苏教版高中化学必修二专题2第3单元化学能与电能的转化精编作业Word文档格式.docx
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两极要和电解质溶液接触并形成闭合回路
6、如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)( )
A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低
B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高
C.当杠杆为绝缘体时,A端高,B端低;
为导体时,A端低,B端高
D.当杠杆为绝缘体时,A端低,B端高;
为导体时,A端高,B端低
7、下列叙述正确的是( )
A.电解质溶液导电的过程实际上就是电解的过程
B.氢氧燃料电池的负极反应式:
O2+2H2O+4e-=4OH-
C.粗铜精炼时,电解质溶液中铜离子浓度保持不变
D.铁与稀H2SO4反应时,加入过量CuSO4溶液,可使反应速率加快
8、一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。
下列有关该电池的说法正确的()
A.反应CH4+H2O
3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol电子
B.电极B上发生的电极反应为:
O2+2CO2+4e-=2CO32-
C.电池工作时,CO32-向电极B移动
D.电极A上H2参与的电极反应为:
H2+2OH--2e-=2H2O
9、用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一种物质(中括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是( )
A.NaCl[盐酸]B.NaOH[H2O]C.CuCl2[HCl]D.CuSO4[Cu(OH)2]
10、研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用如图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。
下列说法中,不正确的是( )
A.由TiO2制得1mol金属Ti,理论上外电路转移4mol电子
B.阳极的电极反应式为:
C+2O2--4e-=CO2↑
C.若用铅蓄电池作该装置的供电电源,“+”接线柱应连接Pb电极
D.在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量不变
11、爱迪生蓄电池在充电和放电时发生反应Fe+NiO2+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2,下列对该电池的推断正确的是()
A.放电时,NiO2在正极被氧化
B.放电时,电解质溶液中的阳离子向负极移动
C.放电时,负极上的电极反应式为Fe+2H2O—2e-=Fe(OH)2+2H+
D.该蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中
12、下列说法正确的是()
A.反应2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)的△H<
0,△S<
B.电解法精炼粗铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极
C.反应KIO3+6HI=KI+3I2+3H2O,每消耗1molKIO3转移的电子数目为6×
6.02×
1023
D.恒温恒容闭密容器中进行的反应C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g),当压强不再发生变化时,表明反应已达到平衡状态
13、金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述中正确的是(已知氧化性:
Fe2+<
Ni2+<
Cu2+)( )
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:
Ni2++2e-=Ni
B.电解后,Cu和Pt沉降在电解槽底部的阳极泥中
C.电解后,溶液中存在的离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
14、如图,乙装置中充入滴有酚酞的氯化钠溶液,X、Y均为石墨电极。
反应一段时间后,乙装置X极附近溶液先变红。
下列判断中正确的是()
A.电子流向:
Cu电极→Y→X→Co电极
B.钴(Co)的金属性比铜的强
C.工作时,SO42-向Cu电极移动
D.转移0.2mole-,乙中生成0.2molNaClO
