化学第四章 化学反应与电能第二节 电解池第2课时习题
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这是一份化学第四章 化学反应与电能第二节 电解池第2课时习题,共15页。试卷主要包含了下列叙述中,正确个数的为,某兴趣小组设计如下微型实验装置等内容,欢迎下载使用。
一.选择题
1.下列关于铜锌原电池和电解氯化铜溶液的叙述正确的是( )
A.铜锌原电池中电子从锌片流出
B.铜锌原电池中铜片上发生氧化反应
C.电解氯化铜溶液时,化学能转化为电能
D.电解氯化铜溶液时,阳极上发生还原反应
2.在氯碱工业中,离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如图所示,下列说法不正确的是( )
A.电极A为阳极,发生氧化反应生成氯气
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.饱和NaCl从b处出,NaOH溶液从d处出
D.标准状况下,每生成22.4L Cl2,便产生2ml NaOH
3.下列叙述中,正确个数的为( )
①电解池是将化学能转变为电能的装置
②金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是化学变化
③不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理有可能实现
④电镀过程相当于金属的“迁移”,可视为物理变化
⑤银质物品久置表面变暗,是由于发生了电化学腐蚀
⑥为了防止钢铁锈蚀,在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨,一同浸入海水中
A.1个B.2个C.3个D.4个
4.某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生;一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表指针偏转,下列有关描述正确的是( )
A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为:2H++2Cl﹣Cl2↑+H2↑
B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液pH变大
C.断开K1,闭合K2时,石墨电极上的电极反应为:Cl2+2e﹣═2Cl﹣
D.断开K1,闭合K2时,电路中通过NA个电子时,两极共产生NAml气体
5.“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极,向极板上滴加食盐水后电池便可工作,电池反应为2Mg+O2+2H2O═2Mg(OH)2.下列关于该电池的说法错误的是( )
A.食盐水作为电解质溶液
B.镁片作为负极,发生还原反应
C.电池工作时镁片逐渐被消耗
D.电池工作时实现了化学能向电能的转化
6.具有高能量密度的锌一空气蓄电池是锂离子电池的理想替代品。如图是一种新型可充电锌﹣空气蓄电池的工作原理示意图。下列说法正确的是( )
A.放电时,电池正极上发生反应:Zn(OH)42﹣+2e﹣═Zn+4OH﹣
B.充电时,锌板作为阳极,锌板附近溶液碱性增强
C.电池中离子交换膜是阴离子交换膜
D.放电时,每消耗22.4mL O2外电路转移电子数约为2.408×1021个
7.如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能,并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜,下列说法中不正确的是( )
A.铜电极应与Y相连接
B.乙装置中溶液的颜色不会变浅
C.标准状况下,当N电极消耗5.6L气体时,则铁电极质量增加64g
D.M电极反应式:H2NOONH2+H2O﹣6e﹣═CO2↑+N2+6H+
8.若要在铜片上镀银时,下列叙述中正确的是( )
①将铜片接在电源的负极;
②将银片接在电源的负极;
③在铜片上发生的反应是Ag++e﹣═Ag;
④在银片上发生的反应是4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O;
⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液;
⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液。
A.①③⑥B.②③⑥C.①④⑤D.②③④
9.用如图装置可将含有Fe、Zn、Ag、Au等杂质的粗铜提纯,下列叙述正确的是( )
A.电解时精铜作阳极
B.电解后硫酸铜溶液浓度增大
C.电解后阳极减少的质量等于阴极增加的质量
D.电解后电解槽底部会形成含少量Ag、Au等金属的阳极泥
10.电解制备高锰酸钾的装置如图所示,下列说法正确的是( )
A.b为电源负极
B.Ⅰ中的K+通过阳离子交换膜移向Ⅱ
C.若使用阴离子交换膜,可提高KMnO4产品纯度
D.若阴极产生0.4g气体,理论上可得到0.4ml KMnO4
11.镍镉(Ni﹣Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充、放电反应按下式进行:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O,有关这个电池的说法正确的是( )
A.放电时负极附近的溶液的碱性不变
B.放电时电解质溶液中的OH﹣向正极移动
C.原电池时的正极反应是:Cd(OH)2+2e﹣═Cd+OH﹣
D.原电池时的负极反应是:Cd﹣2e﹣+2OH﹣═Cd(OH)2
12.在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl﹣会腐蚀阳极板而増大电解能耗。向电解循环液中同时加入Cu和CuSO4,可生成CuCl沉淀除去Cl﹣,降低对电解的影响,反应原理如下:
Cu(s)+Cu2+(ap)⇌2Cu+(ap)△H1=akJ•ml﹣1
Cl﹣(ap)+Cu2+(ap)⇌2CuCl(s)△H2=bkJ•ml﹣1
实验测得电解循环液pH对溶液中残留c(Cl﹣)的影响如图所示。下列说法正确的是( )
A.溶液pH增大,Ksp(CuCl)增大
B.反应达到平衡时:n(Cu)越多,c(C1﹣)越小
C.向电解液中加入稀硫酸,有利于Cl﹣的去除
D.除Cl﹣反应为:Cu(s)+Cu2+(aq)+Cl﹣(aq)⇌CuCl(s)△H=(a+b)kJ•ml﹣1
二.填空题
13.(1)催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染.
