【題目】為了探究原電池和電解池的工作原理,某研究性學(xué)習(xí)小組分別用下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。據(jù)圖回答問題。

I.用圖甲所示裝置進(jìn)行第一組實(shí)驗(yàn)時(shí):

(1)在保證電極反應(yīng)不變的情況下,不能替代Cu作電極的是_____ (填字母)。

A石墨 B. C.銀 D.鉑

(2)實(shí)驗(yàn)過程中,SO42-____(從左向右”“從右向左”)移動(dòng);濾紙上能觀察到的現(xiàn)象是________________

II.該小組同學(xué)用圖乙所示裝置進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),兩極均有氣體產(chǎn)生,且Y極處溶液逐漸變成紫紅色;停止實(shí)驗(yàn)觀察到鐵電極明顯變細(xì),電解液仍然澄清。查閱資料知,高鐵酸根(FeO42-)在溶液中呈紫紅色。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及所查信息,回答下列問題:

(3)電解過程中,X極處溶液的OH-濃度____(增大”“減小不變)。

(4)電解過程中,Y極發(fā)生的電極反應(yīng)為___________________,_________________

(5)電解進(jìn)行一段時(shí)間后,若在Y電板(鐵電極)質(zhì)量減小2.8g,在Y極收集到氣體為1.68 L X極收集到氣體__________L(均己折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積)。

(6)K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電池反應(yīng)總反應(yīng)式為2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2,該電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為_______________

【答案】B 從右向左 濾紙上有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生(答出藍(lán)色沉淀藍(lán)色斑點(diǎn)即可) 增大 4OH--4e-=2H2O+O2 Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O 6.72 2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-

【解析】

I.(1)甲裝置中左側(cè)為原電池裝置,鋅作負(fù)極,銅作正極,由于需保證電極反應(yīng)不變,故正極材料的活潑性不能大于Zn,因此不能用鎂代替銅;

(2)硫酸根離子向負(fù)極移動(dòng),移動(dòng)方向?yàn)閺挠蚁蜃笠苿?dòng),M極作陽極,失去電子有銅離子生成,銅離子結(jié)合氫氧根離子生成氫氧化銅沉淀;

II.(3)X極作陰極,X極上發(fā)生反應(yīng):2H++2e-=H2,破壞了水的電離平衡,水繼續(xù)電離,最終導(dǎo)致溶液的c(OH-)增大

(4)在電解過程中,Y極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH--4e-=2H2O+O2Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;

(5)根據(jù)整個(gè)電路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等進(jìn)行計(jì)算;

(6)K2FeO4-Zn堿性電池中,Zn作負(fù)極,負(fù)極的電極反應(yīng)式為3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2,總電池反應(yīng):2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2。用總反應(yīng)式負(fù)極電極式可得:該電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-

I.(1)甲裝置是原電池,Zn作負(fù)極,Cu作正極。若要保證電極反應(yīng)不變,則另一個(gè)電極的活動(dòng)性只要比Zn弱即可。根據(jù)金屬活動(dòng)性順序,Mg>Zn,不能是Mg,故答案為:B。

(2)根據(jù)同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引的原則,實(shí)驗(yàn)過程中,SO42-會(huì)向正電荷較多的Zn電極方向移動(dòng)。即從右向左移動(dòng)。此時(shí)由于在陽極上發(fā)生反應(yīng)Cu-2e-=Cu2+,產(chǎn)生的Cu2+在溶液中發(fā)生反應(yīng)Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓,所以在濾紙上能觀察到的現(xiàn)象是有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生,故答案為:從右向左濾紙上有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生(答出藍(lán)色沉淀藍(lán)色斑點(diǎn)即可)。

II.(3)由圖可知:X為陰極。電解過程中,X極上發(fā)生反應(yīng):2H++2e-=H2,破壞了水的電離平衡,水繼續(xù)電離最終導(dǎo)致溶液的c(OH-)增大,故答案為:增大。

(4)根據(jù)已知條件可知:在電解過程中,Y極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH--4e-=2H2O+O2Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O,故答案為:4OH--4e-=2H2O+O2↑,F(xiàn)e-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。

(5)根據(jù)條件可知:n(O2)=1.68L÷22.4L/mol=0.075mol,在整個(gè)電路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等,2n(H2)=4×n(O2)+6×(2.8g÷56g/mol)=0.6mol,n(H2)=0.3mol,即V(H2)=0.3mol×22.4L/mol=6.72L,故答案為:6.72。

