用石墨电极电解500 mL含一种溶质的某蓝色溶液,如右图所示,观察到A极表面有红色固体物质生成,B极上有无色气体生成;当溶液中的原有溶质完全电解后,取出A极,洗涤、干燥、称量,电极增重1.6 g,回答下列问题:
(1)B电极发生反应的电极反应式_______________________。
(2)写出电解时反应的离子方程式______________________________。
(3)电解后溶液中H+物质的量浓度为________________,要使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入____________,其质量为________________。(假设电解前后溶液的体积不变)
(4)原溶液可能是________________溶液。
某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时,现断开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,石墨电极附近溶液变红 |
C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应为:Cl2+2e-=2Cl- |
D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极 |
(I)一种新型的熔融盐燃料电池具有高发电效率而备受重视。现用Li2CO3和Na2CO3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。该电池工作时的正极反应式为: ;
(II)某课外活动小组用如图装置进行实验,试回答下列问题:
(1)若开始时开关K与a连接,则B极的电极反应为 。 向B极附近滴加铁氰化钾溶液现象是 发生反应的离子方程式
(2)若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应为 ,总反应的离子方程式为 。习惯上把该工业生产称为
(3)有关上述实验,下列说法正确的是 。
A.溶液中Na+向A极移动 |
B.从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝 |
C.反应很短一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度 |
D.若标准状况下B极产生2.24 L气体,则溶液中转移0.2 mol电子 |
(4)该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应为 。 此时通过阴离子交换膜的离子数 (填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钾溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或 “D”)____________导出。
③电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因___________________
根据如图所示装置回答:
(1)当X为Pt, Y为Fe, Z为AgNO3时,阳极反应为 ,阴极反应为
(2)X为Cu,Y为Fe,Z为CuSO4时,阳极反应为 ,阴极反应为 。
(3)用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合液500mL,经过一段时间后,两极均得到标况下11.2L气体,则原混合液中CuSO4的物质的量浓度为 mol/L
已知某碱性硼化钒(VB3)一空气电池工作时发生反应为:11O2+4VB2=2V2O5+4B2O3。以该电池作为电源,使用惰性电极电解硫酸铜溶液,实验装置如图所示。当外电路中通过0.04mol电子时,B装置内共收集到0.448L气体(标准状况),则下列说法正确的是
A.VB2电极发生的电极反应为:2VB2+11H2O-22e-=V2O5+2B2O3+22H+ |
B.若B装置内的液体体积为400mL,则CuSO4溶液的物质的量浓度为0.025mol/L |
C.电解过程中,b电极表面先有红色物质析出,然后有气泡产生 |
D.外电路中电子由a电极流向b电极 |
铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质,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,下列说法正确的( )
A.阳极产生KOH |
B.阴极产生KOH |
C.大量H+通过离子交换膜从左侧到右侧 |
D.大量K+通过离子交换膜从右侧到左侧 |
氨气是一种重要的化工产品,是生产铵盐、尿素等的原料.工业合成氨的反应如下:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol。
(1)实验室中常用来制备氨气的化学方程式为 。
(2)已知H2(g)的燃烧热为285.8kJ•mol-1,写出NH3(g)在纯氧中燃烧生成无毒、无害物质的热化学方程式 _。
(3)25℃时,将a mol (NH4)2SO4溶于水,向该溶液中滴加V L稀氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将__________________(填“正向”、“不”或“逆向”)移动,所滴加稀氨水的物质的量浓度为_____________mol•L-1(25℃时,NH3•H2O的电离平衡常数Kb≈2×10-5)。
(4)工业上常用CO2和NH3通过如下反应合成尿素[CO(NH2)2 ]:CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)△H<0,t℃时,向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10mol CO2和0.40mol NH3,70min开始达到平衡。反应中CO2(g)的物质的量随时间变化如下表所示:
时间/min |
0 |
30 |
70 |
80 |
100 |
n(CO2)/mol |
0.10 |
0.060 |
0.040 |
0.040 |
0.040 |
①20min时v正(CO2)_________80min时v逆(H2O)(填“>”、“=”或“<”)。在t℃时,该反应的平衡常数K= 。
②在100min时,保持其它条件不变,再向容器中充入0.050mol CO2和0.20mol NH3,重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将_________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
③根据表中数据在图甲中绘制出在t℃下NH3的转化率随时间变化的图象;保持其它条件不变,则(t+10)℃下正确的图象可能是 (填图甲中的“A”或“B”)。
④图乙所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为______ ,若两极共收集到气体22.4L(标况),则消耗的尿素为______g(忽略气体的溶解)。
S02的含量是空气质量日报中一项重要检测指标,也是最近雾霾天气肆虐我国大部分地区的主要原因之一。加大S02的处理力度,是治理环境污染的当务之急。
I.电化学法处理SO2。
硫酸工业尾气中的SO2经分离后,可用于制备硫酸,同时获得电能,装置如右图所示(电极均为惰性材料):
