高中化学复习知识点电解池电解基本判断Word下载.docx
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D.
用图所示装置(正放)可收集NO气体
4.甲图为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能,乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。
关于甲、乙的说法正确的是
A.装置乙中的b极要与装置甲的X极连接
B.装置乙中a极的电极反应式为:
2Cl--2e-=Cl2↑
C.当N极消耗5.6L(标准状况下)气体时,则有2NA个H+通过离子交换膜
D.若有机废水中主要含有葡萄糖,则装置甲中M极发生的电极反应为:
C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+
5.下图是电解饱和NaCl溶液的实验装置,x、y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,下列有关该实验正确的说法是
A.x电极为阳极,y电极为阴极
B.x电极附近溶液变红色,且有刺激性气味气体产生
C.若将两电极产生的气体收集起来,X电极得到的气体与Y电极得到的气体之比之比略大于1:
1
D.电解后,将溶液混匀,电解前后溶液的pH未发生变化
6.在电解水制取H2和O2时,为了增强导电性,常常要加入一些电解质,最好选用()
A.HC1B.NaOHC.NaClD.CuSO4
7.为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D−Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池,结构如下图所示。
电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)
ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
以下说法不正确的是
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−
NiOOH(s)+H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−
ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区
8.该图为直流电源电解NaCl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试液,下列对实验现象描述正确的是
A.两电极均逸出无色无味气体
B.逸出气体的体积a电极的小于b电极的
C.a电极附近呈红色,b电极附近出现蓝色
D.a电极附近呈蓝色,b电极逸出有刺激性气味的气体
9.下列有关原电池和电解池的叙述中正确的是
A.钢铁腐蚀时,铁有时候作负极有时候作正极
B.将铜片锌片用导线连接插入稀硫酸中,铜是阳极,铜片上有氢气产生
C.用惰性电极电解氯化铜溶液时氯气在阳极产生
D.电解氯化钠溶液时电子从负极经过溶液流向正极
二、多选题
10.一种“固定CO2”的电化学装置如图。
该电化学装置放电时可将CO2转化为C和Li2CO3,充电时仅使Li2CO3发生氧化反应释放出CO2和O2,下列说法正确的是
A.放电时,Li+向电极X方向移动
B.放电时,每转移4mole-,理论上生成1molC
C.充电时,阳极反应:
C+2Li2CO3-4e-=3CO2↑+4Li+
D.充电时,电极Y与外接直流电源的负极相连
三、综合题
11.氮元素能够形成多种化合物。
请回答下列问题:
(1)连氨(N2H4)常温下为液态,在空气中迅速完成燃烧生成N2,同时放出大量热,可作导弹、宇航飞船、火箭的燃料。
已知:
H2(g)+
O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJ•mol-1
N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H2=+50.6kJ•mol-1
则N2H4(l)在空气燃烧生成液态水的热化学方程式为______。
(2)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应CH4(g)+NH3(g)⇌HCN(g)+3H2(g)△H>0。
一定温度下,向2L恒容容器中充入1molCH4(g)和2molNH3(g)发生上述反应,4min达到平衡时,测得CH4的转化率为
。
0-4min内,用H2表示的该反应速率v(H2)=______。
保持温度和容积不变,再向平衡后的容器中充入2molNH3和2molH2,此时v正______v逆(选填“>”“<”或“=”)。
(3)NH3能够形成Ag(NH3)2+。
①溶液中存在Ag+(aq)+2NH3(aq)⇌Ag(NH3)2+(aq),其平衡常数的表达式为K稳=______。
②常温下,K稳[Ag(NH3)2+]=1.10×
107,反应AgCl(s)+2NH3(aq)⇌Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化学平衡常数K=1.936×
10-3,则Ksp(AgCl)=______。
(4)硫氧化物和氮氧化物是常见的大气污染物,利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。
①电极A的电极反应式为______。