①催化硝化法中,用H2将NO3﹣还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强.则该反应离子方程式为 .
②电化学降解NO3﹣的原理如图1所示,电源正极为 (填“A”或“B”),若总反应4NO3﹣+4H+═5O2+2N2+2H2O,则阴极反应式为 .
③能否把质子交换膜改为阴离子交换膜 .(填“能”或“不能”)
(2)研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义.
①CO与O2设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液).该电池的负极反应式为 .
②测量汽车尾气中的CO浓度常用电化学气敏传感器,可用图2简单表示,则阳极发生的电极反应为 。
14.(1)甲醇燃料电池以稀硫酸为电解质溶液时,正极反应式为 ;若电解质改为KOH溶液,负极反应式为 。
(2)熔盐电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关电池反应式。负极反应式为 ,正极反应式为 。
(3)在某铜制品表面镀银,阳极材料为 ,电解质溶液为 ,电解前后电解质浓度 (增大,减小或不变);电解精炼铜时,阴极材料为 ,电解前后电解质浓度 (增大,减小或不变)。
15.(1)把一小块镁、铝合金放入6ml•L﹣1的NaOH溶液中,可以形成微型原电池,则该原电池负极发生的电极反应式为 。
(2)如图1所示,装置Ⅰ为肼(N2H4)﹣空气燃料电池(电解质溶液为KOH溶液),通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜,其中肼转化为空气中的一种成分。
①a电极上发生的电极反应式是 ,b电极上发生的电极反应式是 。
②电镀结束后,装置Ⅰ中溶液的碱性 (填写“变大”、“变小”或“不变”)。
③在此过程中若完全反应,装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g,则装置Ⅰ中理论上消耗肼 L(标准状况下)。
(3)用惰性电极电解100mL 0.1ml/L的硫酸铜溶液,通电一段时间后,阳极产生224mL(标况)气体,电解结束后,若只加一种物质恰好恢复到电解前的浓度和酸碱性,该物质化学式是 ,加入的质量为 。
(4)通过电解Na2CO3溶液能得到NaHCO3,原理如图2所示,阴极的电极反应式为 ;阳极产生的物质A的化学式为 。M为 离子交换膜(填“阳”或“阴”)。
试题解析
一.选择题
1.【分析】铜锌原电池中,锌为负极,发生失去电子的氧化反应,铜为正极,发生得到电子的还原反应,电极反应式为2H++2e﹣=H2↑,电池工作时,电子从负极锌沿导线流向正极铜;惰性电极电解氯化铜溶液时,为电解池,根据离子放电顺序可知,铜离子在阴极发生得电子的还原反应生成铜,氯离子在阳极发生失去电子的氧化反应生成氯气,据此分析解答。
【解答】解:A、铜锌原电池中,锌为负极,铜为正极,电子从负极锌片经过导线流向正极铜片,故A正确;
B、铜锌原电池中,锌为负极,铜为正极,正极上氢离子得电子生成氢气,发生得到电子的还原反应,故B错误;
C、惰性电极电解氯化铜溶液时,为电解池,将电能转化为化学能,故C错误;
D、电解氯化铜溶液时,铜离子在阴极发生得电子的还原反应生成铜,氯离子在阳极发生失去电子的氧化反应生成氯气,故D错误;
故选:A。
2.【分析】电解饱和食盐时氯离子在阳极放电生成氯气,所以电极A为阳极,电极反应式为:2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑,阴极氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为:2H++2e﹣═H2↑;H2、NaOH在阴极生成,NaOH溶液的出口为d,Cl2在阳极,精制饱和食盐水从a处进入,据此分析解答。
