电化学原理及其应用.ppt

第9讲电化学原理及其应用 一 原电池工作原理1 原电池原理把能转化为能 负极发生反应 正极发生反应 化学 电 氧化 还原 2 组成原电池的条件 1 有两种作电极 2 电极材料均插入中 两种不同的电解质溶液可通过进行连接 3 两极相连形成 活泼性不同的导电材料 电解质溶液 盐桥 闭合电路 3 电极反应式的书写和电荷移动的方向 1 电极反应式的书写 负极 电极反应式 正极 电极反应式 电池反应 2 电荷移动方向 Zn Zn 2e Zn2 Cu Cu2 2e Cu Zn Cu2 Zn2 Cu 电子由释放 经沿导线流入 电解质溶液中的移向正极 在其表面得电子被 形成一个闭合回路 负极 外电路 正极 阳离子 还原 二 常见化学电源 1 碱性锌锰电池 一次电池 负极反应 正极反应 总反应 Zn 2OH 2e Zn OH 2 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH Zn 2MnO2 2H2O2MnOOH Zn OH 2 2 锌银电池 一次电池 负极反应 Zn 2OH 2e ZnO H2O 正极反应 Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 总反应 Zn Ag2OZnO 2Ag 3 铅蓄电池 二次电池 负极反应 正极反应 PbO2 4H SO 2e PbSO4 2H2O 总反应 Pb PbO2 2H2SO42PbSO4 2H2O Pb SO 2e PbSO4 2 4 2 4 4 氢氧燃料电池 酸性介质中 负极反应 正极反应 总反应 H2 2e 2H O2 2H 2e H2O 2H2 O22H2O 三 电解原理 1 电解原理 使电流通过 或熔融的电解质 在阴 阳两极发生反应 阳极发生反应 阴极发生反应 电解质溶液 氧化还原 氧化 还原 2 电解原理的应用 1 电解饱和食盐水 电极反应 阳极 阴极 总反应方程式 2 电镀铜或电解精炼铜 两极材料 待镀金属或精铜做 镀层金属或粗铜做 电极反应 阳极 阴极 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 阴极 阳极 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu 通电 3 电解冶炼Na Al等活泼金属 冶炼Na的化学反应方程式 冶炼Al的化学反应方程式 2NaCl 熔融 2Na Cl2 通电 2Al2O3 熔融 4Al 3O2 通电 四 金属的腐蚀与防护 1 金属的腐蚀 1 概念 金属表面与周围的或发生而遭到破坏 2 实质 金属原子 M 失去电子而被氧化 MMn ne 3 分类 一般分为和 干燥气体 非电 电解质溶液 氧化 化学腐蚀 电化学腐蚀 解质 2 电化学腐蚀 1 概念 两种金属相接触且又同时暴露在潮湿空气里或与电解质溶液接触时 由于形成而发生的腐蚀 2 分类 以钢铁为例 吸氧腐蚀 在金属表面的水膜不强或呈 溶解一定的 金属生成含氧化合物 负极 正极 电池总反应 原电池 酸性 中性 氧气 2Fe 4e 2Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 2Fe O2 2H2O2Fe OH 2 析氢腐蚀 在金属表面的水膜较高时 H 被还原而析出H2 负极 正极 电池总反应 酸性 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 Fe 2H Fe2 H2 五 金属的防护方法 1 牺牲阳极的阴极保护法 原电池原理 在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属如锌块 让被保护的金属作原电池的 正极 2 外加电流的阴极保护法 电解池原理 用被保护的钢铁设备作 惰性电极作 外接直流电源 3 其他方法改变金属内部结构 如 加涂防护层如 等方法 阴极 阳极 不锈钢 喷油漆 涂油脂 喷镀 考点一原电池及原电池工作原理 例1 根据反应 2Ag CuCu2 2Ag 设计如右图所示原电池 下列说法错误的是 A X可以是银或石墨 B Y是硫酸铜溶液 C 电子从铜电极经外电路流向X电极 D X极上的电极反应式为 Ag e Ag 解析据题意 铜应为负极 X为正极 则X应为活泼性比铜弱的金属或导电的非金属 A项正确 电解质溶液应含Ag B项错 在原电池中 电子从负极经外电路流向正极 Ag 在正极X上得电子 Ag e Ag 故C D项正确 答案B 有关原电池问题的解题思路 解决原电池问题时 一般的思维程序是 根据电极材料的活泼性判断出正 负极电极反应的类型 氧化反应 还原反应 电极反应方程式原电池反应方程式现象 计算 2009 福建理综 11 控制合适的条件 将反应2Fe3 2I 2Fe2 I2设计成如下图所示的原电池 下列判断不正确的是 A 反应开始时 