②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有SO32-生成。
该反应离子方程式为______。
12.CO、NO、NO2、SO2都是大气污染物,减少这些氧化物排放对于环境保护具有重要的意义。
已知下列热化学方程式
C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·
mol-1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH2=+68kJ·
2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH3=-221.0kJ·
(1)2NO2(g)+4CO(g)=4CO2(g)+N2(g)ΔH=__kJ·
mol-1。
①某温度下,在2L密闭容器中充入0.4mo1CO和0.6molNO2,此时容器的压强为2.0×
105Pa,5s时,容器的压强变为原来的0.95倍,则从反应开始到5秒末NO2的平均反应速率v(NO2)=__mol/(L·
s)。
②下列能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是__。
A.适当升高温度
B.减小容器体积使体系压强增大
C.及时分离出CO2
D.向密闭容器中再充入0.4molNO2
(2)某温度下,下列反应的平衡常数如下:
a.2NO2(g)⇌N2(g)+2O2(g)K1=7.0×
1016
b.2NO(g)⇌N2(g)+O2(g)K2=2.1×
1030
反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数K3=__。
(3)在催化剂作用下用CO还原NO2进行尾气处理。
①相同条件下,选用A、B、C三种催化剂进行反应,生成N2的物质的量与时间变化如图a。
活化能最小的是_(用E(A)、E(B)、E(C)表示三种催化剂下该反应活化能)。
②在催化剂B作用下,测得相同时间内,处理NO2的量与温度的关系如图b。
图中曲线先增大后减小,请说明后减小的原因___(假设该温度范围内催化效率相同)。
(4)煤燃烧产生的SO2用NaOH溶液吸收,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可以制备H2SO4,其原理如图c所示(电极材料为石墨)。
a电极反应式为__。
b为_(阴、阳)极,d离子交换膜为__(阴、阳)离子交换膜。
参考答案
1.D
【解析】
【详解】
A.反应1为2ZnFeO4+H2
2ZnFeO3.5+H2O,氧化产物为H2O,故A错误;
B.反应2为4ZnFeO3.5+SO2
4ZnFeO4+S,还原产物为S,故B错误;
C.循环Ⅱ中电解时,阳极上Mn2+放电生成MnO2,若Mn作为循环Ⅱ中电解过程中的阳极材料,则阳极上Mn放电,得不到MnO2,故C错误;
D.循环I中总反应为2H2+SO2
S+2H2O,循环Ⅱ中电解过程发生反应为MnSO4+2H2O
MnO2+H2SO4+H2↑,吸收过程发生反应为MnO2+SO2=MnSO4,故循环Ⅱ中总反应为2H2O+SO2=2H2SO4+H2,循环I和循环Ⅱ中消耗同质量的SO2,理论上得到S和H2SO4的物质的量之比为1:
1,质量之比为16:
49,故D正确。
故选D。
2.D
【分析】
A.放电时,利用原电池原理,Zn作负极,失去电子,
得到电子,放电时是溶液中的Zn2+与插层结合,故A错误;
B.根据反应方程式,放电时,负极的锌板失去电子变成锌离子进入溶液中,然后与正极结合,进入溶液的和结合的Zn2+守恒,溶液中的锌离子浓度不变,故B错误;
C.充电时是电解池原理,电子通过导线转移,不能通过电解质溶液,故C错误;
D.充电时,阳极失电子,电极反应式为:
Zn0.25V2O5﹒zH2O+(y-z)H2O-2xe-=Zn0.25V2O5﹒yH2O+xZn2+,故D正确;
答案选D。
【点睛】
已知总反应书写电极反应时,根据得失电子情况加以判断,失电子,则化合价升高,发生氧化反应,总反应减去阳极反应即为阴极的电极反应。
3.D
A.生成的气体易从长颈漏斗逸出,不能制备乙炔,A错误;
B.苯不能隔绝气体与水,图中不能防止倒吸,B错误;
C.Cu与电源负极相连,为阴极,Cu不能失去电子,C错误;
D.二氧化碳可防止NO被氧化,图中短导管进入可收集NO,D正确。
4.D
【解析】由已知结合图示,甲为原电池,X为负极、Y为正极,乙为用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器,则a为阴极生成氢气和NaOH,b为阳极生成Cl2,有利于Cl2与NaOH反应生成NaClO。
A项,b为电解池阳极,应与电池正极(Y极)连接,故A错误;
B项,a为阴极,电极反应式为:
2H2O+2e-=2OH-+H2↑,b为阳极,电极反应式为:
2Cl--2e-=Cl2↑,故B错误;
C项,如图,N电极为氧气得电子发生还原反应,电极反应式为:
O2+4H++4e-=2H2O,则当N电极消耗5.6L(标准状况下)气体(即0.25mol)时,消耗1mol氢离子,则有NA个H+通过离子交换膜,故C错误;
D项,若有机废水中主要含有葡萄糖,则装置甲中M极发生C6H12O6失电子的氧化反应,生成二氧化碳,根据电荷守恒和原子守恒,其电极应为:
C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+,故D正确。
点睛:
本题考查原电池与电解池原理,注意甲为原电池,有机物失电子在负极发生氧化反应,氧气得电子在正极发生还原反应,要结合电解质溶液的酸碱性及图示信息书写电极反应式;
