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14.在一定条件下,用石墨电极电解0.5mol/L CuSO4溶液(含H2SO4),监测到阳极附近pH随时间变化关系如图.下列说法不正确的是(  )
A.ab段,通电瞬间,阳离子向阴极移动
B.电解过程中,阳极发生的电极反应是2H2O-4e-=4H++O2
C.bc段,H+向阴极的移动速率大于其在阳极的生成速率
D.bc段,pH下降过程中,阴极发生的主要电极反应是Cu2++2e-=Cu

分析 A.电解池中,阳离子向阴极移动;
B.ab段过程中,阳极pH增大,电解池阳极处物质失去电子,发生氧化反应,结合电极反应式分析;
C.bc段过程中,阳极pH降低,结合电极反应方程式和溶液中离子的运动方向分析;
D.阴极发生反应为物质得到电子,发生还原反应.

解答 解:A.电解池中,阳离子向阴极移动,故A正确;
B.ab段过程中,阳极pH增大,电解池阳极处物质失去电子,发生氧化反应,考虑到溶液中含有硫酸,电解质溶液为酸性的,则阳极发生的电极反应应为H2O放电,产生H+,所以阳极发生的电极反应是2H2O-4e-=4H++O2↑,故B正确;
C.bc段过程中,阳极pH降低,阳极电极反应为:2H2O-4e-=4H++O2↑,产生的H+是阳离子,向阴极移动,pH降低表明阳极H+向阴极的移动速率小于其在阳极的生成速率,阳极c(H+)增大,pH=-lgc(H+)减小,故C错误;
D.阴极发生反应为物质得到电子,发生还原反应,则阴极发生的主要电极反应是Cu2++2e-=Cu,故D正确;故选C.

点评 本题考查电解原理,明确电极反应式,结合图象分析pH变化的原因是解题的关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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4.合理利用或转化NO2、SO2、NO等污染性气体是人们共同关注的课题.
Ⅰ.某化学课外小组查阅资料后得知:2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)的反应历程分两步:
①2NO(g)?N2O2(g)(快)△H1<0   v1正=k1正•c2(NO)    v1逆=k1逆•c(N2O2
②N2O2(g)+O2(g)?2NO2(g)△H2<0  v2正=k2正•c(N2O2)•c(O2)v2逆=k2逆•c2(NO2
请回答下列问题:
(1)反应2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)的△H=△H1+△H2(用含△H1和△H2的式子表示).
一定温度下,反应达到平衡状态,请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=$\frac{{k}_{1}正•{k}_{2}正}{{k}_{1}逆•{k}_{2}逆}$.
(2)决定2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)速率的是反应②,反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1<E2(填“>”“<”或“=”).
II.(3)反应N2O4(g)?2NO2(g),在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强有如下关系:
v( N2O4 )=k1•ρ (N2O4),v (NO2)=k2•ρ (N2O4).
其中k,、k2是与温度有关的常数.一定温度下,相应的速率与压强关系如图1所示,在图中标出的点中,能表示该反应达到平衡状态的两个点是B、D,理由是图中只有D点NO2的消耗速率是B点N2O4的消耗速率的2倍,所以表示达到化学平衡状态的点是B、D.

(4)在25℃时,将a mol•L-1的氨水溶液与0.02mol•L-1HCl溶液等体积混合后溶液刚好呈中性,用含a的代数式表示NH3•H2O的电离常数Kb=$\frac{2×1{0}^{-9}}{a-0.02}$mol/L.若用质量分数为17%,密度为0.93g•cm-3的氨水配制amol•L-1的氨水200mL,所得氨水的体积V=$\frac{2000a}{93}$mL.
(5)用石墨为电极,利用如图2电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-.物质A的化学式为H2SO4,阴极的电极反应式是NO+6H++5e-=NH4++H2O.
19.低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式.低碳经济的概念在中国正迅速从高端概念演变成全社会的行为,在新能源汽车、工业节能等多个领域都大有作为. 请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质.
(1)工业上可利用CO或CO2来制备清洁液体燃料甲醇.已知:800℃时,化学反应①、反应②对应的平衡常数分别为2.5、1.0.
反应①:2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ•mol-1
反应②:H2(g)+CO2(g)?H2O (g)+CO(g)△H=+41.2kJ•mol-1
写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式3H2(g)+CO2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.6kJ/mol,800℃时该反应的化学平衡常数K的数值为2.5.
现将不同量的CO2 (g)和H2(g)分别通入到容积为2L恒容密闭容器中进行反应②,得到如表二组数据:
实验组温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min
CO2 (g)H2(g)H2(g)CO2 (g)
1900461.62.42
2900abcdt
实验2中,若平衡吋,CO2 (g)的转化率小于H2(g),则a、b必须满足的关系是a>b.
若在900℃时,另做一组实验,在此容器中加入10mol CO2,5mol H2,2mol CO,5mol H2O (g)(g),则此时v>v(填“>”、“>”或“=”).
(2)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g)→HCOOCH3(g)△H=-29.1KJ•mol-1,科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是4.0×106Pa(填“3.5×106Pa”“4.0×106 Pa”或“5.0×106Pa”).
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是高于80℃时,温度对反应速率影响较小,且反应放热,升高温度时平衡逆向移动,转化率降低.
(3)已知常温下NH3•H2O的电离平衡常数K=1.75×10-5,H2CO3的电离平衡常数K1=4.4×10-7,K2=4.7×10-11.常温下,用氮水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,NH4HCO3溶液呈碱性(填“酸性”“中性”或“碱性”),溶液中离子浓度由大到小的顺序为:c(NH4+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-).

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