乙中石墨电极上发生氧化反应 B 反应开始时 甲中石墨电极上Fe3 被还原 C 电流计读数为零时 反应达到化学平衡状态 D 电流计读数为零后 在甲中溶入FeCl2固体 乙中石墨电极为负极 解析反应开始后 乙中石墨电极上发生的反应为2I 2e I2 为氧化反应 A说法正确 甲中石墨电极上发生的反应为2Fe3 2e 2Fe2 Fe3 被还原 B正确 电流计读数为零时 电极上得到和失去的电子数相等 反应达到化学平衡状态 C正确 电流计读数为零 反应达到化学平衡状态 后 在甲中溶入FeCl2固体 则平衡向逆反应方向移动 I2被还原 乙中的石墨电极为正极 D错误 答案D 例2 据报道 我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务 某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液 下列有关该电池的叙述不正确的是 A 正极反应式为O2 2H2O 4e 4OH B 工作一段时间后 电解液中的KOH的物质的量不变 C 该燃料电池的总反应方程式为2H2 O22H2OD 用该电池电解CuCl2溶液 产生2 24LCl2 标准状况 时 有0 1mol电子转移 考点二电极反应式的书写 解析碱性氢氧燃料电池总反应式是2H2 O22H2O 不消耗和生成KOH O2为正极反应物 故A B C都正确 由Cl 生成0 1molCl2转移0 2mol电子 D错误 答案D 1 燃料电池的电极反应式和总反应方程式的书写步骤 1 写出燃烧反应正确的化学方程式 2 根据电解质溶液的酸碱性改写燃料电池总反应 3 写出正极的电极反应式 一般较简单 4 由燃料电池总反应方程式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式 2 原电池电极反应式的书写除注意正确判断正 负极外 还应充分考虑介质的影响 一般而言 中性溶液中反应物不可出现H 和OH 酸性溶液中反应物 生成物不会有OH 碱性溶液中反应物 生成物不会有H 水溶液中不会出现O2 特别要注意的是介质还能影响正 负极的改变 如Mg Al NaOH原电池中 Mg为正极 Al为负极 2009 广东 14 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液 铝合金为负极 空气电极为正极 下列说法正确的是 A 以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时 正极反应都为O2 2H2O 4e 4OH B 以NaOH溶液为电解液时 负极反应为Al 3OH 3e Al OH 3 C 以NaOH溶液为电解液时 电池在工作过程中电解液的pH保持不变D 电池工作时 电子通过外电路从正极流向负极 解析电池工作时 正极上O2得到电子被还原 电极反应为O2 2H2O 4e 4OH A正确 电解液为NaOH溶液时 在负极上产生的是NaAlO2而不是 l OH 3 B错误 电池的总反应为4Al 3O2 4NaOH4NaAlO2 2H2O 消耗NaOH pH减小 C错误 电池工作时 电子通过外电路由负极流向正极 答案A 例3 2009 安徽理综 12 Cu2O是一种半导体材料 基于绿色化学理念设计的一制取Cu2O的电解池示意图如下 电解总反应为2Cu H2OCu2O H2 下列说法正确的是 考点三电解原理及其应用 通电 A 石墨电极上产生氢气 B 铜电极发生还原反应 C 铜电极接直流电源的负极 D 当有0 1mol电子转移时 有0 1molCu2O生成 解析由总反应知失电子的为Cu 得电子的是H2O中的氢无素 因此Cu极为电解池的阳极 接电源的正极 石墨为阴极 接电源的负极 当有0 1mol电子转移时 应有0 05molCu2O生成 答案A 1 电解时电极产物的判断 1 阳极产物的判断 如果是活泼电极 金属活动性顺序表Ag以前 则电极材料失电子 电极被溶解 溶液中的阴离子不能失电子 如果是惰性电极 Pt Au 石墨 则要看溶液中离子的失电子能力 此时根据阴离子放电顺序加以判断 常见阴离子放电顺序 S2 I Br Cl OH 含氧酸根 2 阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断 阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反 其中Ag Fe2 Cu2 H 2 电解池的电极反应和总反应式的书写方法 第一步 先检查阳极电极材料和确定溶液中的离子种类 第二步 由放电顺序确定放电产物和电极反应 第三步 将电极反应相加得总反应式 下图为相互串联的甲乙两个电解池 请回答 1 甲池若为用电解原理精炼铜的装置 A极是 材料是 电极反应为 B极是 材料是 电极反应为 电解质溶液为 2 乙池中若滴入少量酚酞试液 开始一段时间后 