乙为电解池,本题难点在于电解池阴阳极的判断,要注意根据电解目的判断:
在下端生成氯气,上端生成氢氧化钠和氢气,氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠,则下端为阳极,上端为阴极。
5.C
与原电池正极连接的是电解池的阳极,氯离子在阳极上失电子发生氧化反应,生成黄绿色的氯气;
与负极连接的是电解池的阴极,氢离子在阴极上得电子发生还原反应,生成无色无味的氢气,同时有氢氧化钠生成,据此分析。
A.y与原电池正极相连接,所以是阳极,x与原电池负极相连接,所以是阴极,故A错误;
B.x与原电池的负极相连,所以是阴极,溶液中的氢离子在阴极上得电子发生还原反应,生成无色无味的氢气,同时有氢氧化钠生成,所以X电极附近溶液变红色,但无刺激性气味气体产生,故B错误;
C.x电极上析出氢气,y电极上析出氯气,因为氯气能溶于水,所以电解一段时间收集产生的气体,y电极得到气体体积稍小,所以将x、y两极产生的气体收集起来,其体积比略大于1:
1,故C正确;
D.电解后生成氢氧化钠,所以溶液的碱性增强,故电解前后溶液的pH发生变化,故D错误;
答案为C。
6.B
电解水时,为了增强导电性加入的物质电解时,不能产生其它物质。
A.加入氯化钠,阳极氯离子放电生成氯气,A错误;
B.加入NaOH时,阳极OH-放电,阴极H+放电,B正确;
C.加入氯化氢,阳极氯离子放电生成氯气,C错误;
D.加入CuSO4时,阴极铜离子放电生成Cu,D错误;
答案为B
7.D
A、三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,吸附能力强,所沉积的ZnO分散度高,A正确;
B、充电相当于是电解池,阳极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH,电极反应式为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-=NiOOH(s)+H2O(l),B正确;
C、放电时相当于是原电池,负极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(l),C正确;
D、原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,则放电过程中OH-通过隔膜从正极区移向负极区,D错误。
8.D
该装置为电解NaCl溶液的装置,与电源正极相连的b极为电解池的阳极,Cl-失去电子,发生氧化反应,生成Cl2,与电源负极相连的a极为电解池的阴极,H+得到电子,发生还原反应,生成H2,同时生成了NaOH,据此分析判断。
A.由分析可知,阴极生成H2,为无色无味气体,阳极生成Cl2,为黄绿色刺激性气味气体,A项错误;
B.电解NaCl溶液的方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,逸出气体的体积a电极与b电极的相等,B项错误;
C.阴极为a极,生成的NaOH遇石蕊显蓝色,C项错误;
D.阴极为a极,生成的NaOH遇石蕊显蓝色,b极生成Cl2,为黄绿色刺激性气味气体,D项正确;
9.C
A.钢铁发生电化学腐蚀时,形成铁碳原电池,Fe只能作负极发生氧化反应,故A错误;
B.将铜片锌片用导线连接插入稀硫酸中构成原电池,铜是正极,铜片上有氢气产生,故B错误;
C.用惰性电极电解氯化铜溶液时,阳极上发生氧化反应,有氯气生成,故C正确;
D.无论是原电池还是电解池,电解质溶液中不存在电子的流动,在电解氯化钠溶液时电子从负极经过导线流向阴极,故D错误;
10.B
A.放电时,X极上Li失电子,则X为负极,Y为正极,Li+向电极Y方向移动,A错误;
B.正极上CO2得电子生成C和Li2CO3,C的化合价降低4价,则每转移4mol电子,理论上生成1molC单质,B正确;
C.根据题干信息,充电时仅使Li2CO3发生氧化反应释放出CO2和O2,充电时,阳极电极反应式为:
2Li2CO3-4e-=2CO2↑+O2↑+4Li+,C错误;
D.该电池充电时,电源的负极与外加电源的负极相连,即电极X与外接直流电源的负极相连,电极Y与外接直流电源的正极相连,D错误;
故选:
B。
11.N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-622.2kJ/mol0.25mol/(L•min)>1.76×
10-10SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+2NO2+8OH-+4S2O42-=N2+8SO32-+4H2O
(1)已知:
①H2(g)+
②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l)△H2=+50.6kJ/mol
盖斯定律计算①×
2-②得到N2H4(l)在空气燃烧生成液态水的热化学方程式;
(2)①CH4(g)+NH3(g)⇌HCN(g)+3H2(g)△H>
0,计算甲烷反应的物质的量,通过化学方程式三行计算列式得到计算生成氢气物质的量,反应速率v(H2)=
,计算平衡常数,保持温度和容积不变,再向平衡后的容器中充入2molNH3和2molH2,计算此时浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向;
(3)溶液中存在Ag+
(aq)+2NH3
(aq)⇌Ag(NH3)2+(aq)时,平衡常数K=
;
常温下,K稳[Ag(NH3)2+]=1.10×