【解答】解:A、电解饱和食盐时氯离子在阳极放电生成氯气,所以电极A为阳极,发生氧化反应生成氯气,故A正确;
B、为防止阳极生成的氯气与阴极生成的H2、NaOH发生反应,所以离子交换膜为阳离子交换膜,故B正确;
C、依据装置图分析可知精制饱和食盐水从阳极进入,即a处进,氯离子在阳极放电生成氯气,溶液变稀,b处出来的为稀溶液,NaOH在阴极生成,NaOH溶液的从d处出,故C错误;
D、电解的总方程式是:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,故D正确;
故选:C。
3.【分析】①电解池是将电能转变成化学能的装置;
②金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是发生电解质的电解反应;
③在电流的作用下,不能自发进行的氧化还原反应也可以发生;
④电镀时镀层金属在阳极失电子,是化学变化;
⑤银质物品久置表面变暗,发生化学腐蚀;
⑥Fe与石墨形成原电池时,Fe为负极被腐蚀。
【解答】解:①在外加电源的作用下,发生氧化还原反应,所以电解池是将电能转变成化学能的装置,故①错误;
②金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是发生电解质的电解反应,发生电能和化学能的转化,一定发生化学变化,故②正确;
③不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理有可能实现,如铜和稀硫酸的反应,铜为阳极被氧化,可生成硫酸铜,故③正确;
④电镀时镀层金属在阳极失电子,金属阳离子在阴极得电子析出金属,是化学变化,故④错误;
⑤银质物品久置表面变暗,发生化学腐蚀,没有构成原电池,不是电化学腐蚀,故⑤错误;
⑥Fe与石墨形成原电池时,Fe为负极被腐蚀,所以在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨,一同浸入海水中,会加速钢铁的腐蚀,故⑥错误。
故选:B。
4.【分析】断开K2,闭合K1时,是电解池装置,两极均有气泡产生,说明两极产生的气体分别是氢气和氯气,则Cu不能做阳极,即Cu为阴极,直流电源右侧为负极,左侧为正极,石墨为阳极,阳极上氯离子失去电子生成氯气;
断开K1,闭合K2时,发现电流表指针偏转,证明是原电池反应,形成氢氯燃料电池,铜做负极氢气失电子发生氧化反应,正极石墨上氯气得电子生成氯离子,据此分析。
【解答】解:A.断开K2,闭合K1时,是电解池装置,电解饱和食盐水的总反应的离子方程式为2H2O+2Cl﹣Cl2↑+H2↑+2OH﹣,故A错误;
B.断开K2,闭合K1时,是电解池装置,Cu做阴极,石墨做阳极,阳极上(石墨电极上)氯离子离子失电子发生氧化反应生成氯气,石墨电极附近溶液的pH几乎不变,阴极上(Cu电极上)氢离子得到电子发生还原反应,依据水的电离平衡,氢氧根离子浓度增大,即铜电极附近pH变大,故B错误;
C.断开K1,闭合K2时,发现电流表指针偏转,证明是原电池反应,形成氢氯燃料电池,据上述分析可知,正极石墨上氯气得电子生成氯离子,石墨电极上的电极反应为:Cl2+2e﹣═2Cl﹣,故C正确;
D.断开K1,闭合K2时,形成原电池反应,形成氢氯燃料电池,铜做负极氢气失电子发生氧化反应,正极石墨上氯气得电子生成氯离子,两极上没有气体生成,故D错误;
故选:C。
5.【分析】“盐水动力”玩具车的电池,镁是活泼金属,镁片作电池负极、活性炭为电池正极,食盐水是电解质溶液,电池反应为2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2,据此分析。
【解答】解:A.向极板上滴加食盐水后电池便可工作,则食盐水作为电解质溶液,故A正确;
B.镁片作为负极,失电子,发生氧化反应,故B错误;
C.电池工作时镁片失去电子,逐渐被氧化而消耗,故C正确;
