9.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用.右圖表示一個電解池,裝有電解液c;A、B是兩塊電極板,通過導(dǎo)線與直流電源相連.請回答以下問題:
(1)若A、B都是惰性電極,c是飽和NaCl溶液,實驗開始時,同時在U形管兩邊各滴入幾滴酚酞試液,則:B 極(填“A”或“B”)附近先呈紅色;電解飽和NaCl溶液的總反應(yīng)方程式:2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑.
(2)若要進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉,電解液c選用CuSO4溶液,則:
①A電極反應(yīng)式是Cu-2e-=Cu2+
②B電極反應(yīng)式是Cu2++2e-=Cu.
(說明:雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出)
③下列說法正確的是bd.
a.電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
b.在電解精煉過程中,電解液中伴隨有Al3+、Zn2+產(chǎn)生
c.溶液中Cu2+向陽極移動
d.利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬
(3)用惰性電極電解CuSO4溶液.若陰極析出Cu的質(zhì)量為12.8g,則陽極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L.
(4)利用反應(yīng)2Cu+O2+2H2SO4═2CuSO4+2H2O可制備CuSO4,若將該反應(yīng)設(shè)計為電解池.陰極電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O.

分析 (1)根據(jù)電流方向知,a是正極,b是負(fù)極,電解氯化鈉溶液,在陽極上是氯離子失電子的氧化反應(yīng),在陰極上是氫離子得電子的還原反應(yīng),據(jù)此回答;
(2)①電解精煉中,粗銅作陽極,陽極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng);
②電解精煉中,純銅作陰極,陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng);
③電解精煉銅時,粗銅作陽極,該電極上Zn、Fe、Ni、Cu失電子,精銅作陰極,該極上是銅離子得電子,陽極上銅以及比銅活潑的金屬會溶解,而沒有銅活潑的金屬會從陽極掉落下,形成陽極泥;
(3)根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計算;
(4)該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,所以只能設(shè)計成電解池,失電子的金屬作陽極,反應(yīng)方程式中溶液為電解質(zhì)溶液,陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng).

解答 解:(1)①根據(jù)電流方向知,a是正極,A是陽極,b是負(fù)極,B是陰極,電解氯化鈉溶液,在陽極上是氯離子失電子的氧化反應(yīng),產(chǎn)生氯氣,電極反應(yīng)為:2Cl--2e-=Cl2↑,在陰極上是氫離子得電子的還原反應(yīng),產(chǎn)生氫氣,該電極附近產(chǎn)生高濃度的氫氧化鈉,遇到酚酞顯示紅色,電極反應(yīng)為:2H++2e-=H2↑,總反應(yīng)為:2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑,
故答案為:B;2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑;
(2)①電解精煉中,粗銅作陽極,純銅作陰極,A是陽極,則A極材料是粗銅,陽極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:Cu-2e-=Cu2+,故答案為:Cu-2e-=Cu2+;
②B是陰極,B材料是粗銅,該極上銅離子得電子生成金屬銅,即電極反應(yīng)式為:Cu2++2e-=Cu,故答案為:Cu2++2e-=Cu;
③a、電解池中,電能不會全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,還會伴隨熱能等形式的能的產(chǎn)生,故錯誤;
b、電解精煉銅時,粗銅作陽極,接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng),金屬鋅、鋁都先于金屬銅失電子,所以電解液中伴隨有Al3+、Zn2+產(chǎn)生,故正確;
c、溶液中Cu2+向陰極移動,在陰極上發(fā)生還原反應(yīng),故錯誤;
d、在陽極上,沒有銅活潑的金屬Ag、Pt、Au等金屬會從陽極掉落下,形成陽極泥,利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬,故正確.
故選bd;
(3)電解硫酸銅溶液時,陽極上氫氧根離子放電,生成1mol氧氣需要4mol電子,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等得陽極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=$\frac{\frac{12.8g}{64g/mol}×2}{4}$×22.4L/mol=2.24L,
故答案為:2.24;
(4)該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,所以只能設(shè)計成電解池,失電子的金屬作陽極,反應(yīng)方程式中溶液為電解質(zhì)溶液,陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以若將該反應(yīng)設(shè)計為電解池,其電解質(zhì)溶液需用稀硫酸,陽極材料是用銅,陰極電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O,
故答案為:O2+4H++4e-=2H2O.

點(diǎn)評 本題考查了電解原理,正確判斷陰陽極是解本題關(guān)鍵,注意根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算電極上生成氣體的體積,難度不大.

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.人工光合作用能夠借助太陽能,用CO2和H2O制備化學(xué)原料.科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝如圖的人工光合系統(tǒng),成功地實現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4,下列說法不正確的是( 。
A.該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程
B.GaN表面發(fā)生氧化反應(yīng),有O2產(chǎn)生
C.電解液中的H+從質(zhì)子交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移
D.Cu表面的電極反應(yīng)式 CO2+8e-+8H+═CH4+2H2O

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20.由Zn-Cu-硫酸溶液組成的原電池,工作一段時間后,鋅片的質(zhì)量減少了6.5g.回答下列問題:
(1)上述原電池的正極是:Cu,負(fù)極的電極反應(yīng)式:Zn-2e-═Zn2+
(2)若將電解質(zhì)溶液改為硫酸銅溶液,負(fù)極是:Zn,正極的電極反應(yīng)式:Cu2++2e-═Cu.當(dāng)電池輸出相同的電量時,電池兩極的質(zhì)量差為12.9g.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