107,反应AgCl(s)+2NH3
(aq)⇌Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化学平衡常数K=1.936×
10-3,结合平衡常数K=
=
×
=Ksp(AgCl)K稳[Ag(NH3)2+];
(4)阳极发生氧化反应,阳极上是二氧化硫被氧化为硫酸根,A为阳极,在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体N2,同时有SO42-生成,结合电话守恒电子守恒和原子守恒写出离子方程式。
O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJ•mol-1,
②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l)△H2=+50.6kJ/mol,
2-②得到N2H4(l)在空气燃烧生成液态水的热化学方程式:
N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-622.2kJ/mol;
(2)①一定温度下,向2L恒容容器中充入1molCH4(g)和2molNH3(g)发生上述反应,4min达到平衡时,测得CH4的转化率为66.67%.反应的甲烷物质的量=1mol×
66.67%=
mol,CH4(g)+NH3(g)⇌HCN(g)+3H2(g)计算得到生成氢气物质的量=
mol×
3=2mol,0~4min內,用H2表示的该反应速率v(H2)=
=0.25mol/(L•min),
平衡常数K=
=3,保持温度和容积不变,再句平衡后的容器中充入2molNH3和2molH2,此时浓度商Qc=
=2.4<K=3,平衡正向进行,v正>v逆;
(aq)═Ag(NH3)2+(aq)时,平衡常数K=
=Ksp(AgCl)K稳[Ag(NH3)2+]=1.936×
10-3,Ksp(AgCl)=
=1.76×
10-10;
(4)①A为阳极,阳极发生氧化反应,阳极上是二氧化硫被氧化为硫酸根,阳极电极反应式为:
SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;
②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体N2,同时有SO32-生成,该应的离子方程式为:
2NO2+8OH-+4S2O42-=N2+8SO32-+4H2O。
12.-12000.01BDK3=3.0×
1013E(C)因正反应为放热反应,300℃已平衡,温度升高平衡逆向移动SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+阴阳
①C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·
mol-1,
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH2=+68kJ·
③2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH3=-221.0kJ·
根据盖斯定律:
①×
4-③×
2-②可得:
2NO2(g)+4CO(g)=4CO2(g)+N2(g)ΔH=-1200kJ·
mol-1;
①结合题意,设5s末二氧化氮的物质的量变化量为x,列“三段式”,
相同条件下物质的量之比等于压强之比,则
,解得x=0.1mol,因此5秒末NO2的平均反应速率v(NO2)=
=0.01mol/(L·
s);
②结合
(1)计算,正反应放热且气体体积减小的反应,
A.适当升高温度,反应速率增大,但平衡逆向移动,故A不符合题意;
B.减小容器体积使体系压强增大,反应速率加快,平衡向气体体积减小的方向移动,即向正向移动,故B符合题意;
C.及时分离出CO2,生成物浓度减小,平衡正向移动,但反应速率减慢,故C不符合题意;
D.向密闭容器中再充入0.4molNO2,反应正向移动,NO2浓度增大,反应速率加快,故D符合题意;
答案选BD;
(2)已知:
a.2NO2(g)⇌N2(g)+2O2(g)K1=
=7.0×
1016,
b.2NO(g)⇌N2(g)+O2(g)K2=
=2.1×
1030,
反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数K3=
=3×
1013;
(3)①催化剂可以降低活化能,从而使反应速率加快,根据图a分析可得,曲线C反应速率最快,则活化能最低的为E(C);
②300℃时反应达到平衡,该反应为放热反应,300℃之前,随温度升高反应正向进行,处理NO2的量逐渐增多,达到平衡后,处理NO2的量达到最大值,由于反应为放热,继续升高温度平衡逆向移动,处理NO2的量逐渐减少;
(4)将所得的Na2SO3溶液进行电解,可以制备H2SO4,根据装置图,a电极所在的上口流出的应该是浓度较大的硫酸,b电极所在的上口流出的是浓度较大的氢氧化钠,即SO32-通过c膜在电极a失去电子被氧化为硫酸根离子,a为阳极,电极反应为:
SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+,c膜为阴离子交换膜;
钠离子通过d膜靠近b电极,与b电极产生的氢氧根离子结合形成氢氧化钠,b为阴极,电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,d膜为阳离子交换膜。
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