15、关于电解池应用的规律提炼题组某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究,回答下列问题:
(1)通O2的Pt电极为电池__________极(填电极名称),其电极反应式为______________。
(2)若B电池为电镀池,目的是在某镀件上镀一层银,则X电极材料为_________,电解质溶液为__________。
(3)若B电池为精炼铜,且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质,在__________电极(填“X”或“Y”)周围有固体沉积成阳极泥,阳极泥的成分为___________。
(4)若X、Y均为Pt,B电池的电解质溶液为500mL1.0mol/L的NaCl溶液,当电池工作一段时间断开电源K,Y电极有560mL(标准状况)无色气体生成(假设电极产生气体完全逸出,溶液体积不变)。
恢复到常温下,B电池溶液的pH=___________,要使该溶液恢复到原来的状态,需加入__________(填物质并注明物质的量)。
(5)若X、Y均是铜,电解质溶液为NaOH溶液,电池工作一段时间,X极附近生成砖红色沉淀,查阅资料得知是Cu2O,试写出该电极发生的电极反应式为_______________。
通过以上题目,请总结书写电极反应式的关键____________。
16、关于“电解氯化铜溶液时的pH变化”问题,化学界有以下两种不同的观点:
观点一是:
“理论派”认为电解氧化铜溶液后溶液的pH升高。
观点二是:
“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定,证明电解氧化铜溶液时pH变化如右图曲线关系。
请回答下列问题:
(1)电解前氯化铜溶液的pH处在A点位置的原因是____________。
(用离子方程式说明)。
(2)“理论派”所持观点的理论依据是_______________。
(3)“实验派”实验结论是________________。
(4)若“实验派”的观点正确,pH降低的原因是_______________。
17、红矾钠(重铬酸钠:
)是重要的基本化工原料,应用十分广泛。
工业制备红矾钠的流程如下:
请回答下列问题:
(1)Cr3+的基态电子排布式为____________。
(2)锻烧铬铁矿发生反应:
,配平上述化学反应方程式。
(3)溶液甲中加入H2SO4时,可以观察到溶液由黄色变为橙色,并放出无色气体,有关反应的离子方程式为____________。
(4)制备红矾钠的废水必须进行处理。
首先酸化废水,将含+6价铬的酸性废液放入电解槽内,用铁作阳极进行电解,阴极析出H2,阳极产物被Cr2O72-氧化然后转化为Cr(OH)3、Fe(0H)3沉淀。
①阳极的电极反应式为(不考虑后续反应):
____________。
②溶液中金属离子在阴极区可沉淀完全,从水的电离平衡角度解释其原因:
______。
③已知某含Cr2O72-的酸性废水中Cr元素的含量是52.5mg/L,处理后Cr元素最高允许排量为0.5mg/L。
要处理100m3废水达到排放标准,至少消耗铁_____kg。
18、氢氧燃料电池是一种新型的化学电源,其构造如图一所示:
a、b两个电极均由多孔碳制成,通入的气体由孔隙中逸出,并在电极表面放电。
(1)a电极反应式是_______________________;
(2)该燃料电池生成了360kg的水,则电路中通过了_____________mol的电子。
(3)用如图二所示电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则:
①X电极反应式是___________________。
②Y电极的材料是______________。
19、高氯酸铜易溶于水,在130℃时会发生分解反应,是一种燃烧催化剂。
以食盐等内原料制各高氯酸铜[Cu(ClO4)2·
6H2O]的一种工艺流程如下:
(1)发生“电解1时”,所用的交换膜是_______(填“阴离子交换膜”或”阳离子交换膜”).
(2)岐化反应是同一种物质中同种元素自身的氧化还原反应,已知上述工艺流程中“歧化反应”的产物之一为NaClO3.
①“岐化反应”的化学方程式为___________
②“岐化反应”阶段所采用的不同温度对产率影响的结果如图所示.则该反应最适宜的温度是________。
(3)“电解Ⅱ”的阳极产物为__________(填离子符号)
(4)操作a的操作名称是_______,该流程中可循环利用的物质是________(填化学式)
(5)用该工艺流程制各高氯酸铜时,若起始时NaCl的质量为at,最终制得的Cu(ClO4)2·
6H2O为bt,则产率为_______(用含a、b的代数式表示)。
参考答案
1、【答案】D