D.原电池工作时向外提供电能,则电池工作时化学能转化为电能,故D正确;
故选:B。
6.【分析】根据原电池的工作原理图可知,金属锌作负极,发生失电子的氧化反应,电极反应式为Zn+4OH﹣﹣2e﹣=Zn(OH)42﹣,通入氧气的电极应为正极,电极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣,电池充电时,原电池正负极与外加电源正负极相接,作阳阴极,电解池阳阴极电极反应与放电时原电池正负极反应相反,据此分析解答。
【解答】解:A、放电时为原电池,正极上氧气发生得电子的还原反应,电极反应式为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣,故A错误;
B、充电时为电解池,电池的负极锌板作阴极,发生还原反应:Zn(OH)42﹣+2e﹣=Zn+4OH﹣,即充电时,锌板作为阴极,锌板附近溶液碱性增强,故B错误;
C、原电池的正极为过渡金属碳化物,正极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣,负极为锌板,负极反应为Zn+4OH﹣﹣2e﹣=Zn(OH)42﹣,正极生成OH﹣、负极消耗OH﹣,所以离子交换膜是阴离子交换膜,故C正确;
D、原电池正极,电极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣,每消耗0.001mlO2外电路转移电子0.004ml,电子数约为2.408×1021,但氧气状态不明,不能计算,故D错误;
故选:C。
7.【分析】甲图能将化学能直接转化为电能,是原电池,在N极通入氧气,氧气得电子与氢离子反应生成水,则N为正极,M是负极,尿素(H2NCONH2)在负极发生失电子的氧化反应生成二氧化碳、氮气,电极反应式为H2NOONH2+H2O﹣6e﹣═CO2↑+N2+6H+;在铁上镀铜,则铁为阴极应与负极相连,铜为阳极应与正极相连,结合电子守恒计算,以此解答该题。
【解答】解:甲图是原电池,N为正极,M是负极,图乙是电镀池,铁为阴极,铜为阳极,
A.铁上镀铜,则铁为阴极、铜为阳极,铜电极应与Y相连,故A正确;
B.铁上镀铜时,阳极Cu上发生失电子的氧化反应生成铜离子,铜离子在阴极Fe上得电子析出铜,溶液中铜离子浓度不变,所以颜色不变,故B正确;
C.正极电极反应式为O2+4e﹣+4H+=2H2O,当N电极消耗=0.25mlO2时,则转移电子物质的量为0.25×4=1ml,铁电极上的电极反应为Cu2++2e﹣=Cu,所以铁电极增重 1ml÷2×64g/ml=32g,故C错误;
D.H2NCONH2在负极M上发生失电子的氧化反应生成氮气、二氧化碳,电极反应式为H2NCONH2+H2O﹣6e﹣═CO2↑+N2↑+6H+,故D正确;
故选:C。
8.【分析】若在铜片上镀银时,铜做电解池的阴极与电源负极相连,电解质溶液中的银离子发生得到电子的还原反应生成银,铜片上发生的反应是Ag++e﹣═Ag;银做电解池的阳极和电源正极相连,银发生失电子的氧化反应生成银离子,银片上发生的反应是Ag﹣e﹣═Ag+,电解质溶液为硝酸银溶液,以此解答该题。
【解答】解:①将铜片应接在电源的负极上,作阴极,故①正确;
②将银片应接在电源的正极上,作阳极,故②错误;
③在铜片上银离子发生得电子的反应,电极反应为Ag++e﹣=Ag,故③正确;
④银片作阳极,在银片上发生的反应是Ag﹣e﹣=Ag+,故④错误;
⑤若用硫酸铜溶液为电镀液,则阴极析出铜,故⑤错误;
⑥镀银时,可用含有银离子的AgNO3溶液作电解质溶液,故⑥正确;
综上所述②④⑤错误,正确的是③③⑥,
故选:A。
9.【分析】根据示意图为电解精炼铜的装置,粗铜与电源的正极相连,作阳极,粗铜中的Fe、Zn、Cu均会放电,而Ag、Au的放电顺序在Cu后,因此来不及放电,会掉落,形成阳极泥;精铜与电源的负极相连,作阴极,溶液中的Cu2+得电子,形成铜,据此答题。
