题目内容

20.用如图所示装置进行实验,请回答下列问题:
(1)当K与B连接,a、b两电极材料分别为Cu和Al时.
①若电解质溶液为NaOH溶液,则负极材料为Al(填“Al”或“Cu”);正极的电极反应式为6H2O+6e-=3H2↑+6OH-.
②若电解质溶液为浓硝酸溶液,一段时间后,负极材料为Cu(填“Al”或“Cu”);负极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+.
(2)当K与A连接,a、b两电极材料均为石墨,电解质溶液为饱和Na2CO3溶液时,a电极上发生氧化(填“氧化”或“还原”)反应;电解一段时间后,b电极上收集到标准状况下VL气体时,溶液中析出了mgNa2CO3•10H2O,则电解前溶液的质量分数为$\frac{m×\frac{106}{286}}{m+\frac{18V}{22.4}}$×100%(用m,V表示即可)

分析 (1)①当K与B连接,属于原电池装置,当电解质溶液为氢氧化钠溶液时,铝能与氢氧化钠溶液反应产生偏铝酸钠和氢气,铝失电子发生氧化反应,总反应减负极反应式得到正极反应;
②当电解质溶液为浓硝酸溶液,铝遇浓硝酸发生钝化,则铜作负极,铜失电子发生氧化反应;
(2)当K与A连接,属于电解装置,电解质溶液为饱和Na2CO3溶液,a与电源正极相连的是阳极,氢氧根失电子发生氧化反应,b与电源负极相连的是阴极,氢离子得电子发生还原反应,实质是电解水,电解后溶液仍是饱和溶液,则电解前溶液的质量分数=$\frac{析出碳酸钠的质量}{析出晶体的质量+电解消耗水的质量}$×100%.

解答 解:(1)①当K与B连接,属于原电池装置,当电解质溶液为氢氧化钠溶液时,铝能与氢氧化钠溶液反应产生偏铝酸钠和氢气,总反应为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,铝作负极,铝失电子发生氧化反应,电极反应为:2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O,总反应减负极反应式得到正极反应:6H2O+6e-=3H2↑+6OH-,
故答案为:Al;6H2O+6e-=3H2↑+6OH-;
②当电解质溶液为浓硝酸溶液,铝遇浓硝酸发生钝化,则铜作负极,铜失电子发生氧化反应,电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,
故答案为:Cu;Cu-2e-=Cu2+;
(2)当K与A连接,属于电解装置,电解质溶液为饱和Na2CO3溶液,a与电源正极相连的是阳极,氢氧根失电子发生氧化反应产生氧气,b与电源负极相连的是阴极,氢离子得电子发生还原反应产生氢气,实质是电解水,总反应为:2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑,
电解一段时间后,b电极上收集到标况下VL气体时,则氢气物质的量为:n=$\frac{VL}{22.4L/mol}=\frac{V}{22.4}mol$,消耗水的质量为:$\frac{V}{22.4}$mol×18g/mol=$\frac{18V}{22.4}$g,
析出mgNa2CO3•10H2O中,碳酸钠的质量为:m×$\frac{106}{286}$g,电解后溶液仍是饱和溶液,
电解前溶液的质量分数=$\frac{析出碳酸钠的质量}{析出晶体的质量+电解消耗水的质量}$×100%=$\frac{m×\frac{106}{286}}{m+\frac{18V}{22.4}}$×100%,
故答案为:氧化;$\frac{m×\frac{106}{286}}{m+\frac{18V}{22.4}}$×100%.

点评 本题综合考查原电池和电解池的工作原理,侧重于考查学生电极的判断以及电极反应式的书写,题目难度较大,在判断正负极时不能只考虑金属的活泼性,要注意把握电解质溶液的性质.

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(1)已知2.00g的C2H2完全燃烧生成液态水和二氧化碳气体放出99.6kJ热量,写出表示C2H2燃烧热的热化学方程式C2H2(g)+$\frac{5}{2}$O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=-1294.8 kJ/mol.
(2)利用上述反应设计燃料电池(电解质溶液为氢氧化钾溶液),写出电池负极的电极反应式C2H2-10e-+14OH-=2CO32-+8H2O.
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物,有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g).某研究小组向一个容器容积为3L且容积不变的密闭真空容器(固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,在恒温(T1℃)条件下反应,测得不同时间(t)时各物质的物质的量(n)如表:

NON2CO2
02.0000
101.160.420.42
200.800.600.60
300.800.600.60
①10min~20min以v(NO)表示的反应速率为0.012mol/(L•min).
②下列各项能判断该反应达到平衡状态的是ACE(填序号字母).
A.v(NO)(正)=2v(N2)(逆)               B.容器内CO2和N2的体积比为1:1
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变   D.容器内压强保持不变
E.混合气体的密度保持不变
③一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率不变  (填“增大”、“不变”或“减小”).
(4)在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g),恒温下c(CO)随反应时间t变化的曲线Ⅰ如图1所示.
①若在t0时改变一个条件,使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ,则改变的条件是加入催化剂;
②若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L(其他条件不变),请在图1中画出c(CO)随反应时间t变化的曲线.
(5)已知:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)?H=-41.2kJ/mol,850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O浓度变化如图2所示:下列说法正确的是B(填序号)
A.达到平衡时,氢气的物质的量是0.12mol
B.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量
C.第6min时,若升高温度,反应正向移动
D.第8min时,若充入氦气,会导致v正(CO)<v逆(H2O)
(6)图3表示在温度分别为T1、T2时,平衡体系中CO的体积分数随压强变化曲线,A、C两点的反应速率A<C(填“>”、“=”或“<”,下同),由状态B到状态A,可采用升温的方法(填“升温”或“降温”).

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