高中化学选择性必修1第4章 第2节 第1课时

第四章第二节第1课时A组·基础达标1．把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3的混合物放入足量水中，经充分搅拌后，将所得溶液用石墨作为电极进行电解，阳极生成的物质是()A．H2 B．AgC．Cl2 D．O2【答案】D【解析】等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3三种物质混合放入水中，经搅拌后，生成AgCl沉淀，溶液中的离子有Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)，通电时阳极是水电离产生的OH－放电，则阳极生成的物质是氧气。2．用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是()①氯化钠溶液②硫酸铜溶液③氢氧化钠溶液④稀硫酸⑤稀盐酸⑥硫酸钠溶液A．①③⑤ B．②④⑤C．②④ D．②④⑥【答案】C3．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]【答案】B4．在某电解质溶液里，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极质量减小，N极质量增大，符合这一情况的是()A．电解质溶液是稀硫酸B．金属M是阳极，金属N是阴极C．M和N是石墨电极D．M是阴极，N是阳极【答案】B【解析】由题意可知，M极溶解，发生氧化反应，为阳极，N极质量增加，故有金属单质在N极上析出，发生还原反应，为阴极，电解质溶液应为金属盐溶液，M应为金属电极。5．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2【答案】C【解析】电解盐酸的化学方程式为2HCleq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑，电解CuCl2的化学方程式为CuCl2eq\o(=,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑，A错误；电解CuSO4溶液的化学方程式为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B错误；电解NaBr溶液的化学方程式为2NaBr＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Br2，D错误。6．如图所示，两电极上发生的电极反应为a极：Cu2＋＋2e－=Cu；b极：Fe－2e－=Fe2＋。下列说法不正确的是()A．装置中电解质溶液一定含有Cu2＋B．该装置一定是化学能转化为电能C．a、b可能是同种电极材料D．a极上一定发生还原反应【答案】B7．用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成，则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有()①该溶液的pH可能增大②该溶液的pH可能减小③该溶液的pH可能不变④该溶液的浓度可能增大⑤该溶液的浓度可能不变⑥该溶液的浓度可能减小A．只有①②③ B．只有①②③④C．只有①②③④⑤ D．①②③④⑤⑥【答案】C【解析】电解某饱和溶液时，只电解水其浓度不变，如电解饱和Na2SO4溶液。8．下图为以惰性电极进行电解的装置：(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式：A：____________________，B：______________，总反应方程式：______________；C：____________________，D：______________，总反应方程式：______________。(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为________________。【答案】(1)Cu2＋＋2e－=Cu2Cl－－2e－=Cl2↑CuCl2eq\o(=,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑4Ag＋＋4e－=4Ag2H2O－4e－=O2↑＋4H＋4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))4Ag＋4HNO3＋O2↑(2)2∶2∶4∶1【解析】由电子守恒可知，在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)＝2∶2∶4∶1。B组·能力提升9．(福建厦门外国语学校高二检测)如下图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O。下列说法正确的是()A．甲池中负极上发生的反应为N2H4－4e－=N2＋4H＋B．乙池中石墨电极上发生的反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小D．甲池中每消耗0.1molN2H4，乙池电极上则会析出6.4g固体【答案】B【解析】分析题图知，甲是燃料电池，乙是电解池，甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液，则负极不可能生成H＋，应该是N2H4－4e－＋4OH－=N2＋4H2O，A错误。乙池中石墨电极是阳极，发生氧化反应，B正确。根据甲池总反应式知反应中生成了水，则氢氧化钾溶液的浓度变小，pH减小；乙池中阴极析出铜，阳极OH－放电，乙池的溶液pH减小，C错误。根据各个电极通过的电量相等知N2H4～2Cu，则甲池中消耗0.1molN2H4时乙池电极上会析出12.8g铜，D错误。10．将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中溶液pH随时间t变化的曲线正确的是(不考虑Cl2的溶解)()ABCD【答案】D【解析】电解分为三个阶段。第一阶段(电解CuCl2溶液)：阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，因Cu2＋浓度减小，水解产生的H＋浓度减小，溶液pH增大；第二阶段(电解CuSO4溶液)：阳极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阴极反应式为2Cu2＋＋4e－=2Cu，溶液中H＋浓度增大，溶液pH减小；第三阶段(相当于电解水)：因为水被消耗，使混合溶液酸性增强，溶液pH减小。11．(山东昌邑文山中学高二检测)下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是()A．X是负极，Y是正极B．Pt是阴极，Cu是阳极C．CuSO4溶液的pH逐渐减小D．CuSO4溶液的pH不变【答案】C【解析】b电极附近溶液呈红色，说明b电极处氢离子放电。