【解析】A、锌比铜活泼,锌作负极,铜作正极,根据原电池工作原理,电子从从负极经外电路流向正极,即电流方向是从Cu流向Zn,故A错误;
B、根据A的分析,故B错误;
C、根据原电池的工作原理,阳离子移向正极,阴离子移向负极,即H+向铜片移动,故C错误;
D、该装置属于原电池装置,是化学能转化成电能的装置,故D正确。
2、【答案】B
【解析】A.根据原电池的工作原理。
由质子定向移动可知甲为燃料电池的负极,负极电极反应式为CH3OH+H2O-6e-
CO2+6H+,,所以a导出的是CO2,故A错误;
B.电池工作时,电子经外电路由负极流向正极,即从甲电极经外电路流向乙电极,故B正确;
C:
乙为燃料电池的正极,电子在故正极反应式为O2+4e-+4H+
2H2O,故C错误;
D.将电解质改为NaOH溶液也能产生电流,负极发生的反应为:
CH3OH+8OH--6e-
CO32-+6H2O,,正极反应式为O2+4e-+2H2O-
4OH-电流方向不变,故D错误;
3、【答案】C
【解析】解:
根据原电池原理,活泼金属作负极,失去电子被氧化。
所以A、铜的活泼性弱于锌的,故锌失去电子而溶解,而铜上析出氢气,故A错误;
B、反应的实质是Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,所以溶液的颜色没有变化,故B错误;
C、在外电路中,电子由锌片通过导线流向铜片,则电流由铜片通过导线流向锌片,故C正确;
D、该装置是把化学反应的化学能转变为电能,故D错误。
本题正确答案为C。
4、【答案】B
【解析】A.A极(阳极)反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,生成氧气,不能析出铜,A错误;
B.D极(阴极)反应式为4H++4e-=2H2↑,由于H+放电,打破了水的电离平衡,导致D极附近溶液呈碱性(有NaOH生成),D极附近先变红,B正确;
C.甲烧杯中B极上电极反应式为:
Cu2++2e-=Cu,C错误;
D.烧杯中C极上电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,D错误;
答案选B。
5、【答案】D
【解析】A、将西红柿换成橘子后重新做实验,电流计指针没有发生偏转,说明没有形成原电池,其原因是多方面的,因此不能说明西红柿汁是电解质溶液而橘子汁是非电解质溶液,A错误;
B、通过对比实验不能得出西红柿汁pH<7,橘子汁pH>7,B错误;
C、用橘子也可以探究原电池工作原理,C错误;
D、通过以上分析和实验现象说明构成原电池条件之一是:
两极要和电解质溶液接触并形成闭合回路,D正确,答案选D。
6、【答案】C
【解析】杠杆为导体时,向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,构成Fe、Cu原电池,Fe为负极,发生Fe-2e-=Fe2+,Cu为正极,发生Cu2++2e-=Cu,则A端低,B端高;
杠杆为绝缘体时,只发生Fe与硫酸铜溶液的反应,在Fe的表面附着Cu,质量变大,则A端高,B端低,答案选C。
7、【答案】A
【解析】A.电解质溶液导电的过程实际上就是电解的过程,A正确;
B.氢氧燃料电池的负极发生失去电子的氧化反应,氢气放电,B错误;
C.粗铜精炼时,阳极是粗铜,粗铜中的杂质也会失去电子,而阴极始终是铜离子放电,因此电解质溶液中铜离子浓度降低,C错误;
D.铁与稀H2SO4反应时,加入过量CuSO4溶液,铁全部被铜离子氧化,不能生成氢气,D错误,答案选A。
8、【答案】B
【解析】试题分析:
A、CH4生成CO,化合价由+4价变为+2价,则每消耗1molCH4转移6mol电子,A错误;
B、根据原电池原理,电极B是正极,O2、CO2反应,电极反应式:
O2+2CO2+4e-=2CO32-,B正确;
C、根据原电池原理,电极A是负极,电极B是正极,阴离子向负极移动,C错误;
D、由题意可知,电极A上反应产生二氧化碳,电极反应式应为CO+H2+2CO32--4e-=3CO2+H2O,D错误。
9、【答案】B
【解析】A.电解NaCl溶液时,阳极氯离子放电生成氯气,阴极氢离子得到电子生成氢气,所以应加HCl让电解质溶液复原,A错误;
B.电解NaOH溶液时,阳极产生氧气,阴极产生氢气,所以应加水让电解质溶液复原,B正确;
C.电解CuCl2溶液时,阳极氯离子放电生成氯气,阴极析出铜,所以应加氯化铜让电解质溶液复原,C错误;
D.电解硫酸铜时,阳极产生氧气,阴极产生金属铜,所以应加CuO让电解质溶液复原,加入氢氧化铜会多加入水,D错误;
10、【答案】C
由TiO2制得1mol金属Ti,钛化合价由+4降低到0,要得到1mol金属Ti,理论上外电路转移4mol电子,A正确;
阳极发生氧化反应,碳失电子变为二氧化碳,极反应:
C+2O2--4e-=CO2↑,B正确;
铅蓄电池中Pb电极做原电池的负极,它应该与电解池的阴极相连,“-”接线柱应连接Pb电极,C错误;