17.某中學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為探究碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種物質(zhì)的某些性質(zhì)、進(jìn)行了如下實驗,如圖Ⅰ~Ⅳ所示:

(1)若用實驗Ⅳ來驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性,則試管B中裝入的固體最好是NaHCO3,現(xiàn)象是右邊試管中的石灰水不變渾濁,而左邊試管中的石灰水變渾濁.
(2)若用實驗來鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種固體,能達(dá)到實驗?zāi)康氖牵ㄌ钛b置序號)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ.
(3)為測定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù),采用實驗Ⅲ進(jìn)行實驗,取a克混合物充分加熱,最后減重b克,則碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}×100%$(用含有a、b的數(shù)學(xué)式表示).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.全球氣候變暖已經(jīng)成為全世界人類面臨的重大問題.
(1)地球上的能主要于太陽,綠色植物的光合作用可以大量吸收CO2以減緩溫室效應(yīng),主要過程可以描述分為下列三步(用“C5”表示C5H10O4,用“C3”表示C3H6O3):
Ⅰ:H2O(l)=2H+(aq)+$\frac{1}{2}$O2(g)+2e-△H=+284kJ/mol
Ⅱ:CO2(g)+C5(s)+2H+(aq)=2C3+(s)△H=+396kJ/mol
Ⅲ:12C3+(s)+12e-=C6H12O6(葡萄糖、s)+6C5(s)+3O2(g)△H=-1200kJ/mol
寫出綠色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學(xué)方程式6CO2(g)+6H2O(l)=C6H12O6(葡萄糖、s)+6O2(g)△H=+2880 kJ•mol-1
(2)減少溫室氣體排放的關(guān)鍵是節(jié)能減排,大力開發(fā)利用燃料電池就可以實現(xiàn)這一目標(biāo).如圖所示甲烷燃料電池就是將電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉,鉑吸附氣體的能力強(qiáng),性質(zhì)穩(wěn)定.將其插入KOH溶液,從而達(dá)到吸收CO2的目的.
①通入氧氣一極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O═4OH-;
②隨著電池不斷放電,電解質(zhì)溶液的pH減小(填“增大”、“減小”或“不變”).
③通常情況下,甲烷燃料電池的能量利用率大于(填大于、小于或等于)甲烷燃燒的能量利用率.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

14.(1)銅、鋅、稀硫酸構(gòu)成原電池,負(fù)極為:鋅,正極反應(yīng)式:2H++2e-=H2↑.
(2)以石墨為電極,電解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉).陰極附近溶液呈紅色,陽極附近溶液呈藍(lán)色.
(3)鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良,是常用的一次電池.該電池反應(yīng)原理如圖1所示,其中電解質(zhì)LiClO4,溶于混合有機(jī)溶劑中,Li+通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2. 回答下列問題:

①外電路的電流方向是由b極流向a極.(填字母)
②電池正極反應(yīng)式為MnO2+e-+Li+═LiMnO2
(4)化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用,電化學(xué)降解法可用于治理酸性水中的硝酸鹽污染.電化學(xué)降解NO3-的原理如圖2所示.直流電源正極為A(填A(yù)或B),陰極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+12H+=6H2O+N2↑.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

1.現(xiàn)有Na2CO3和NaHCO3兩種白色固體物質(zhì):
Ⅰ.欲探究Na2CO3和NaHCO3穩(wěn)定性的相對強(qiáng)弱,兩同學(xué)分別設(shè)計了以下兩組裝置:
請回答:

①如甲圖所示,分別用Na2CO3和NaHCO3做實驗,試管②中的試劑是C(填字母序號).  
a.稀H2SO4      b.NaOH溶液      c.Ca(OH)2溶液
②“套管實驗”是將一支較小的玻璃儀器裝入另一玻璃儀器中,經(jīng)組裝來完成原來需要兩只或更多普通玻璃儀器進(jìn)行的實驗.因其具有許多優(yōu)點(diǎn),近年被廣泛開發(fā)并應(yīng)用于化學(xué)實驗中.如乙圖所示為套管實驗,欲探究Na2CO3和NaHCO3穩(wěn)定性的相對強(qiáng)弱,則試管④中裝入的  固體應(yīng)該是NaHCO3(填化學(xué)式).該實驗,應(yīng)該觀察到的實驗現(xiàn)象是連接小試管的澄清石灰水變渾濁而連接大試管的澄清石灰水不變渾濁得出的結(jié)論是:Na2CO3比NaHCO3的穩(wěn)定性強(qiáng)(填“強(qiáng)”或“弱”).
Ⅱ.等物質(zhì)的量濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液與同濃度的鹽酸反應(yīng),反應(yīng)速率快的是NaHCO3溶液(填化學(xué)式).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.下列物質(zhì)屬于純凈物的是( 。
A.水泥B.不銹鋼C.普 通玻璃D.液氯

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.甲乙丙丁戊的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(反應(yīng)條件略去,箭頭表示一步轉(zhuǎn)化).下列各物質(zhì)中,不滿足右圖轉(zhuǎn)化關(guān)系的是( 。  
 
ANH3Cl2 N2 H2
BC SiO2COCuO
C Al(OH)3NaOH溶液NaAlO2溶液CO2
D乙醇乙酯NaOH溶液乙醇乙酸
A.AB.BC.CD.D

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