题目内容

某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。

(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为                    。
(2)若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为                    ，
总反应的离子方程式为                                              。
有关上述实验，下列说法正确的是(填序号)    。
①溶液中Na+向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子
(3)该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为                                       。
此时通过阴离子交换膜的离子数     (填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为                。

(1)Fe-2e-=Fe2+
(2)2H++2e-=H2↑
2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑   ②
(3)①4OH--4e-=2H2O+O2↑  小于
②O2+2H2O+4e-=4OH-

解析

练习册系列答案
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氢气是未来最理想的能源，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O  2H2↑＋O2↑。制得的氢气可用于燃料电池。试回答下列问题：
(1)分解海水时，________能转变为________能，二氧化钛作________。生成的氢气用于燃料电池时，________能转变为________能。水分解时，断裂的化学键为________键，分解海水的反应属于________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应如下：
A极：2H2＋2O2－－4e－=2H2O
B极：O2＋4e－=2O2－
则A极是电池的________极；电子从该极________(填“流入”或“流出”)。

化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：

(1)对于氢氧燃料电池，下列表达不正确的是        。

A．a电极是负极，OH-移向负极
B．b电极的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．电池总反应式为：2H2+O22H2O
D．电解质溶液的pH保持不变
E.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
(2)上图装置中盛有100 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时图中装置中溶液的pH=           (溶液体积变化忽略不计)。
Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH为-726.5 kJ·mol-1，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为                       ，正极的反应式为                              。
理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为                (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ，电解
质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液的电解实验，如图所示。

回答下列问题：
（1）甲烷燃料电池正极的电极反应式为 　 　   　　　　 　　、负极的电极反应式为 　                　　。
（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．其中b电极上得到的是　　　　　 ，电解氯化钠溶液的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　        ；若电解一段时间后，石墨棒上产生标准状况下的Cl2 224 mL，电解后的溶液总体积为200 mL，则溶液的pH =      。
（3）若每个电池甲烷通入量为 1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为　　　　　　　　         　　　　（法拉第常数F = 9．65×l04C· mol-1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为　　 　　L (标准状况)。

人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。

(1)电源的负极为________(填“A”或“B”)。
(2)阳极室中发生的反应依次为___________________________________、
___________________________________________________________。
(3)电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。

电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：
(1)以铜为阳极，以石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为________，阴极反应式为________。
(2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是
___________________________________________________(填序号)。

a．②区铜片上有气泡产生
b．③区铁片的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑
c．最先观察到变成红色的区域是②区
d．②区和④区中铜片的质量均不发生变化
(3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2OCH3CH2OH＋CH3COOH

实验室中，以一定浓度的乙醛－Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入________(填化学式)，电极反应式为________。电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3 000 mg/L的废水，可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。

海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5~8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表:

成分
 		Na+
 		K+
 		Ca2+
 		Mg2+
 		Cl-
 		S
 		HC
 
含量/(mg·L-1)
 		9 360
 		83
 		200
 		1 100
 		16 000
 		1 200
 		118
 
 
(1)海水显弱碱性的原因是(用离子方程式表示):　　　　　　　　　　　,该海水中Ca2+的物质的量浓度为　　　　　 mol·L-1。 
(2)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。

电渗析原理示意图
①阴极的电极反应为　　　　　　　　　　。 
②电解一段时间,阴极区会产生水垢,其成分为CaCO3和Mg(OH)2,写出生成CaCO3的离子方程式:　　　　　　　　　　。 
③淡水的出口为a、b、c中的　　　　出口。 

迄今为止，由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要的能源。
I．请仔细观察下列两种电池的构造示意图，完成下列问题:
 
（1）碱性锌锰电池比普通锌锰电池（干电池）性能好，放电电流大。试从影响反应速率的因素分析其原因是     。
（2）碱性锌锰电池的总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2，则负极的电极反应式为             。
Ⅱ．下面是一个将化学能与电能相互转化的装置。回答下列问题:

（1）写出通入O2一极的电极反应方程式为                                    。
（2）a电极是   极，能否写出其电极反应方程式   （填“能”或“不能”），若“能”写出其电极反应方程式，若“不能”说明其理由                                   。
（3）下列说法不正确的是（   ）

A．此装置用于电镀铜时，电解一段时间，硫酸铜溶液的浓度不变
B．U型管中，OH—在a极放电
C．若a为纯净金属，b为粗制金属，该装置可用于粗制金属的精炼
D．电子经导线流入b电极
Ⅲ．某同学运用所学知识，自选材料设计实验，实现了在通常条件下不能发生的反应：Cu+H2SO4(稀)=CuSO4+H2↑。请在下面框中画出能够实验这一反应的装置图，并在图中进行必要的标注。

（Ⅰ）某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：
 
(1)甲装置的名称是____________ (填“原电池”或“电解池”)。
(2) 写出电极反应式： Pt极                                ； 当甲中产生0.1 mol气体时，乙中析出铜的质量应为______________。
(3)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，乙中溶液的颜色___________（填“变深”、“变浅”或“无变化”）。
（Ⅱ）燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4等）跟O2（或空气）反应，将化学能转化为电能的装置。对于以强碱为电解质的CH4燃料电池，负极电极反应式为：                                      ，随着放电的进行，溶液的pH            （填“变大”“变小”或“不变”）。
（Ⅲ）由Cu2+、Cl-、Na+、SO42-四种离子中的两种离子组成的电解质溶液若干种，可选用铜电极、铂电极进行电解实验。
(1)要使电解过程中溶质的组成和质量不变，而该稀溶液的浓度增大，又无浑浊，应以­­­­­_______为阳极电解          溶液，阳极电极反应式为                         。
(2)以铂作阳极电解            溶液时，溶液的碱性有明显增强，且溶液保澄清，电解的总反应式为                                                     。

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