1.空气中供我们呼吸的气体是
A.氧气 B.氮气 C.水蒸气 D.稀有气体
0.004 mol 0.128 g
得M=64.
答案:(1)正 氧化 (2)阳 氧气 阴 氢气
(3)4OH--4e-===O2↑+2H2O
(4)开始时C、D两极气体体积比为1∶3,10分钟时约为1∶2,说明开始时氧气溶解于溶液中
(5)不变 (6)64 g/mol
22.(12分)如图,p、q为直流电源两极,A为+2价金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D产生气泡.试回答:
(1)p为________极,A极发生了________反应.
(2)C为_______极,试管里收集到的气体是________;D为_______极,试管里收集到的气体是________.
(3)C极的电极方程式是____________________________________________.
(4)在电解过程中,测得的C、D两极上产生的气体的实验数据如下:
时间(min) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
阴极生成气体 体积(cm3) |
6 |
12 |
20 |
29 |
39 |
49 |
59 |
69 |
79 |
89 |
阳极生成气体 |
2 |
4 |
7 |
11 |
16 |
21 |
26 |
31 |
36 |
41 |
体积(cm3) |
仔细分析以上实验数据,请说出可能的原因是_____________________________
____________________________________________________________________.
(5)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”).
(6)当电路中通过0.004 mol电子时,B电极上沉积金属X为0.128 g,则此金属的摩尔质量为________.
解析:(1)接通电源,X沉积于B极,说明B为阴极,则A为阳极,故(1)中q为负极,p为正极,A上发生氧化反应.
(2)H2SO4电解池中,C为阳极,C试管内得O2,D为阴极,此试管内得H2.
(4)C、D两极所得O2、H2体积比应该为1∶2,但实验数据由1∶3随时间变化而增大,到达10分钟时约为1∶2,因为开始O2溶解于溶液中.
(5)A极:X-2e-===X2+.
B极:X2++2e-===X,两极附近pH不变.
(6)设X的摩尔质量为M g/mol,则
X2++ 2e- === X
2 mol M g
21.(8分)(2009·海南高考)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器.该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2.电池的总反应可表示为:4Li+2SOCl2 ===4LiCl +S +SO2.
请回答下列问题:
(1)电池的负极材料为__________,发生的电极反应为__________________;
(2)电池正极发生的电极反应为_____________________________________;
(3)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成.如果把少量水滴到SOCl2中,实验现象是___________________________________,
反应的化学方程式为________________________________________________
________________________________________________________________________;
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析:分析反应的化合价变化,可得Li为还原剂,SOCl2为氧化剂.
(1)负极材料为Li(还原剂),电极反应为Li-e-=== Li+.
(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到:2SOCl2+ 4 e-=== 4Cl-+ S + SO2.
(3)题中给出有碱液吸收时的产物,则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl,所以SOCl2与水反应的现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成.
(4)因为构成电池的两个主要成分中Li能和氧气、水反应,SOCl2也与水反应.
答案:(1)锂 Li-e-===Li+
(2)2SOCl2+4e-===4Cl-+S+SO2
(3)出现白雾,有刺激性气体生成
SOCl2+H2O===SO2↑+2HCl↑
(4)锂是活泼金属,易与H2O、O2反应;SOCl2也可与水反应
20.(9分)观察图A、B、C,回答下列问题:
(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里,可观察到锌片上有气泡,再平行插入一块铜片,可观察到铜片____________(填“有”或“没有”)气泡产生.再用导线把锌片和铜片连接起来(见图A),组成一个原电池,负极为________,正极的电极反应式为__________________________________________________________.
(2)如果烧杯中最初装入的是2 mol/L 500 mL的稀硫酸溶液,构成铜锌原电池(见图B,假设产生的气体没有损失),当在标准状况下收集到11.2 L 的氢气时,则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为(溶液体积变化忽略不计)__________、__________.
(3)如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接,插入氯化钠溶液中(见图C),放置数天后,主要发生__________________________________________________
电化学腐蚀,写出正极的电极反应式________________________________.
(4)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池,废电池必须进行集中处理的问题已被提到议事日程,其最主要原因是________.
A.回收利用电池外壳的金属
B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源的污染
C.防止电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D.回收其中的石墨电极
解析:铁跟碳相连接插入食盐水中,由于食盐水显中性,且食盐水必定会溶解有少量氧气,所以会发生吸氧腐蚀.
答案:(1)没有 锌
2H++2e-===H2↑
(2)c(H2SO4)=1 mol/L
c(ZnSO4)=1 mol/L
(3)吸氧 O2+2H2O+4e-===4OH-
(4)B
19.(9分)(2009·山东高考)Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液.
(1)该电池的负极材料是________.电池工作时,电子流向________(填“正极”或“负极”).
(2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是___________________________________________________________________.欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的________(填代号).
a.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3·H2O
(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液.阴极的电极反应式是__________________________________________________________
________________________________________________________________________.若电解电路中
通过2 mol电子,MnO2的理论产量为________g.
解析:(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极:Zn-2e-===Zn2+;电池工作时,电子是从负极流向正极.