电解氯化钠溶液时，阳极发生氧化反应产生氯气，阴极发生还原反应产生氢气，同时生成氢氧化钠，因此b电极是阴极，与电源的负极相连，则Y为负极，X为正极；铂电极与电源的正极相连，作阳极，铜电极作阴极；电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，CuSO4溶液的pH减小。12．将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。有以下结论：①溶液中几乎没有Br－；②电解质溶液为无色；③最终溶液显碱性；④K＋、Na＋和SOeq\o\al(2－,4)的浓度几乎没有变化。其中正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)()A．①②③ B．②③④C．①②④ D．①③④【答案】A【解析】溶液中存在的阴离子有：Cl－、Br－、SOeq\o\al(2－,4)、OH－，阳离子有：K＋、Cu2＋、Na＋、H＋。因用Pt电极电解足够长的时间，阴离子首先放电的是Br－，其次是Cl－，最后是OH－，SOeq\o\al(2－,4)在溶液中不放电；阳离子首先放电的是Cu2＋，其次是H＋。所以先电解CuBr2，阳极逸出Br2，阴极析出Cu，当CuBr2电解完毕时，相当于继续电解HCl(H＋来自于水)，当Cl－被消耗尽时，则继续电解水。由于Cu2＋转化为单质铜，电解液变为无色；Cl－在阳极放电时，水电离出的H＋在阴极放电，使溶液中的c(OH－)增大；由于最终水被消耗，c(K＋)、c(Na＋)和c(SOeq\o\al(2－,4))会增大。13．重铬酸钾又名红矾钾，是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过)：制备原理：2CrOeq\o\al(2－,4)(黄色)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙色)＋H2O。(1)通电后阳极室产生的现象为____________________________；其电极反应式是______________。(2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrOeq\o\al(2－,4)＋4H2O=2Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋4OH－＋2H2↑＋O2↑，若实验开始时在右室中加入38.8gK2CrO4，tmin后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2，则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为________；此时电路中转移电子的物质的量为________。【答案】(1)阳极产生无色气体，溶液由黄色逐渐变为橙色4OH－－4e－=O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－=O2↑＋4H＋)(2)2∶10.1mol【解析】(1)阳极发生氧化反应，溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气和水。(2)直接设K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为x、y，则钾原子的物质的量为2x＋2y，铬原子物质的量为x＋2y，依据两原子个数比为3∶2，可求出两物质的物质的量之比为2∶1；根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为0.2mol，又tmin后两物质的物质的量之比为2∶1，则此时铬酸钾的物质的量为0.1mol，重铬酸钾的物质的量为0.05mol，根据制备离子方程式可知，生成0.05mol的重铬酸钾，反应中转移电子的物质的量为0.05×2mol。14．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：阳离子Na＋、K＋、Cu2＋阴离子SOeq\o\al(2－,4)、OH－图1图2图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系如图2。据此回答下列问题：(1)M为电源的________(填“正”或“负”)极，电极b上发生的电极反应为______________。(2)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积________。(3)写出乙烧杯的电解总反应：_____________________________________________。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？___________________________________________________________________________。(5)要使丙恢复到原来的状态，操作是______________________________________。【答案】(1)负4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(2)5.6L(3)2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4(4)能，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应实质变为电解水的反应(5)向丙烧杯中加4.5g水【解析】(1)根据乙中c极质量增加说明乙为硫酸铜溶液，c电极为阴极，M为电源负极，再依据pH的变化情况，可知丙为硫酸钾或者硫酸钠，甲为氢氧化钠或者氢氧化钾，电解池甲、丙都相当于电解水。b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(2)丙中e电极为阴极，生成的气体为氢气，根据c电极质量增加了16g，结合电子守恒可以确定，电极e上生成氢气物质的量为0.25mol，标准状况下体积为5.6L。(3)乙中为电解硫酸铜溶液，电解总反应式为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，若继续电解则为电解硫酸溶液，电解反应可继续进行，其实质为电解水。(5)要使丙恢复到原来的状态，需要添加水，其物质的量(等于生成氢气的物质的量)为0.25mol，质量为4.5g。课后测评一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)1.(山西运城高二月考)下列叙述正确的是()A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B.