极附近呈红色 3 若甲槽阴极增重12 8g 则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积为 4 若乙槽剩余液体为400mL 则电解后得到碱液的物质的量浓度为 pH为 答案 1 阴极精铜Cu2 2e Cu阳极粗铜Cu 2e Cu2 CuSO4溶液 2 Fe 3 4 48L 4 1mol L14 例4 2009 上海 13 如图装置中 U型管内为红墨水 a b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液 各加入生铁块 放置一段时间 下列有关描述错误的是 考点四金属的腐蚀与防护 A 生铁块中的碳是原电池的正极 B 红墨水柱两边的液面变为左低右高 C 两试管中相同的电极反应式是Fe 2e Fe2 D a试管中发生了吸氧腐蚀 b试管中发生了析氢腐蚀 解析a b试管中均发生铁的电化学腐蚀 在食盐水中的Fe发生吸氧腐蚀 正极为碳 2H2O O2 4e 4OH 负极为铁 2Fe 4e 2Fe2 由于吸收O2 a管中气压降低 b管中的电解质溶液是酸性较强的NH4Cl溶液 故发生析氢腐蚀 正极 2H 2e H2 负极 Fe 2e Fe2 由于放出氢气 b管中气压增大 故U型管中的红墨水应是左高右低 B选项错误 答案B 金属腐蚀的本质 金属腐蚀的本质就是金属失电子被氧化 金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型 若金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而引起腐蚀 则是化学腐蚀 此类腐蚀无电流产生 若合金或不纯金属接触到电解质溶液构成原电池 其中活泼金属作负极失去电子被腐蚀 称为电化学腐蚀 此类腐蚀伴随电流产生 且腐蚀速率比化学腐蚀快 电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 水膜酸性较强时发生析氢腐蚀 水膜酸性很弱或非酸性时发生吸氧腐蚀 下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 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 海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 A B C D 解析纯银器表面在空气中易生成硫化物失去光泽 当镀锡铁制品镀层破损时 由于铁比锡活泼 形成原电池时 铁作原电池的负极 加快铁的腐蚀 锌比铁活泼 当在海轮外壳上连接锌块后 锌失电子而海轮外壳被保护 要采用电解原理保护金属 应将金属与电源的负极相连 即作电解池的阴极 综合上述分析 可知 正确 答案C 高考失分警示1 同一个原电池反应在不同的介质中其电极反应式有可能是不相同的 如氢氧燃料电池 其总反应的化学方程式都是2H2 O22H2O 但在碱性介质 中性介质和酸性介质中其电极反应式是不同的 另外由相同的电极材料组成的原电池 在不同的介质中其电池反应 电极名称 电流方向也有可能不同 如 由镁 铝作电极组成的原电池 在氢氧化钠溶液中 铝作负极 镁作正极 而在稀盐酸中则铝作正极 镁作负极 因此在解电化学题时要特别关注介质的成分 慎重思考介质所起的作用 2 只有氧化还原反应才有电子的得失 只有氧化还原反应才可能被设计成原电池 复分解反应永远不可能被设计成原电池 3 无论什么样的电极材料 电解质溶液 或熔融状态的电解质 构成原电池 只要是原电池就永远遵守电极的规定 电子流出的电极是负极 电子流入的电极是正极 4 在化学反应中 失去电子的反应 电子流出的反应 是氧化反应 得到电子的反应 电子流入的反应 是还原反应 所以在原电池中 负极永远发生氧化反应 正极永远发生还原反应 5 在电解池中分析阳极上的电极反应 应首先看阳极材料 因为活泼电极作阳极会先放电 1 右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置 通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液 下列实验现象中正确的是 A 逸出气体的体积 a电极的小于b电极的 B 一电极逸出无味气体 另一电极逸出刺激性气味气体 C a电极附近呈红色 b电极附近呈蓝色 D a电极附近呈蓝色 b电极附近呈红色 解析用惰性电极电解Na2SO4水溶液时 阴 阳两极发生的电极反应分别为 阴极 a 4H 4e 2H2 阳极 b 4OH 4e 2H2O O2 由于H 和OH 都来自H2O的电离 因此在阴极有OH 生成 在阳极有H 生成 故遇到石蕊溶液 a极显碱性 呈蓝色 而b极附近显酸性 呈红色 答案D 2 2009 北京理综 6 下列叙述不正确的是 A 铁表面镀锌 铁作阳极 B 船底镶嵌锌块 锌作负极 