【解答】解:A.根据示意图,精铜与电源的负极相连,作阴极,故A错误;
B.阳极中的Fe、Zn、Cu均会放电,而阴极只有Cu2+会得到电子,因此在Fe失去电子生成Fe2+时,Cu2+得电子生成Cu,溶液中的Cu2+会减小,故B错误;
C.由于阳极中的Fe、Zn、Cu均会放电,1mlFe的质量为56g,1mlZn的质量是65g,1mlCu的质量是64g;当转移2ml电子时,阴极1mlCu2+得2ml电子生成Cu单质,阴极质量增加64g,而阳极Fe、Zn、Cu均有可能放电,阳极减少的质量可能大于64g,可能小于64g,也可能大于64g,因此不能判断阳极减少的质量与阴极增加的质量的关系,故C错误;
D.Ag、Au的放电顺序在Cu后,因此来不及放电,会掉落,形成阳极泥,故D正确;
故选:D。
10.【分析】阴极室发生如图为用惰性电极电解制备高锰酸钾,Ⅱ室应当为阳极室发生:MnO42﹣﹣e﹣=MnO4﹣,b为电源的正极,Ⅰ室应当为阴极室发生:4H2O+4e﹣=4OH﹣+2H2↑,据此答题。
【解答】解:A.Ⅱ室应当为阳极室发生:MnO42﹣﹣e﹣=MnO4﹣,a为电源的负极,b为电源的正极,故A错误;
B.电解池中阳离子向阴极移动,Ⅱ中的K+通过阳离子交换膜移向Ⅰ,故B错误;
C.若使用阴离子交换膜,阴极生成的氢氧根移向阳极放电,减少MnO42﹣﹣e﹣=MnO4﹣的发生,KMnO4的产率可能会降低,故C错误;
D.阴极室发生:4H2O+4e﹣=4OH﹣+2H2↑,阳极室发生:MnO42﹣﹣e﹣=MnO4﹣,据此找出关系2H2~4e﹣~4MnO4﹣,若阴极产生0.4g气体,理论上可得到0.4ml KMnO4,故D正确;
故选:D。
11.【分析】由充、放电反应:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O可知,放电时Cd是负极,发生氧化反应,电极反应式为Cd﹣2e﹣+2OH﹣═Cd(OH)2,NiOOH是正极,发生还原反应,电极反应式为2NiOOH+2e﹣+2H2O=2Ni(OH)2+2OH﹣,放电时,阳离子移向正极、阴离子移向负极;充电时Ni(OH)2在阳极发生氧化反应,Cd(OH)2在阴极发生还原反应,据此分析解答。
【解答】解:A.放电时负极反应是Cd﹣2e﹣+2OH﹣=Cd(OH)2,所以负极附近的溶液的碱性减弱,故A错误;
B.放电时电解质溶液中的OH﹣向负极移动,故B错误;
C.原电池的正极是NiOOH发生还原反应:2NiOOH+2e﹣+2H2O=2Ni(OH)2+2OH﹣,故C错误;
D.原电池的负极是Cd发生氧化反应:Cd﹣2e﹣+2OH﹣=Cd(OH)2,故D正确;
故选:D。
12.【分析】A.Ksp(CuCl)只随温度的改变而改变;
B.Cu固体,不影响化学平衡;
C.根据图象,pH升高,﹣lgc(Cl﹣)增大,说明c(Cl﹣)减少,加硫酸pH降低;
D.根据盖斯定律方程式①×得总方程式。
【解答】解:A.Ksp(CuCl)只随温度的改变而改变,不受pH的影响,故A错误;
B.溶液中既然形成CuCl固体,说明已经达到了溶解平衡,形成了饱和溶液,移除部分固体不影响沉淀溶解平衡,故B错误;
C.根据图象,pH升高,﹣lgc(Cl﹣)增大,说明c(Cl﹣)减少,向电解液中加入稀硫酸pH降低,不利于Cl﹣的去除,故C错误;
D.根据盖斯定律方程式①×得总方程式,除Cl﹣反应为:Cu(s)+Cu2+(aq)+Cl﹣(aq)⇌CuCl(s)△H=(a+b)kJ•ml﹣1,故D正确,
故选:D。
二.填空题
13.【分析】(1)①用H2将NO3﹣还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强,说明该反应中生成氢氧根离子;
②根据图1可知,硝酸根离子在Ag﹣Pt电极上发生得电子的还原反应,则Ag﹣Pt电极为阴极,A为正极,B为负极,根据总反应4NO3﹣+4H+═5O2+2N2+2H2O可知,阴极上硝酸根离子得电子生成氮气和水;