自然界中钢铁的腐蚀大部分都是吸氧腐蚀C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀D.铜锌原电池工作时,若有13g锌被溶解,电路中就有0.2mol电子通过答案B解析原电池的两极可为金属,也可为金属和非金属,常用石墨作正极,如果是燃料电池,两个电极都可为非金属,A错误;在弱酸性、中性或碱性环境中,钢铁发生吸氧腐蚀,在酸性较强时,钢铁发生析氢腐蚀,自然界中钢铁的腐蚀大部分都是吸氧腐蚀,B正确;锡、铁和电解质溶液构成的原电池中,铁易失电子作负极,锡作正极,所以铁易被腐蚀,C错误;铜锌原电池工作时,若有13g锌被溶解,电路中通过的电子为13g65g·mo2.下列叙述正确的是()A.电解饱和食盐水制烧碱时,Fe作阳极,石墨作阴极B.电解氯化铜溶液时,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量相等C.钢铁在空气中发生电化学腐蚀时,铁作负极D.原电池工作时,阳离子移向电池的负极答案C解析电解饱和食盐水制烧碱时,阳极必须是惰性电极,A错误;电解氯化铜溶液时,实质是电解氯化铜本身,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量不相等,B错误;钢铁在空气中发生电化学腐蚀,不论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,均是铁作负极,C正确;原电池工作时,阳离子移向电池的正极,D错误。3.利用如图装置电解四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]的水溶液制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]。下列说法正确的是()A.电极A上发生还原反应B.产物c是Cl2C.在a处收集(CH3)4NOHD.阳离子交换膜可提高(CH3)4NOH的纯度答案D解析在溶液中(CH3)4NCl完全电离生成(CH3)4N+和Cl-。该电解池中,阳极上发生反应2Cl--2e-Cl2↑,阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,中间为阳离子交换膜,则(CH3)4N+通过交换膜进入阴极区生成(CH3)4NOH,所以电极B为阴极,生成的c是氢气,电极A为阳极,发生氧化反应,生成的b为氯气,A、B错误。(CH3)4NOH在阴极区e处收集到,故C错误;阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子通过,可提高(CH3)4NOH的纯度,故D正确。4.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是()A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑B.氢氧燃料电池的负极反应:O2+2H2O+4e-4OH-C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为Cu-2e-Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应:Fe-2e-Fe2+答案A解析在氢氧燃料电池的负极上反应的是氢气;粗铜精炼时,纯铜与电源的负极相连,电极反应为Cu2++2e-Cu;钢铁腐蚀的负极反应是Fe-2e-Fe2+。5.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是()A.装置①中阳极上析出红色固体B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置③闭合电键后,外电路电子由a极流向b极D.装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过答案C解析装置①中阳极上氯离子放电生成氯气,故A错误;装置②是电镀装置,待镀铁制品作阴极,应与电源负极相连,故B错误;装置③闭合电键后,a极是负极,因此外电路电子由a极流向b极,故C正确;装置④的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过,故D错误。6.某小组为研究电化学原理,设计右图装置,下列叙述不正确的是()A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2++2e-CuC.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动答案D7.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是 ()A.阳极发生还原反应,其电极反应式为Ni2++2e-NiB.电解过程中,阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt答案D解析A项,阳极应发生氧化反应。C项,根据金属活动性顺序和金属阳离子的氧化强弱,阳极反应为Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+、Ni-2e-Ni2+,Cu、Pt在该条件下不失电子,阴极反应为Ni2++2e-Ni。比较两电极反应,因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等,当两极通过相同的电量时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。8.(天津卷)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌—碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极答案D解析根据离子和电子的移动方向可知,a电极是正极,b电极是负极。放电时,负极电极反应为Zn-2e-Zn2+,正极电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-,显然A、B正确;充电时,b电极电极反应为Zn2++2e-Zn,每增重0.65g转移0.02mole-,根据以上分析,可知溶液中有0.02molI-被氧化,C正确;充电时,阳极接电源正极,故D错误。9.(全国Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案C解析外加电流法可使被保护的钢管桩上无腐蚀电流,A项正确;通电后,高硅铸铁为惰性阳极,钢管桩为阴极,外电路电子从阳极流向阴极,B项正确;由于高硅铸铁为惰性阳极,因此应是海水中的OH-失电子,2H2O-4e-O2↑+4H+,因此阳极材料不被损耗,C项错误;用外加电流法进行防腐时,应依据环境条件变化调整电流大小。10.按下图装置实验,若x轴表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示()①c(Ag+)②c(AgNO3)③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的pHA.