(2)Zn与Cu2+发生氧化还原反应,生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池,加快反应速率,从而加快Zn的腐蚀.
(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极:2H++2e-===H2↑;每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子,故每通过2 mol电子,理论上生成1 mol MnO2,质量为87 g.
答案:(1)Zn(或锌) 正极
(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
(3)2H++2e-===H2↑ 87
18.(8分)在如图所示的装置中,若通入直流电5 min时,铜电极质量增加2.16 g,试回答:
(1)电源电极X名称为______________.
(2)pH变化:A__________,B__________,C_______________.
(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)通电5 min时,B中共收集224 mL气体(标准状况),溶液体积为200 mL.则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为______________(设电解前后溶液体积无变化).
(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后,溶液的pH为____________(设电解前后溶液体积无变化).
解析:(1)C装置的铜电极质量增加,说明铜极上有金属析出,即溶液中的银离子被还原生成银单质,故铜极为阴极,由此可确定X极为负极.
(2)A装置电解KCl溶液,生成氢气、氯气和氢氧化钾.B装置生成Cu、O2和H2SO4,溶液中氢离子浓度增大.C装置阴极析出银单质,阳极上的银失去电子变成银离子,理论上溶液的物质的量浓度不变.
(3)B装置两极上电子转移的数目与C装置中转移的电子数目相同.C装置中转移的电子为=0.02 mol.经判断,B装置两极上的反应为:
阴极:Cu2++2e-===Cu,2H++2e-===H2↑
阳极:4OH--4e-===O2↑+2H2O
根据题意可得:
2n(H2)+2n(Cu)=4n(O2)=0.02 mol,
n(H2)+n(O2)=,
解得n(Cu)=0.005 mol,CuSO4溶液的物质的量浓度为:0.005 mol/0.2 L=0.025 mol/L
(4)A装置的反应为:
2KCl+2H2O2KOH+H2↑+Cl2↑
即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等,为0.02 mol.
c(OH-)==0.1 mol/L,
故pH=13.
答案:(1)负极 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol/L
(4)13
17.(6分)某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性,他们提出了以下两种方案.请你帮助他们完成有关实验项目:
方案Ⅰ:有人提出将大小相等的铁片和铜片,分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中,观察产生气泡的快慢,据此确定它们的活动性.该原理的离子方程式为
________________________________________________________________________.
方案Ⅱ:有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池,以确定它们的活动性.试在下面的方框内画出原电池装置图,标出原电池的电极材料和电解质溶液,并写出电极反应式.
正极反应式:____________________________________________________.
负极反应式:_________________________________________________________.
方案Ⅲ:结合你所学的知识,帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同):______________________,用离子方程式表示其反应原理:_____________________________________________________________.
解析:方案Ⅰ:铁与酸反应而铜与酸不反应.
Fe+2H+===Fe2++H2↑
方案Ⅱ:设计原电池时以铁、铜为电极,电解质溶液应能与电极反应,实验现象应比较明显.
方案Ⅲ:设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同,且现象明显,操作简单.
答案:Ⅰ:Fe+2H+===Fe2++H2↑
Ⅱ:
正极:2H++2e-===H2↑
负极:Fe-2e-===Fe2+
Ⅲ:将铁片置于CuSO4溶液中,一段时间后观察Fe表面是否有金属铜析出
Fe+Cu2+===Fe2++Cu
16.LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠.已知该电池放电时的电极反应式为:正极FePO4+Li++e-===LiFePO4,负极Li-e-===Li+.下列说法中正确的是 ( )
A.充电时的总反应为FePO4+Li===LiFePO4
B.充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连
C.放电时电池内部Li+向负极移动
D.放电时,在正极上是Li+得电子被还原
解析:放电时,+3价铁在正极得电子被还原为+2价铁,Li在负极失电子生成Li+,Li+向正极移动,C、D不正确.充电时的总反应为LiFePO4===FePO4+Li,A不正确.电池的正极在充电时作阳极,与外接电源的正极相连,B正确.
答案:B
15.(2010·威海模拟)按如图所示装置进行下列不同的操作,其中不正确
的是 ( )
A.铁腐蚀的速度由大到小的顺序是:只接通K1>只闭合K3>都断开>
只闭合K2
B.只接通K1,一段时间后,U形管中出现白色沉淀
C.只接通K2,U形管左、右两端液面均下降
D.先只接通K1,一段时间后,漏斗液面上升,然后再只接通K2,漏斗液面下降
解析:只闭合K1,铁作阳极电解氯化钠溶液,铁失电子生成Fe2+,H2O在阴极得电子生成H2和OH-,Fe2+和OH-扩散到U形管底部相遇生成白色氢氧化亚铁沉淀,B项正确.只接通K2,铁作阴极,不能失电子,阴极生成氢气,石墨电极上生成氯气,C项正确.综上分析只接通K1铁腐蚀速率最快;只闭合K3,形成原电池,铁腐蚀的速率次之;都断开时铁自然腐蚀;而只接通K2时铁作阴极被保护,腐蚀速率最慢,故A项正确.
答案:D
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