③如果把质子交换膜改为阴离子交换膜,则NO3﹣将通过阴离子交换膜移向阳极,不能除去;
(2)①CO与O2构成的碱性燃料电池中,CO发生失电子的氧化反应生成CO32﹣,O2发生得电子的还原反应生成OH﹣,则通入CO的电极为负极,通入O2的电极为正极;
②由图2可知,CO在阳极失电子生成CO2,并生成H+,结合电子守恒和电荷守恒书写阳极电极反应。
【解答】解:(1)①用H2将NO3﹣还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强,说明该反应中生成氢氧根离子,同时还生成水,所以反应方程式为5H2+2NO3﹣N2↑+2OH﹣+4H2O,
故答案为:5H2+2NO3﹣N2↑+2OH﹣+4H2O;
②根据图1可知,NO3﹣在Ag﹣Pt电极上发生得电子的还原反应生成N2,则Ag﹣Pt电极为阴极,A为正极,B为负极;根据总反应4NO3﹣+4H+═5O2+2N2+2H2O可知,阴极上NO3﹣离子得电子生成氮气和水,电极反应式为2NO3﹣+12H++10e﹣=N2+6H2O,
故答案为:A;2NO3﹣+12H++10e﹣=N2+6H2O;
③如果把质子交换膜改为阴离子交换膜,则NO3﹣将通过阴离子交换膜移向阳极,不会放电,达不到除去NO3﹣离子的目的,所以不能把质子交换膜改为阴离子交换膜,
故答案为:不能;
(2)①CO与O2构成的碱性燃料电池中,CO发生失电子的氧化反应生成CO32﹣,则通入CO的电极为负极,电极反应式为CO﹣2e﹣+4OH﹣=CO32﹣+2H2O,
故答案为:CO﹣2e﹣+4OH﹣=CO32﹣+2H2O;
②由图2可知,CO在阳极失电子生成CO2,并生成H+,阳极电极反应式为CO﹣2e﹣+H2O=CO2+2H+,
故答案为:CO﹣2e﹣+H2O=CO2+2H+。
14.【分析】(1)甲醇燃料电池中,通入甲醇的电极为负极、负极上甲醇发生失电子的氧化反应,通入氧气的电极为正极,正极上氧气发生得电子的还原反应,结合电解质环境书写电极反应式;
(2)该燃料电池中,正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,负极上CO失去电子生成二氧化碳,结合电子守恒和电荷守恒写出电极反应式;
(3)电镀时,镀层金属为阳极,镀件金属为阴极,电解质溶液是含有镀层金属阳离子的盐溶液;电解精炼铜时,要将粗铜做阳极,精铜做阴极,电解质溶液是含有铜离子的盐溶液,结合电极反应分析解答。
【解答】解:(1)甲醇燃料电池中,通入甲醇的电极为负极、负极上甲醇发生失电子的氧化反应,通入氧气的电极为正极,正极上氧气发生得电子的还原反应,以稀硫酸为电解质溶液时,正极反应式为O2+4e﹣+4H+=2H2O;若电解质改为KOH溶液,负极反应式为CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O,
故答案为:O2+4e﹣+4H+=2H2O;CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O;
(2)该熔融盐燃料电池中,正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,负极上CO失去电子生成二氧化碳,正极电极反应式为O2+2CO2+4e﹣═2CO32﹣,负极电极反应式为2CO+2CO32﹣﹣4e﹣═4CO2,
故答案为:2CO+2CO32﹣﹣4e﹣═4CO2;O2+2CO2+4e﹣═2CO32﹣;
(3)在铜制品表面镀银,应把镀件挂在电镀池的阴极,镀层金属银作阳极,电镀液是含有银离子的可溶性的硝酸银溶液,由于阳极溶解银和阴极析出银的质量相等,所以电解前后电解质浓度不变;电解精炼铜时,要将粗铜做阳极,精铜做阴极,含有铜离子的可溶性的铜盐溶液作电解质溶液,由于粗铜中含有比Cu活泼的金属,则精炼铜时这类金属也放电进入溶液中,导致溶液中铜离子的浓度减小,
故答案为:Ag;硝酸银溶液;不变;精铜;减小。
