题目内容
7.如图所示,某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和电解CuSO4溶液,其中乙装置中X为阳离子交换膜.根据要求回答相关问题:
(1)通入氧气的电极为正极(填“正极”或“负极”),正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-.
(2)铁电极为阴极(填“阳极”或“阴极”),石墨电极(C)的电极反应式为2Cl--2e-═Cl2↑.
(3)反应一段时间后,乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区.(填“铁极”或“石墨极”)
(4)乙装置中电解的总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+Cl2↑+H2↑
(5)若在标准状况下,有1.12L氧气参加反应,丙装置中阴极增重的质量为6.4g.
分析 (1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,投放氧化剂的电极是正极,正极上氧化剂得电子发生还原反应;
(2)电解饱和氯化钠溶液时,连接原电池负极的电极是阴极,连接原电池正极的电极是阳极,阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电,注意如果活泼电极作阳极,则阳极上电极材料放电而不是溶液中阴离子放电;
(3)电解饱和氯化钠溶液时,阴极上氢离子放电,导致氢氧根离子浓度大于氢离子浓度而使溶液呈碱性;
(4)乙装置阳极为惰性电极电解饱和氯化钠溶液,据此写出电解总反应;
(5)串联电池中转移电子数相等,根据转移电子数相等计算丙装置中阴极析出铜的质量.
解答 解:(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,电极反应式为:O2+4e-+2H2O═4OH-;
故答案为:正极,O2+4e-+2H2O═4OH-;
(2)燃料电池相当于电源,乙装置有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-═Cl2↑;
故答案为:阴极;2Cl--2e-═Cl2↑;
(3)乙装置中阴极是铁,阳极是碳,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电,导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液呈碱性,所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区;
故答案为:铁极;
(4)乙装置阳极为惰性电极电解饱和氯化钠溶液,阳极氯离子放电生成氯气,阴极水电离出的氢离子放电生成氢气,则电解总反应离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+Cl2↑+H2↑;
故答案为:2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+Cl2↑+H2↑;
(5)丙装置中阴极增重的质量为析出铜的质量,根据串联电池中转移电子数相等得氧气和铜的关系式为:O2----2H2----2Cu,设生成铜的质量是y.
O2-------2Cu
22.4L 128g
1.12L y
y=6.4g;
故答案为:6.4g.
点评 本题以原电池和电解池原理为载体考查了电极反应式的书写、物质的量的有关计算等知识点,注意燃料电池中电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性,燃料相同,如果电解质溶液不同,电极反应式则不同,为易错点.
| A. | X的氢化物比Z的氢化物熔、沸点低 | |
| B. | Y的原子半径比X的原子半径小 | |
| C. | 四种元素的氢化物中,X的氢化物受热最难分解 | |
| D. | R所在周期的元素种数为32种 |
| A. | 冬天,块状锌与2 mol•L-1硫酸溶液反应 | |
| B. | 冬天,粉末状锌与2 mol•L-1硫酸溶液反应 | |
| C. | 夏天,块状锌与2 mol•L-1硫酸溶液反应 | |
| D. | 夏天,粉末状锌与2mol•L-1硫酸溶液反应 |
| A. | V(A)=0.3 mol L-1min-1 | B. | V(B)=0.6 mol L-1min-1 | ||
| C. | V(C)=0.5 mol L-1min-1 | D. | V(A)=0.01 mol L-1S-1 |
| A. | 氨水 | B. | NH4Cl | C. | NaCl | D. | HCl |
| A. | 该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O | |
| B. | 该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生Cl2:2H++Cl-+ClO-═Cl2↑+H2O | |
| C. | 该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-═HClO+CH3COO- | |
| D. | 该消毒液中通入SO2气体可以增强漂白效果 |
| A. | 原子最外层电子数小于4的元素一定为金属元素 | |
| B. | 质子数等于电子数的某微粒,可能是一种分子或一种原子 | |
| C. | 第ⅠA族元素的金属性一定比第ⅡA族元素的金属性强 | |
| D. | 非金属元素形成的化合物只有共价化合物 |