阳极极反应C+2O2--4e-=CO2↑,阴极反应:
Ca2++2e-=Ca,2Ca+TiO2=Ti+2CaO,从反应中看出制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量不变,D正确。
正确选项C。
11、【答案】D
【解析】A.放电时相当于是原电池,NiO2得到电子,发生还原反应,即NiO2在正极被还原,A错误;
B.放电时相当于是原电池,电解质溶液中的阳离子向正极移动,B错误;
C.放电时相当于是原电池,铁是负极,失去电子,则负极上的电极反应式为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2+2H2O,C错误;
D.铁是活泼的金属,且生成金属氢氧化物,因此该蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中,D正确,答案选D。
12、【答案】B
【解析】A.反应2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)为气体增多的反应,△S>
0,选项A错误;
B、电解法精炼粗铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,电解质溶液为含铜离子的溶液,选项B正确;
C、反应KIO3+6HI=KI+3I2+3H2O,碘由+5价变为0价和由-1价变为0,每消耗1molKIO3转移的电子数目为5×
1023,选项C错误;
D、恒温恒容密闭容器中进行的反应C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g),反应为气体体积不变的反应,压强始终不变,故当压强不再发生变化不能说明已达到平衡状态,选项D错误。
13、【答案】B
A.阴极上得电子发生还原反应,电极反应式为Ni2++2e-=Ni,选项A错误;
B.因为氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+,铂为惰性电极,所以阳极中铂和铜不生成金属阳离子,则铜和铂在电解槽底部形成阳极泥,选项B正确;
C.电解后,部分镍离子不析出,所以溶液中存在的金属阳离子有Fe2+和Zn2+和Ni2+,选项C错误;
D.电解过程中,阳极上铁、锌和镍失电子发生氧化反应,阴极上只有镍得电子析出,阴阳极上转移电子相等,但因为这几种金属的摩尔质量不等,所以阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等,选项D错误;
14、【答案】B
本题考查原电池及电解池的工作原理。
15、【答案】
(1)正;
O2+4e-+2H2O=4OH-
(2)Ag;
AgNO3溶液
(3)X;
Ag、Au
(4)13;
0.05molHCl
(5)2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O;
电池的判断、电极是活性电极还是惰性电极及电解质溶液中的离子放电先后顺序(其他答案合理也给分)。
(1)装置A是氢氧燃料电池,氧气发生还原反应,所以通入氧气的电极是正极;
在中性溶液中氧气得电子生成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-;
(2)电镀时,镀件作阴极、镀层金属作阳极、含有镀层金属的盐作电解质,X与正极相连,X是阳极,所以X电极材料为Ag,电解质溶液为AgNO3溶液。
(3)电解法精炼铜,粗铜作阳极、精铜作阴极,粗铜中铜及活泼性大于铜的金属失电子,活泼性小于铜的金属不能失电子,X是阳极,所以在X极周围有固体沉积成阳极泥,Ag、Au的活泼性小于铜,所以阳极泥的成分为Ag、Au;
(4)Y极是阴极,发生还原反应生成氢气,Y电极有560mL(标准状况)氢气生成,生成氢气的物质的量是0.025mol,设生成氢氧化钠的物质的量是xmol、生成氯气的物质的量是ymol,
X=0.05mol、y=0.025mol;
B池溶液氢氧化钠的浓度是
,所以PH=13;
由于反应放出0.025mol氢气和0.025mol氯气,所以要使该溶液恢复到原来的状态,需加入0.05molHCl;
(5)根据题目信息,X极是铜失电子生成Cu2O,电极反应为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O。
书写电极反应式的关键:
电极的判断、电极是活性电极还是惰性电极及电解质溶液中的离子放电先后顺序。
16、【答案】
(1)Cu2++2H2O
Cu(OH)2+2H+
(2)因为Cu2++2e-=Cu,使Cu2+水解平衡向左移动,c(H+)减小,pH上升
(3)电解过程中溶液的pH逐渐降低
(4)CuCl2
Cu+Cl2↑,Cl2+H2O
HCl+HClO,使溶液酸性增强,pH降低
