题目内容
电化学原理在工业生产中有着重要的作用,请利用所学知识回答有关问题。
(1)用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义,将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。如是电解产生多硫化物的实验装置:![]()
①已知阳极的反应为(x+1)S2-=Sx+S2-+2xe-,则阴极的电极反应式是____________________________
当反应转移x mol电子时,产生的气体体积为____________(标准状况下)。
②将Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液时,通常是在氮气气氛下溶解。其原因是(用离子反应方程式表示):___________________________。
(2)MnO2是一种重要的无机功能材料,制备MnO2的方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液,阳极的电极反应式为______________________。现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnSO4溶液,如图所示,铅蓄电池的总反应方程式为_______________________,![]()
当蓄电池中有4 mol H+被消耗时,则电路中通过的电子的物质的量为________,MnO2的理论产量为________g。
(3)用图电解装置可制得具有净水作用的
。实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐生成![]()
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①电解过程中,X极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-=
+4H2O和______________________________,若在X极收集到672 mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况时气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少________g。
(1)①2H2O+2e-=2OH-+H2↑(或2H++2e-=H2↑) 11.2xL
②2S2-+O2+2H2O=2S↓+4OH-
(2)Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
2 mol 87
(3)增大 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 0.28
解析(1)电解时,水电离的H+在阴极发生得电子还原反应,生成H2。根据电子守恒可知有x mol电子转移,产生H2 0.5x mol。S2-具有较强还原性,易被空气中的氧气氧化,故配制溶液时需要氮气作保护气。
(2)根据题意Mn2+失电子生成MnO2,产物中的氧元素来源于水,生成H+,再将电极方程式配平即可。
(3)图中X极的电极反应为2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-),所以X极区的pH增大,由生成氢气672 mL,可知得电子数为0.06 mol,Y极生成氧气为168 mL,失电子数0.03 mol,由得失电子守恒可知铁失电子数为0.03 mol,由电极反应可知铁溶解为0.005 mol,即0.28 g。
如图所示,p、q为直流电源的两极,A由金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D上产生气泡,试回答:![]()
(1)p为 极,A极发生了 反应。
(2)C为 极,可收集到 ;D为 极,可收集到 。
(3)C极的电极反应式为 。
(4)在电解过程中,测C、D两极上产生气体的体积,实验数据如下表:
| 时间(min) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 阴极产生气体 的体积(cm3) | 6 | 12 | 20 | 29 | 39 | 49 | 59 | 69 | 79 | 89 |
| 阳极产生气体 的体积(cm3) | 2 | 4 | 7 | 11 | 16 | 21 | 26 | 31 | 36 | 41 |
仔细分析以上实验数据,请说出变化的可能原因是
。
(5)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(6)当电路中通过0.004 mol电子时,B极上沉积的金属X为0.128 g,则此金属的摩尔质量为 。
有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均用镁片和铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。![]()
(1)写出甲中正极的电极反应式_____________________________。
(2)乙中负极为________,总反应的离子方程式:
______________________________________________________。
(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出________活动性更强,而乙会判断出________活动性更强。(填写元素符号)
(4)由此实验得出的下列结论中,正确的有________。
| A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质 |
| B.镁的金属性不一定比铝的金属性强 |
| C.该实验说明金属活动性顺序表已过时,没有实用价值了 |
| D.该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析 |