SO2(g)△H2
C组:
C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H1C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2
D组:
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H12CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2
(4)25℃,10lkPa条件下,14gN2和3gH2应生成NH3的能量变化如下图所示:
①x=1127;
②25℃101kPa下,N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H=-92kJ·
mol-1。
则y=___________。
(5)金属材料的腐蚀是人类面临的严重问题,金属的防腐对节约能源、保护环境起着十分重要的作用。
下列三个装置中,铁被腐蚀速率由快到慢的顺序为_________(填字母)。
7、(4分)
(1)工业上利用N2和H2合成NH3,NH3又可以进一步制备联氨(N2H4)等。
8、(4分)利用化学反应可以为人类提供能源,也可用来解决环境问题。
(1)已知某些化学键的键能数据如下:
H-H
O=O
O-H
键能kJ·
495
463
①写出H2与O2反应生成水蒸气的热化学方程式____________;
②利用该反应设计成燃料电池,已知该电池每发1kW·
h电能生成360g水蒸气,则该电池的能量转化率为_____%(结果保留三位有效数字)。
(2)三室式电渗析法可以处理含K2SO4的废水,原理如图所示,两极均为惰性电极,ab为阳离子交换膜,cd为阴离子交换膜。
①阴极区的pH______(填“升高”或“降低”)
;
②阳极发生的电极反应式为__________;
③当电路中通过1
mol电子的电量时,阴极上生成气体的体积为_____L(标准状况)。
9、(4分)铁、铝等金属单质及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应,由下列物质冶炼相应金属单质时采用电解法的是_________。
a.Fe2O3b.NaClc.Cu2Sd.Al2O3
(2)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。
为防止金属Fe被腐蚀,可以采用上述_______(填装置序号)装置原理进行防护;
装置③中总反应的离子方程式为______________________________________________。
(3)利用甲醇(CH3OH)、氧气组成燃料电池,电解质溶液为碱性,电池工作时负极反应式为_____________。
(4)氨气也可作为燃料电池的燃料源制成高效率无污染的燃料电池系统,总反应式为:
(未配平),写出此碱性燃料电池的负极反应式:
_______。
(5)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。
与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为_________________________。
(6)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率高无污染,多用于航天航空。
如图所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e-=2O2-),d电极上的电极反应式为_____________________。
10、(4分)目前流通的第五套人民币硬币材料分别为:
1元硬币为铜芯镀镍合金,5角硬币为铜芯镀铜合金,1角硬币为硬铝合金.请回答:
(题目中的百分含量均为质量分数)
(1)钢是含碳量为0.03%~2%的________(填物质类别名称).
(2)如图所示的装置中,甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的溶液,电极及溶液如下表所示:
电极
a
b
c
d
e
f
石墨
铜
钢
溶液
NaCl溶液
CuSO4溶液
通电后电极a上可产生能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体.
①上述装置中M极为直流电源的________极(填“正”或“负”),电极b上发生的电极反应式为________。
②若在钢币上镀铜,应选择_________烧杯(填“乙”或“丙”),当电极a上生成标准状况下气体2240mL时,理论上可在电极________(填字母)上镀铜________g.
(3)工业上以铝土矿(主要成分Al2O3•nH2O,含少量的氧化铁和石英等杂质)为原料生产铝.为除去铝土矿样品中氧化铁和石英杂质,要将粉碎、筛选后的铝土矿样品溶解在足量的氢氧化钠溶液中处理,请写出有关反应的离子方程式________.
(4)已知硬铝中含Cu:
2.2%~5%、Mg:
0.2%~3%、Mn:
0.3%~1.5%、Si:
0.5%,其余是Al.1角硬币单枚质量为2.20克,若想制得1角硬币1百万枚,理论上至少需要含Al2O390%的铝土矿约________吨(小数点后保留一位数字).