(1)M极发生的电极反应式为________________。
(2)若使该装置的电流强度达到2.0A,理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为 L(已知:1个e所带电量为1.6×10-19C)。
Ⅱ,溶液与电化学综合(钠碱循环法)处理SO2。
(3)钠碱循环法中,用Na2SO3溶液作为吸收液来吸收SO2,该反应的离子方程式为 。
(4)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-)/n(HSO3-)变化关系如右图所示:
①用图中数据和变化规律说明NaHSO3溶液呈酸性的原因 。
②n(SO32-)/n(HSO3-)=1:1时,溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。
(5)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽处理,直至得到pH>8的吸收液再循环利用,其电解示意图如下:
①写出阳极发生的电极反应式 ;
②当电极上有2 mol电子转移时阴极产物的质量为 。
如右图所示,a、b是多孔石墨电极,某同学按图装置进行如下实验:断开K2,闭合K1一段时间,观察到两只玻璃管内都有气泡将电极包围,此时断开K1,闭合K2,观察到电流计A的指针有偏转。下列说法不正确的是
A.断开K1,闭合K2时,b极上的电极反应式为:2H++2e-=H2↑ |
B.断开K1,闭合K2时,OH-向b极移动 |
C.断开K2,闭合K1时,a极上的电极反应式为:4OH--4e-=O2↑+2H2O |
D.断开K2,闭合K1,一段时间后溶液的pH值要变大 |
用石墨作电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液,通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况),则原混合液中Cu2+ 的物质的量浓度为
A.1 mol·L-1 | B.2 mol·L-1 | C.3 mol·L-1 | D.4 mol·L-1 |
铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各 种性能的不锈钢,CrO3 大量地用于电镀工业中。
(1)在下图装置中,观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡,而图 2 装置中铜电 极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体。
图 2 装置中铬电极的电极反应式______________________
(2)最近赣州酒驾检查特别严,利用 CrO3具有强氧化性,有机物(如酒精)遇到 CrO3时,猛烈反应,CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3],另该过程中乙醇被氧化成乙酸, 从而增强导电性,根据电流大小可自动换算出酒精含量。写出该反应的化学方程式为_________________________
(3)虽然铬加到铁中可将铁做成不锈钢可减少金属腐蚀,但 生产成本高,生活中很多情况下还是直接使用钢铁,但易腐蚀, 利用右图装置,可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒,为 减缓铁的腐蚀,开关 K 应置于________处。若 X 为锌,开关K 置于________处。
(4)CrO3 和 K2Cr2O7 均易溶于水,这是工业上造成铬污染的 主要原因。净化处理方法之一是将含+6 价 Cr 的废水放入电解槽内,用铁作阳极,加入 适量的 NaCl 进行电解:阳极区生成的 Fe2+和 Cr2O72-发生反应,生成的 Fe3+和 Cr3+在阴极 区与OH-结合生成 Fe(OH)3和 Cr(OH)3沉淀除去【已知某条件下的KspFe (OH)3 = 3.0×10-31, KspCr(OH)3 = 6.0×10-38】。已知电解后的溶液中 c(Fe3+)为 2.0×10-6 mol·L1,则溶液中c(Cr3+)为______________mol·L-1。
(1) 图中A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠和酚酞溶液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显红色。
①电源A中a点为________极。
②滤纸B上发生的总反应的离子方程式为 。
③欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通K点,使c、d两点短路,则电极e上发生的反应为 ,电镀槽中盛放的电镀液可以是________或________。
(2)加碘盐中的KIO3也可以用电化学氧化法制取:电解KI溶液可以制取KIO3。则电解时阳极材料可选用 (填“石墨”或“铜”)。写出该电极反应方程式
工业废水随意排放会造成严重污染,根据成分不同可采用不同的处理方法。
(1)电池生产工业废水中常含有Cu2+等重金属离子,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2。
①请用离子方程式说明上述除杂的原理______________________。
②FeS高温煅烧产生的SO2气体通入下列溶液中,能够产生沉淀的是_________(填序号)
A.Ba(NO3)2 B.BaCl2
C.Ba(OH)2 D.溶有NH3的BaCl2溶液
③已知元素在高价态时常表现氧化性,若在酸性CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液,加热,生成CuCl沉淀,则生成CuCl的离子方程式是___________。
(2)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时,在废水中加入适量NaCl,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在如下反应Cr2O72+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+ 以Cr(OH)3形式除去,下列说法不正确的是______(填序号)
A.阳极反应为Fe-2e-═Fe2+
B.电解过程中溶液pH减小
C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D.电路中每转移12 mol电子,最多有2mol Cr2O72-被还原
(3)废氨水可以转化成氨,氨再设计成碱性燃料电池。右图是该燃料电池示意图,产生的X气体可直接排放到大气中,a电极作_________极(填“正”“负”“阴”或“阳”),其电极反应式为___________。
以石墨电极电解200 mL CuSO4溶液,电解过程中转移电子的物质的量n(e—)与产生气体体积V(g)(标准状况)的关系如下图所示。下列说法中正确的是( )
A.电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2mol/L |
B.电解后所得溶液中c(H+)=2mol/L |
C.当n(e—)=0.6mol时,V(H2)∶V(O2)=3∶2 |
D.向电解后的溶液中先后加入16gCuO和3.6g水,则溶液可恢复为电解前的浓度 |