(1)氯化铜是强酸弱碱盐,溶于水能发生水解Cu2++2H2O
Cu(OH)2+2H+,使溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度,所以溶液呈酸性pH<7;
(2)电解过程中铜不断析出,铜离子浓度逐渐降低,使反应Cu2++2H2O
Cu(OH)2+2H+向逆反应方向进行,氢离子浓度降低,pH上升。
故答案为:
因为Cu2++2e-═Cu,使Cu2+水解平衡向左移动,c(H+)减少,pH上升;
(3)“实验派”实验结论是电解过程中溶液的pH逐渐降低;
(4)电解氯化铜生成氯气和铜,氯气易溶于水,生成盐酸和次氯酸,使溶液酸性增强,所以pH降低。
实验派;
CuCl2
HCl+HClO,使溶液酸性增强,pH降低。
17、【答案】
(1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3
(2)4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O2
2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2
(3)2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O、CO32-+2H+=CO2↑+H2O
(4)①Fe-2e-=Fe2+
②阴极区水电离出的H+得电子产生H2,促进水的电离平衡正向移动,使溶液OH-浓度增大
③16.8
流程图中的两个主要反应为4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO3
2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2,混合溶液甲中的铬酸钠转化为Na2Cr2O7溶液,采取的措施是加硫酸酸化。
2CrO+2H+
Cr2O+H2O。
(1)Cr为24号元素,失去3个电子形成Cr3+,Cr3+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3;
(2)根据化合价升降Fe(CrO2)2中Fe变1价,Cr变3×
2=6价,共变7价,1molO2变4价所以O2前配7,Fe(CrO2)2前配4,其它由质量守恒配平,4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO3
2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2;
(3)溶液甲中加入H2SO4时,2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2OCO32-+2H+=CO2↑+H2O;
(4)①阳极的电极反应式为(不考虑后续反应):
铁是活泼金属,参加电极反应,Fe-2e-=Fe2+。
②Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O,Fe2+还原Cr2O72-,Cr2O72-+14H++6Fe2+=2Cr3++7H2O+6Fe3+,Cr3++3OH-=Cr(OH)3;
Fe3++3OH-=Fe(OH)3,故阴极区水电离出的H+得电子产生H2,促进水的电离平衡正向移动,使溶液OH-浓度增大;
③根据上述反应得关系式,3Fe~Cr,Cr(52.5mg/L-0.5mg/L)×
100×
103L=5.2×
106mg=5.2kg,m(Fe)=
。
18、【答案】
(1).2H2+4OH--4e-=4H2O
(2).4×
104(3).Cu2++2e-=Cu(4).粗铜
【解析】
(1)氢氧燃料电池中,通入氢气的一极为电源的负极,通入氧气的一极为原电池的正极,因此a电极是负极,因为电解质溶液呈碱性,则负极电极反应式为H2-2e+2OH-=2H2O;
(2)氢氧燃料电池的总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式相同,生成物为水:
2H2+O2=2H2O,当转移电子4mol时,会有2mol即36g的水生成。
该燃料电池生成了360kg的水,即2×
104mol的水时会转移电子4×
104mol。
(3)①电解方法精炼粗铜,电解池的阴极X材料是纯铜,电极反应为Cu2++2e-=Cu。
②电解方法精炼粗铜,电解池的阳极材料是粗铜,Y电极与电源的正极相连,作阳极,所以Y电极材料是粗铜。
19、【答案】
(1).阳离子交换膜
(2).3Na2CO3+3Cl2=5NaCl+NaC1O3+3CO2(3).60℃(4).ClO4-(5).蒸发浓缩(6).NaCl(7).(702b/371a)×
100%
(1)
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