以防船体被腐蚀 C 钢铁吸氧腐蚀的正极反应 O2 2H2O 4e 4OH D 工业上电解饱和食盐水的阳极反应 2Cl 2e Cl2 解析铁表面镀锌 铁应作阴极而锌作阳极 A错误 锌比铁活泼 在船底镶嵌锌块 可有效防护船体被腐蚀 钢铁的吸氧腐蚀中正极上O2得到e 被还原 工业电解食盐水的反应中阳极上Cl 失去e 被氧化 故B C D均正确 A 3 一种燃料电池中发生的化学反应为 在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳 该电池负极发生的反应是 A CH3OH O2 2e H2O CO2 2H B O2 4H 4e 2H2O C CH3OH H2O 6e CO2 6H D O2 2H2O 4e 4OH 解析在酸性条件下 甲醇与氧作用生成水和二氧化碳 总反应方程式为2CH3OH 3O22CO2 4H2O 因此负极反应为CH3OH H2O 6e CO2 6H C 4 关于铅蓄电池的说法正确的是 A 在放电时 正极发生的反应是Pb SOPbSO4 2e B 在放电时 该电池的负极材料是铅板 C 在充电时 电池中硫酸的浓度不断变小 D 在充电时 阳极发生的反应是PbSO4 2e Pb SO 2 4 2 4 解析铅蓄电池放电时正极反应为PbO2 4H SO 2e PbSO4 2H2O 负极材料为铅板 充电时阳极反应是PbSO4 2H2O 2e PbO2 4H SO 充电时 电池中硫酸的浓度增大 2 4 2 4 B 5 关于下图的说法正确的是 A 装置中阴极处产生的气体能够使湿润淀粉KI试纸变蓝 B 装置中待镀铁制品应与电源正极相连 C 装置中电子由b极流向a极 D 装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应 解析A项中应是阳极产生Cl2 B项中电镀池中 待镀制品应作阴极 与电源负极相连 C项中原电池外电路电子是由负极流向正极 答案D 6 在一个U形管里盛有氯化铜溶液 并插入两块锌片作电极 按下图连接 1 如果把电键K接A 该装置应是 Zn 极是极 电极反应为 Zn 极是极 电极反应为 2 上述反应进行5min后 转换电键K到C 则这一装置是 Zn 极是极 电极反应式是 Zn 极是极 电极反应式是 3 若装置 1 中反应进行2min后 再转换电键K到B 则Zn 极发生的化学反应为 Zn 极发生的化学反应为 解析当电键K接触A点时 构成一个有外接直流电源的电解装置 与电源正极相连的Zn 极是阳极 与电源负极相连的Zn 极是阴极 当工作5min后Zn 极上析出了Cu 此时 将电键K接触C点 构成一个原电池装置 表面覆盖铜的Zn 极是原电池的正极 Zn 极是原电池的负极 当把电键K接触B点时 形成断路 Zn 极发生Zn与CuCl2的置换反应 Zn 极由于在锌的表面有铜 又浸在CuCl2溶液中 构成一个原电池 发生电化学腐蚀 答案 1 电解池阳Zn 2e Zn2 阴Cu2 2e Cu 2 原电池负Zn 2e Zn2 正Cu2 2e Cu 3 Zn Cu2 Zn2 Cu Zn Cu2 Zn2 Cu 1 2009 广东理基 34 下列有关电池的说法不正确的是 A 手机上用的锂离子电池属于二次电池 B 铜锌原电池工作时 电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C 甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D 锌锰干电池中 锌电极是负极 解析锂离子电池可以充电再次使用 属于二次电池 A项正确 铜锌原电池中铜为正极 故电流由铜流向锌 而电子是由锌流向铜 B项错 电池的实质即是化学能转化成电能 C项正确 Zn失去电子生成Zn2 故作为负极 D项正确 B 2 LiFePO4电池具有稳定性高 安全 对环境友好等优点 可用于电动汽车 电池反应为FePO4 LiLiFePO4 电池的正极材料是LiFePO4 负极材料是石墨 含Li 导电固体为电解质 下列有关LiFePO4电池说法正确的是 A 可加入硫酸以提高电解质的导电性 B 放电时电池内部Li 向负极移动 C 充电过程中 电池正极材料的质量减少 D 放电时电池正极反应为FePO4 Li e LiFePO4 放电 充电 解析由于Li能和稀H2SO4 H2O反应 因此电解质不能用硫酸 放电过程为原电池原理 在原电池中 阴离子向着负极移动 阳离子向着正极移动 充电过程是电解的过程 电解池的阳极失电子 即LiFePO4 e Li FePO4 因此阳极材料 LiFePO4 质量会减少 将电解池阳极反应倒过来就是原电池的正极反应 综合上述分析可知C D正确 答案CD 3 下列叙述正确的是 A 在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应 B 用惰性电极电解Na2SO4溶液 阴 