题目内容
(1)[2012·新课标全国卷,36(3)]粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极________(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为__________;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为____________。
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(2)(2012·海南,16)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电解实验,如图所示。
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回答下列问题:
①甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为________________________________、
________________________________________________________________________。
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__________,电解氯化钠溶液的总反应方程式为
________________________________________________________________________。
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=9.65×104 C · mol-1列式计算),最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
答案 (1)c Cu2++2e-===Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方,Fe以Fe2+的形式进入电解液
(2)①O2+2H2O+4e-===4OH-
CH4+10OH--8e-===CO
+7H2O
②H2 2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
③
×8×9.65×104 C·mol-1
=3.45×104 C 4
解析 (1)电解精炼时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,CuSO4溶液作电解液,比铜活泼的金属失电子生成离子进入溶液,不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来。
(2)①甲烷燃料电池中正极为O2被还原,负极为CH4被氧化,在碱性条件下生成CO
,其电极反应分别为O2+2H2O+4e-===4OH-、CH4+10OH--8e-===CO
+7H2O。
②闭合K后构成闭合回路,此时a、b分别为电解池的阳极和阴极,阴极为H+得电子被还原,同时得到H2和NaOH,阳极为Cl-被氧化得到Cl2,该电解池中的总反应为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
③每个电池通入1 L CH4,电路中通过的电量为
×8×9.65×104 C·mol-1=3.45×104 C。
为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:
电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=
==2PbSO4(s)+2H2O(l)
电解池:2Al+3H2O电解,Al2O3+3H2↑
电解过程中,以下判断正确的是 ( )
| 电池 | 电解池 | |
| A | H+移向Pb电极 | H+移向Pb电极 |
| B | 每消耗3 mol Pb | 生成2 mol Al2O3 |
| C | 正极:PbO2+4H++2e-===Pb2++2H2O | 阳极:2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+ |
| D |
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|
据报道,有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下的酸性溶液中,能将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐,发生的反应为:
4CuFeS2+2H2SO4+17O2===4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O
(1)CuFeS2中Fe的化合价为+2,上述反应中被氧化的元素是________。
(2)工业生产中利用上述反应后的溶液,按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O):
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①分析下列表格(其中Ksp是相应金属氢氧化物的沉淀溶解平衡常数):
| Ksp | 氢氧化物开始 沉淀时的pH | 氢氧化物沉淀 完全时的pH | |
| Fe3+ | 2.6×10-39 | 1.9 | 3.2 |
| Cu2+ | 2.2×10-20 | 4.7 | 6.7 |
步骤一应调节溶液的pH范围是__________,请运用沉淀溶解平衡的有关理论解释加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3+的原因________________________________________________
________________________________________________________________________。
②步骤三中的具体操作方法是_________________________________________________。