二、单选题(本题共计20小题,共计100分)
11、(5分)下列叙述中,正确的是()
A.钢铁腐蚀的负极反应为:
Fe-3e-=Fe3+
B.Mg-Al及NaOH溶液构成的原电池中负极材料为Mg
C.无隔膜电解饱和NaCl溶液所得产物之一是“84”消毒液中的有效成分NaClO
D.H2-O2燃料电池中电解液为H2SO4,则正极反应式为:
O2+4e-=2O2-
12、(5分)粗铜中一般含有锌、铁、银、金等杂质。
在下图所示的装置中,甲池的总反应方程式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O。
接通电路一段时间后,纯Cu电极质量增加了3.2g。
在此过程中,下列说法正确的是
A.乙池中CuSO4溶液的浓度不变
B.甲池中理论上消耗标准状况下空气的体积是2.8L(空气中O2体积分数以20%计算)
C.甲池是电能转化为化学能的装置,乙池是化学能转化为电能的装置
D.甲池通入CH3OH一极的电极反应为:
CH3OH-6e-+2H2O=CO32-+8H+
13、(5分)(题文)500mLNaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6mol·
L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到气体22.4L(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是()
A.原混合溶液中c(Na+)=6mol·
L-1B.电解后溶液中c(H+)=4mol·
L-1
C.上述电解过程中共转移8mol电子D.电解后得到的Cu的物质的量为2mol
14、(5分)下列图示与对应的叙述相符的是()
A.图甲表示某吸热反应在无催化剂(a)和有催化剂(b)时反应的能量变化
B.图乙表示常温下,0.1mol/LNaOH溶液滴定20.00mL0.1mol/L醋酸溶液的滴定曲线
C.图丙表示某可逆反应的反应速率随时间的变化关系,t0时刻改变的条件是使用了催化剂
D.图丁表示一定质量冰醋酸加水稀释过程中、溶液导电能力变化曲线,且醋酸电离程度:
a<
b<
15、(5分)全钒液流电池工作原理如图所示。
在电解质溶液中发生的电池总反应为:
VO2+(蓝色)+H2O+V3+(紫色)
VO2+(黄色)+V2+(绿色)+2H+。
下列说法正确的是()
A.当电池无法放电时,只要更换电解质溶液,不用外接电源进行充电就可正常工作
B.放电时,负极反应为VO2++2H++e-=VO2++H2O
C.放电时,正极附近溶液由紫色变绿色
D.放电过程中,正极附近溶液的pH变小
16、(5分)按如图甲装置进行实验,若乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量,下列叙述不正确的是()
A.E表示生成铜的物质的量
B.E表示反应消耗水的物质的量
C.F表示反应生成氧气的物质的量
D.F表示生成硫酸的物质的量
17、(5分)关于下列各装置图的叙述中,不正确的是
A.用装置①精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液
B.装置②为原电池,总反应是:
Fe+2Fe3+=3Fe2+
C.图③所示柱形图,纵坐标表示第二周期元素最高正价随原子序数的变化
D.图④所示曲线,表示该反应是放热反应
18、(5分)利用石墨电极电解1mol/L氯化钠溶液,并收集阳极气体检验其成分。
已知:
O2能使酸性的淀粉KI溶液变蓝,不能使中性的淀粉KI溶液变蓝。
实验:
①将气体通入中性的淀粉KI溶液中,溶液变蓝。
②用足量NaOH溶液充分洗气,气体体积减少,将剩余气体通入中性的淀粉KI溶液中,溶液颜色不变,再向溶液中滴加2滴H2SO4溶液,溶液变蓝。
③向酸性的淀粉KI溶液中通入空气,溶液颜色不变。
下列对实验现象的解释或推测不合理的是()
A.根据实验现象可以判断电解时阳极的电极反应式为:
2Cl-—2e-
Cl2↑
B.根据实验可以得出反应物的浓度和溶液的pH会影响物质的氧化性
C.根据实验可以得出中性条件下,氧化性Cl2>O2
D.NaOH溶液洗气时发生反应的离子方程式为:
2OH-+Cl2
Cl-+ClO-+H2O
19、(5分)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。
下列说法正确的是()
A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时,H+从a极区向b极区迁移
C.每生成1molO2,约有29gCO2被还原
D.a电极的反应为:
3CO2+18H+-18e-===C3H8O+5H2O
20、(5分)石灰石是许多工业的原料之一,但制取下列物质不需用石灰石的是()
A.制漂白粉B.炼铁C.制生石灰D.制烧碱
21、(5分)下列说法正确的是()
A.用惰性电极电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液的pH不变
B.用惰性电极电解稀NaOH溶液,要消耗OH-,故溶液的pH减小
C.用惰性电极电解Na2SO4溶液,在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为2∶1
D.原电池是将电能转化为化学能的装置
22、(5分)下列说法正确的是()
A.H2O2具有强氧化性可用于杀菌消毒
B.热的碳酸钠溶液去污能力强,所以蒸干碳酸钠溶液得到NaOH固体
C.在铜的电解精炼过程中,若转移1mol电子,则阳极溶解32gCu
D.油脂在酸性条件下易水解,可用于制作肥皂
23、(5分)工业上采用的一种污水处理方法如下:
保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3.Fe(OH)3具有吸附性,可吸附污物而沉积下来,有净化水的作用.阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用.某科研小组用该原理处理污水,设计装置如图所示.下列说法正确的是()