15.【分析】(1)Mg、Al和强碱性溶液构成原电池,铝失电子生成NaAlO2而作负极、Mg作正极,结合电子守恒和电荷守恒写出电极反应式;
(2)①装置Ⅱ实现铁棒上镀铜,则Cu作阳极、Fe作阴极,I中a处电极为负极、b处电极为正极,负极上通入燃料N2H4、正极上通入氧化剂,负极上N2H4失电子生成氮气和水,正极上氧气得电子生成OH﹣;
②根据I中氢氧根离子浓度变化确定溶液pH变化;
③根据转移电子相等计算消消耗肼的物质的量和体积;
(3)惰性电极电解0.01ml的硫酸铜溶液,阳极产生224mLO2即0.01mlO2转移电子0.04ml,生成0.01mlCu转移电子0.02ml,则阴极有0.01mlH2生成,根据“析出什么加什么”的恢复原则计算解答;
(4)由图可知,电解Na2CO3溶液时,阳极上碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子,阴极上氢离子得到电子生成氢气;要得到碳酸氢钠,应允许钠离子透过交换膜进入阳极区。
【解答】解:(1)该原电池中,铝易失电子作负极,Mg作正极,负极电极反应式为Al+4OH﹣﹣3e﹣=AlO2﹣+2H2O,
故答案为:Al+4OH﹣﹣3e﹣=AlO2﹣+2H2O;
(2)①装置Ⅱ实现铁棒上镀铜,则Cu作阳极、Fe作阴极,I中a处电极为负极、通入燃料N2H4,b处电极为正极,通入空气,负极上N2H4失电子生成氮气和水,电极反应为N2H4﹣4e﹣+4OH﹣=N2+4H2O,正极上氧气得电子生成OH﹣,电极反应为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣,
故答案为:N2H4﹣4e﹣+4OH﹣=N2+4H2O;O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣;
②根据I中电池总反应为N2H4+O2=N2+2H2O,生成水使溶液中KOH浓度降低,溶液的pH减小,
故答案为:变小;
③装置Ⅱ中阴极生成12.8gCu,n(Cu)==0.2ml,阴极电极反应为Cu2++2e﹣=Cu,负极反应为N2H4﹣4e﹣+4OH﹣=N2+4H2O,串联电路中转移电子相等,则2Cu~N2H4,n(N2H4)=n(Cu)=0.1ml,标准状况下的体积为2.24L,
故答案为:2.24;
(3)惰性电极电解0.01ml的硫酸铜溶液,阳极反应式为4OH﹣﹣4e﹣=O2+2H2O,阳极产生224mLO2即0.01mlO2转移电子0.04ml,Cu2++2e﹣=Cu,生成0.01mlCu转移电子0.02ml,2H++2e﹣=H2,则阴极有0.01mlH2生成,即生成0.01mlCu、0.01mlO2和0.01mlH2,根据“析出什么加什么”的恢复原则可知,加入0.01mlCu(OH)2可使溶液恢复,即Cu(OH)2质量为0.01ml×98g/ml=0.98g,
故答案为:Cu(OH)2;0.98g;
(4)由图可知,阳极上水失去电子生成氧气和氢离子,碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子,总反应式为4CO32﹣+2H2O﹣4e﹣═4HCO3﹣+O2↑,则A为氧气,阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,电极反应式为:2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣或2H++2e﹣=H2↑;要得到碳酸氢钠,应允许钠离子透过交换膜进入阳极区,所以M为阳离子交换膜,
故答案为:2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣或2H++2e﹣=H2↑;O2;阳。
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