(6)K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,Zn作負(fù)極,負(fù)極的電極反應(yīng)式為3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2,K2FeO4在電池中作為正極材料,電池反應(yīng):2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2用總反應(yīng)式負(fù)極電極式可得:該電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-故答案為:2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】Fe(OH)2由于在空氣中易被氧化,制取時(shí)很難觀察到白色沉淀現(xiàn)象,只能看到灰綠色,采用圖裝置使用Fe,H2SO4(。NaOH溶液可在還原性氣氛中制取Fe(OH)2白色沉淀,且較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不變色,其中C為彈簧夾。(提示:還原性氣氛如氫氣環(huán)境)

(1)則錐形瓶A中應(yīng)加入的藥品為________________________。

(2)錐形瓶B中應(yīng)加入的藥品為________________________。

(3)容器A中的反應(yīng)開始后,請(qǐng)簡(jiǎn)單寫出完成制備Fe(OH)2的后續(xù)操作步驟。

___________________________________________________________________。

(4)若在反應(yīng)開始之前先關(guān)閉彈簧夾C,則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為:______________________________請(qǐng)寫出此時(shí)B瓶中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式:_________________________。

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【題目】T℃時(shí),在恒容密閉容器中充入一定量的H2CO,在催化劑作用下發(fā)生如下反應(yīng):CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H<0。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),CH3OH體積分?jǐn)?shù)與的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是

A. 反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),升高體系溫度,CO轉(zhuǎn)化率升高

B. 反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),再充入一定量Ar,平衡右移,平衡常數(shù)不變

C. 容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

D. =2.5時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),CH3OH的體積分?jǐn)?shù)可能是圖中的F點(diǎn)

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【題目】下列反應(yīng)對(duì)應(yīng)的離子方程式書寫正確的是

A. 飽和碳酸鈉溶液中通入足量的二氧化碳:2Na++CO32-+CO2+H2O=2NaHCO3

B. KIO3KI在酸性溶液中反應(yīng):5I-+IO3-+3H2O═3I2+6OH-

C. Al2(SO4)3溶液中加入過量的氨水:Al3++4NH3·H2O═AlO2-+4NH4++2H2O

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【題目】利用“Na—CO2電池可將 CO2 變廢為寶。我國(guó)科研人員研制出的可充電“Na—CO2電池,以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料,放電時(shí)總反應(yīng)的化學(xué)方程式為 4Na3CO2=2Na2CO3C。放電時(shí)該電池吸入”CO2,其工作原理如圖所示,下列說法中不正確的是

A.電流流向?yàn)?/span> MWCNT→導(dǎo)線鈉箔

B.放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為 3CO24Na4e=2Na2 CO3C

C.選用高氯酸鈉四甘醇二甲醚作電解液的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電性好,不與金屬鈉反應(yīng),難揮發(fā)

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【題目】某天然拒食素具有防御非洲大群蚯蚓的作用,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示(未表示出原子或原子團(tuán)的空間排列)。該拒食素與下列某試劑充分反應(yīng),所得有機(jī)物分子的官能團(tuán)數(shù)目增加,則該試劑是

A. H2

B. Ag(NH3)2OH溶液

C. HBr

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【題目】工業(yè)中很多重要的化工原料都來源于石油化工,如圖中的苯、丙烯、有機(jī)物 A 等,其中 A 的產(chǎn)量可以用來衡量一個(gè)國(guó)家的石油化工發(fā)展水平。請(qǐng)回答下列問題:

(1)A 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_________,丙烯酸中官能團(tuán)的名稱為_________

(2)寫出下列反應(yīng)的反應(yīng)類型①_________,②_________。

(3)下列說法正確的是_________

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B.除去乙酸乙酯中的乙酸,加 NaOH 溶液、分液

C.聚丙烯酸能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色

D.有機(jī)物 C 與丙烯酸屬于同系物

(4)寫出下列反應(yīng)方程式:

丙烯酸生成聚丙烯酸:_________。

丙烯酸 + B →丙烯酸乙酯_________

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【題目】U形管、質(zhì)量為mg的鐵棒、質(zhì)量為mg的碳棒和1L2mol·L-1CuCl2溶液組成的裝置如圖所示,下列說法正確的是(假設(shè)物質(zhì)充足)

A.閉合K,當(dāng)電路中有0.3NA個(gè)電子通過時(shí),理論上碳棒與鐵棒的質(zhì)量差為18g

B.打開K,碳棒上有紫紅色固體析出

C.閉合K,鐵棒上發(fā)生:Fe3e=Fe3

D.閉合K,鐵棒表面發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu2+2e=Cu

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【題目】幾種無機(jī)物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖(反應(yīng)條件省略。部分產(chǎn)物省略)。下列推斷不正確的是

A. L為強(qiáng)堿,則E可能為NaCl溶液、F為鉀

B. L為強(qiáng)酸,則E可能為NaHS、FHNO3

C. L為弱酸,則E可能為Mg、FCO2

D. L為強(qiáng)酸,則E可能為NH4Cl、FCa(OH)2

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