阳两极产物的物质的量之比为1 2 C 用惰性电极电解饱和NaCl溶液 若有1mol电子转移 则生成1molNaOH D 镀层破损后 镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀 解析A项中电解池的阴极发生的是还原反应 B项中用惰性电极电解Na2SO4溶液 实质是电解水 在阴 阳两极上析出的是H2和O2 其物质的量之比为2 1 D项中锡的活动性比铁弱 构成原电池时铁作负极 故镀锡铁板比镀锌铁板易腐蚀 C 4 锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴 LiCoO2 充电时LiCoO2中Li被氧化 Li 迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳 C6 中 以LiC6表示 电池反应为LiCoO2 C6CoO2 LiC6 下列说法正确的是 A 充电时 电池的负极反应为LiC6 e Li C6 B 放电时 电池的正极反应为CoO2 Li e LiCoO2 C 羧酸 醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质 D 锂离子电池的比能量 单位质量释放的能量 低 充电 放电 解析充电时 Li被氧化 电池负极反应为Li C6 e LiC6 故A项错误 由于Li为活泼金属 可与羧酸 醇等物质反应 故C项错误 由于Li的摩尔质量较小 所以锂电池的比能量应较高 故D项错误 答案B 5 如图所示 将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中 再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液 冷却后形成琼胶 离子在琼胶内可以移动 下列叙述正确的是 解析依据原电池原理分析可知 a中铁钉作负极 发生氧化反应 铜丝作正极发生O2 2H2O 4e 4OH 的还原反应 可知A C错误 b中铁钉作正极 发生O2 2H2O 4e 4OH 的还原反应 而铝条发生氧化反应不会冒气泡 D错误 A a中铁钉附近呈现红色B b中铁钉上发生还原反应 C a中铜丝上发生氧化反应 D b中铝条附近有气泡产生 答案B 6 用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液 通电一段时间后 向所得的溶液中加入0 1molCu OH 2后恰好恢复到电解前的浓度和pH 则电解过程中转移的电子为 A 0 1molB 0 2molC 0 3molD 0 4mol 解析没有真正理解电解后的溶液要想复原 应满足 少什么 加什么 的原则 只根据0 1mol铜元素转移电子0 2mol 而错选B 电解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4 要恢复到电解前的浓度和pH 则需要加入CuO 现加入的是0 1mol的Cu OH 2 说明电解完0 1molCuSO4后 又继续电解了0 1molH2O 据电极反应和元素守恒 电解 可知 阴极产物为0 1molCu和0 1molH2 阳极产物为0 1molO2 可得转移电子的物质的量为0 4mol 选D 7 下列关于金属腐蚀叙述正确的是 A 金属在潮湿空气中腐蚀的实质是 M nH2OM OH n H2 B 金属的化学腐蚀的实质是M ne Mn 电子直接转移给氧化剂 C 金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D 在潮湿的中性环境中 金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 答案D 解析金属可发生析氢腐蚀 也可能发生吸氧腐蚀 所以A C不对 答案BD 8 某同学按下图所示的装置进行电解实验 下列说法正确的是 A 电解过程中 铜电极上有H2产生 B 电解初期 主反应方程式为Cu H2SO4CuSO4 H2 C 电解一定时间后 石墨电极上有铜析出 D 整个电解过程中 H 的浓度不断增大 解析从装置图可以看出铜接电源正极作阳极 石墨作阴极 应在阴极区产生H2 且H 浓度应逐渐减小 故A D错 电解初期主要是电解H2SO4 而随着电解进行 溶液中CuSO4浓度逐渐增大 Cu2 参与电极反应 在石墨电极上析出Cu 故B C正确 答案BC 9 500mLKNO3和Cu NO3 2的混合溶液中c NO 0 6mol 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2 24L气体 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 K 为0 2mol L B 上述电解过程中共转移0 2mol电子 C 电解得到的Cu的物质的量为0 