题目内容
下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐,中央为电池,利用2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr反应原理进行工作,电解质通过泵不断在储罐和电池间循环;电池中的左右两侧为电极,中间为离子选择性膜,在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过。
(1)当蓄电池工作放电时,电池中Na+的移动方向是:____ (填“电极a→b”或“电极b→a”),电极a的电极名称为 ,发生的电极反应为 。
(2)当蓄电池处于充电状态时,电极a应接外电源 极(填“正”或“负”),电极b的电极名称为 ,发生的电极反应为 。
(3)若左侧储罐的中溶液体积为VL(导管、泵及电池内部溶液忽略不计),一段时间观察,溶液中Na+的平均浓度由c1mol·L-1降至c2mol·L-1,则此装置该段时间正处于 (填“放电”或“充电”)状态,此过程中电极b上转移电子的物质的量共有__ mol。
(1)电极b→a (2分) 正极(1分) Br— 3+2e-=3Br-(2分)
(2)正(2分) 阴极(2分) S2— 4+2e-=2S2— 2(2分) (3)充电(2分) (c1—c2)V(2分)
解析试题分析:(1)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。根据总的反应方程式可知,Na2S2失去电子,被氧化,所以b电极是负极,因此当蓄电池工作放电时,电池中Na+的移动方向是电极b→a。电极a的电极名称为是正极,发生还原反应,因此电极反应式是Br— 3+2e-=3Br-。
(2)电极a是正极,因此当蓄电池处于充电状态时,电极a应接外电源正极。电极b与外接电源的负极相连,作阴极,得到电子,发生还原反应,因此此时电极反应式是S2— 4+2e-=2S2— 2。
(3)放电时钠离子向左侧移动,因此当左侧钠离子浓度降低时,说明处于充电状态。钠离子带1个正电荷,所以根据电荷守恒可知,此过程中电极b上转移电子的物质的量共有(c1—c2)mol/L×VL=(c1—c2)V。
考点:考查电化学原理应用的有关判断
某蓄电池反应为NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。
(1)该蓄电池充电时,发生还原反应的物质是 (填下列字母),放电时生成Fe(OH)2的质量18 g,则外电路中转移的电子数是 。
A.NiO2 | B.Fe | C.Fe(OH)2 | D.Ni(OH)2 |
(3)以该蓄电池做电源,用右图所示装置,在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊,原因是(用相关的电极反应式和离子方程式表示)。 。
(4)精炼铜时,粗铜应与直流电源的 极(填“正”或“负”)相连,精炼过程中,电解质溶液中c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大而影响进一步电解,甲同学设计如下除杂方案:
已知:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 |
开始沉淀时的pH | 2.3 | 7.5 | 5.6 | 6.2 |
完全沉淀时的pH | 3.9 | 9.7 | 6.4 | 8.0 |
则加入H2O2的目的是 ,乙同学认为应将方案中的pH调节到8,你认为此观点 (填“正确”或“不正确”),理由是 。
某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件,按下图所示装置进行实验
序号 | A | B | 烧杯中的液体 | 指针是否偏转 |
1 | Zn | Cu | 稀硫酸 | 有 |
2 | Zn | Zn | 稀硫酸 | 无 |
3 | Cu | C | 氯化钠溶液 | 有 |
4 | Mg | Al | 氢氧化钠溶液 | 有 |
分析上述数据,回答下列问题:
(1)实验1中由A极流向B极的是 (填“电流”或“电子”);
(2)实验4中电子由B极流向A极,表明负极是 电极(填“镁”或“铝”);电极反应式为: ;
(3)实验3表明 (选填序号);
①铜在潮湿空气中不会被腐蚀 ②铜的腐蚀是自发进行的
(4)分析上表有关信息,下列说法不正确的是 (选填序号)。
①相对活泼的金属一定做负极
②失去电子的电极是负极
③烧杯中的液体,必须是电解质溶液
④浸入同一电解质溶液中的两个电极,是活泼性不同的二种金属(或其中一种能导电的非金属)
由于Fe (OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe (OH)2沉淀,应用下图电解实验可以制得白色的纯净的Fe (OH)2沉淀。两电极材料分别为石墨和铁。
(1)b电极材料应为____,电极反应式为________________。
(2)电解液C可以是__________。
A.纯净水 | B.NaCl溶液 | C.NaOH溶液 | D.CuCl2溶液 |
.(16分)欲降低废水中重金属元素铬的毒性,可将Cr2O72-转化为Cr(OH)3沉淀除去。三种金属离子生成沉淀的pH如表。
| 开始沉淀的pH | 完全沉淀的pH |
Fe(OH)2 | 7.0 | 9.0 |
Fe(OH)3 | 1.9 | 3.2 |
Cr(OH)3 | 6.0 | 8.0 |
(1)某含铬废水处理的主要流程如下图所示:
①初沉池中加入明矾作沉降剂,其作用的原理是(用离子方程式表示) 。
②请补充并配平以下反应池中发生主要反应的离子方程式:
Cr2O72-+ HSO3-+ == Cr3++ SO42-+ H2O。
③根据“沉淀法”和“中和法”的原理,向沉淀池中加入NaOH溶液,此过程中发生主要反应的离子方程式是:H++OH-=H2O和 。证明Cr3+沉淀完全的方法是 。
(2)工业可用电解法来处理含Cr2O72-废水。实验室利用如图模拟处理含Cr2O72-的废水,阳极反应是Fe-2e-=Fe2+,阴极反应式是2H++2e-=H2↑。
①Fe2+与酸性溶液中的Cr2O72-反应的离子方程式是 ,
②上述反应得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全,从其对水的电离平衡角度解释其原因
。
③若溶液中含有0.01mol Cr2O72-,则阳离子全部生成沉淀的物质的量是_______mol。