A.为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时,循环的物质A为CO2
B.甲装置中阴极的反应为Fe﹣2e﹣═Fe2+
C.为了增加污水的导电能力,应向污水中如入适量的NaOH溶液
D.当乙装置中有1.6gCH4参加反应,则C电极理论上生成气体在标准状况下为4.48L
24、(5分)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是一种强还原剂。
工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠,原理装置如图所示,下列说法正确的是()
A.N电极应该接电源的负极
B.装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜
C.H2SO4溶液浓度a%等于b%
D.M电极的电极反应式为:
2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O
25、(5分)下列说法不正确的是()
A.在接触室里用98.3%的浓硫酸吸收SO3,目的是防止形成酸雾便于SO3吸收完全
B.工业制玻璃和炼铁过程中都要加入石灰石,目的是除去杂质二氧化硅
C.工业制备和提纯硅的三步化学反应都是氧化还原反应
D.氯碱工业得到的产品可以用来制盐酸
26、(5分)最近我国科学家设计了一种
协同转化装置,实现对天然气中
和
的高效去除。
示意图如右所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:
()
①
②
该装置工作时,下列叙述错误的是()
A.阴极的电极反应:
B.协同转化总反应:
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用
取代
,溶液需为酸性
27、(5分)按如图甲装置进行实验,若乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量,下列叙述不正确的是()
28、(5分)按下图的装置进行实验,若图中x轴表示阴极的电子的量,则y轴可能表示()
A.Cu2+物质的量浓度B.Fe棒的质量C.C棒的质量D.Cl-物质的量浓度
29、(5分)用铂作电极电解某金属氯化物MCln的水溶液,当阳极产生amol气体时,阴极析出mg金属,则金属的相对原子质量是()
A.
B.
C.
D.
30、(5分)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:
Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),
下列说法错误的是()
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池工作时,电子由负极通过外电路流向正极
C.电池正极的电极反应式为:
2MnO2(s)+H2O
(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)
D.外电路中每通过0.4mol电子,锌的质量理论上减小6.5g
1、(4分)
【答案】
(1)H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)△H=-183kJ/mol
(2)CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OCu2++2e-===Cu0.56L
(3)2I-+2H2O=I2+H2↑+2OH-O2+4e-+4H+=2H2O4OH--4e-=O2↑+2H2O
【解析】
(1)根据方程式:
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);
ΔH=E(反应物)-E(生成物)=436+243-2×
431=-183kJ/mol,热化学方程式为:
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=-183kJ/mol。
(2)①该燃料电池中,负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。
②将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuCl2溶液中,铁棒接甲烷燃料电池负极,石墨棒接该电池正极,所以铁棒为阴极,电极反应式:
Cu2++2e-===Cu,
电解CuCl2溶液时,阴极上铜离子得电子生成铜,其电子来源于甲烷失去的电子
根据CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,Cu2++2e-===Cu则有CH4-8e--4Cu关系,故石墨棒增加了6.4克是Cu的质量,则消耗CH4的体积在标准状况下为(6.4g╳22.4L/mol)÷
(64g/mol╳4)=0.56L。
(3)①闭合K2、断开K1,则构成电解池。
A、B两极产生的气体体积之比为2:
1,所以气体分别是氢气和氧气。
则A是阴极,B是阳极。
所以m是阳极,n是阴极,y是电源的负极,x是电源的正极,D是阳极,C是阴极。
丙为用碘化钾溶液润湿的滤纸电解时离子方程式:
2I-+2H2O=I2+H2↑+2OH-
②甲池中A、B极均部分被气体包围,此时,当闭合K1,断开K2时,甲池形成原电池,A极为原电池的负极,B极为正极,发生氧化反应,在酸性环境中电极反应式为:
O2+4e-+4H+=2H2O。
乙池形成电解池,C极的电极为阳极,OH-在阳极放电生成O2,电极反应式为:
4OH--4e-=O2↑+2H2O
2、(4分)
【答案】
2NH3-2e-+O2-=N2H4+H2OPbO2+2e-+4H+=Pb2++2H2O负极2CO2(g)+6H2(g)=C2H5OH(g)+3H2O(g)△H=