05mol D 电解后溶液中c H 为0 2mol L 3 解析石墨作电极电解KNO3和Cu NO3 2的混合溶液 阳极反应式为4OH 4e 2H2O O2 阴极先后发生两个反应 Cu2 2e Cu 2H 2e H2 从收集到O2为2 24L这个事实可推知上述电解过程中共转移 0 4mol电子 而在生成2 24LH2的过程中转移 0 2mol电子 所以Cu2 共得到0 4mol 0 2mol 0 2mol电子 电解前Cu2 的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0 1mol 电解前后分别有以下守恒关系 c K 2c Cu2 c NO c K c H c NO 不难算出 电解前c K 0 2mol L 电解后c H 0 4mol L 3 3 答案A 10 铝和氢氧化钾都是重要的工业产品 请回答 1 工业冶炼铝的化学方程式是 2 铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是 3 工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质 可用离子交换膜法电解提纯 电解槽内装有阳离子交换膜 只允许阳离子通过 其工作原理如图所示 该电解槽的阳极反应式是 通电开始后 阴极附近溶液pH会增大 请简述原因 除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口 填写 A 或 B 导出 解析根据电解原理 阳极应是OH 失电子 所以电极式为4OH 4e 2H2O O2 而阴极为H 放电 促进水的电离 使OH 浓度增大 所以pH增大 根据阳离子交换膜的特点 K 可从阳极区进入阴极区和OH 组成KOH 从而可在阴极区得纯的KOH 故液体应从B口导出 答案 1 2Al2O3 熔融 4Al 3O2 2 2Al 2OH 2H2O2AlO 3H2 3 4OH 4e 2H2O O2 H 放电 促进水的电离 OH 浓度增大 B 2 通电 11 一种新型的熔融盐燃料电池因具有高发电效率而倍受重视 现用Li2CO3和 a2CO3的熔融盐混合物做电解质 一极通入CO气体 另一极通入空气与CO2的混合气体 制得燃料电池 该电池工作时的负极反应式为 熔融盐中CO的物质的量在工作时 填 增大 减少 或 不变 2 3 解析电极方程的书写 首先判断一氧化碳化合价升高 失电子作负极 氧气得电子作正极 一氧化碳失去两个电子后得到正四价的碳 依据一氧化碳被氧气氧化的产物为二氧化碳 则必生成二氧化碳 氧原子必来源于电解质中的碳酸根离子 再根据电荷守恒配平即可 答案CO CO 2e 2CO2不变 2 3 12 如图所示 A为电源 B为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸 滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液 C D为电解槽 其电极材料及电解质溶液见图 1 关闭K1 打开K2 通电后 B的KMnO4紫红色液滴向c端移动 则电源a端为极 通电一段时间后 观察到滤纸d端出现的现象是 2 已知C装置中溶液为Cu NO3 2和X NO3 3 且均为0 1mol 打开K1 关闭K2 通电一段时间后 阴极析出固体质量mg与通过电子的物质的量nmol关系如右图所示 则Cu2 X3 H 氧化能力由大到小的顺序是 D装置Cu极的电极反应式为 解析 1 当关闭K1打开K2后能工作的电路图可简化为 通电后 紫色液滴向c端移动即阴离子MnO向阳极移动 故a为正极 b为负极 则d极为阴极2H 2e H2 使d极区呈碱性 使酚酞试液呈红色 2 溶液中各种阳离子的物质的量均为0 1mol 由图中看出转移0 2mol电子 溶液中的某种金属阳离子全部沉淀 则析出的阳离子必为铜离子 当转移的电子超过0 2mol时不再析出金属 说明该三价金属离子氧化性弱于氢离子 其对应金属活泼性强于氢 4 答案 1 正变红 2 Cu2 H X3 Cu 2e Cu2 13 2009 山东理综 29 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 NaOHb Znc Fed 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2mol电子 MnO2的理论产量为g 解析 1 在原电池中较活泼易失电子的物质作负极 电子从负极流向正极 3 电解过程中 阴极发生还原反应 阳极发生氧化反应 分析题意即可写出 当转移2mol电子时 要生成1molMnO2 即87g 答案 1 Zn 或锌 正极 2 锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b 3 2H 2e H2 87 返回