①③B.③④C.①②④ D.①②⑤答案D解析该电解池中,随着电解的进行,c(Ag+)不变,c(AgNO3)不变,溶液的pH不变。因为阳极反应式为Ag-e-Ag+,阴极反应式为Ag++e-Ag,故b棒质量减小,a棒质量增大。二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意)11.(辽宁锦州模拟)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸,但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池,具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示,下列叙述正确的是()A.电池工作时,正极附近的pH增大B.当消耗1molO2时,有2molNa+由甲槽向乙槽迁移C.负极反应式为4OH-+N2H4-4e-N2↑+4H2OD.若去掉阳离子交换膜,电池也能正常工作答案AC12.(江苏南京高二月考)下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下,电子由价带跃迁到导带后,然后流向对电极。下列说法不正确的是()A.对电极的电极反应:2H++2e-H2↑B.半导体电极发生还原反应C.电解质溶液中阳离子向对电极移动D.整个过程中实现了太阳能→化学能→电能的转化答案BD解析由图示分析可知在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气,电极反应为2H++2e-H2↑,A说法正确;在光照下,电子由价带跃迁到导带后,然后流向对电极,所以半导体电极为负极,发生氧化反应,B说法错误;阳离子向阴极移动,对电极为阴极,因此电解质溶液中阳离子向对电极移动,C说法正确;对图示过程分析可以知道,该装置是光能转化为电能,电能再转化为化学能的过程,D说法错误,故选BD。13.(全国Ⅲ)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是()A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-x2)O2答案D解析放电时,该电池中锂作负极,多孔碳材料作正极,A项错误;放电时,外电路电子由负极流向正极,即由锂电极流向多孔碳材料电极,B项错误;充电时,锂电极作阴极,多孔碳材料电极作阳极,电解质溶液中Li+应向锂电极区移动,C项错误;充电反应与放电反应相反:Li2O2-x2Li+(1-x2)O2,D项正确。14.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是(A.原混合溶液中c(K+)为2mol·L-1B.上述电解过程中共转移4mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.5molD.电解后溶液中c(H+)为2mol·L-1答案AB解析两极都收集到标准状况下的22.4L气体,说明阴极上发生的反应依次为:①Cu2++2e-Cu;②2H++2e-H2↑,阳极只生成O2:4OH--4e-O2↑+2H2O,n(H2)=n(O2)=1mol,则n(e-)=4mol,B正确。根据电子转移守恒得,原溶液中n(Cu2+)=1mol,根据电荷守恒有n(K+)+n(Cu2+)×2=n(NO3-),所以n(K+)=1mol,c(K+)=2mol·L-1,A正确。根据Cu析出后,溶液中只有KNO3和HNO3,由电荷守恒可推出c(H+)=4mol·L-1。15.(山东济南高二月考)雾霾中含有大量的污染物SO2、NO。工业上吸收工业尾气中的SO2和NO,获得Na2S2O3和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):下列说法错误的是()A.Na2S2O4中S元素的化合价为+3价B.装置Ⅱ消耗36g水生成4NA个H+(NA代表阿伏加德罗常数)C.装置Ⅲ用甲烷燃料电池进行电解,当消耗24g甲烷时,理论上可再生10molCe4+D.装置Ⅳ获得粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等答案C解析根据化合物中元素正负化合价代数和等于0可知,Na2S2O4中硫元素的化合价为+3价,A正确;36g水的物质的量是2mol,在装置Ⅱ中发生反应NO+2H2O+3Ce4+3Ce3++NO3-+4H+,NO+H2O+Ce4+Ce3++NO2-+2H+,可见两个反应都是消耗1molH2O,产生2molH+,则反应消耗2molH2O,就产生4molH+,生成H+的数目等于4NA,B正确;24g甲烷的物质的量为n(CH4)=24g16g·mol-1=1.5mol,在碱性甲烷燃料电池中,通入甲烷的电极为负极,失去电子发生氧化反应,电极反应为CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O,1molCH4反应失去8mol电子,则1.5molCH4完全反应转移电子的物质的量为n(e-)=8×1.5mol=12mol,由于在同一闭合回路中电子转移数目相等,所以当消耗24g甲烷时,理论上可再生12molCe4+,C错误;由于三、非选择题(本题共5小题,共60分)16.(12分)如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时,M、N两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:(1)M电极的材料是,其电极名称是,

N的电极反应式为,

乙池的总反应是,

通入甲烷的铂电极的电极反应式为

。

(2)在此过程中,乙池中某一电极析出金属银4.32g时,甲池中理论上消耗氧气L(标准状况下),若此时乙池溶液的体积为400mL,则乙池溶液的H+的浓度为。

答案(1)铁阴极4OH--4e-O2↑+2H2O4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑CH4+10OH--8e-CO32-+7H2(2)0.2240.1mol·L-117.(12分)如图装置所示,C、D、E、F都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:(1)B极是电源的,一段时间后,甲中溶液颜色。

(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为。

(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应是,电镀液是溶液。

(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为。

答案(1)负极变浅(2)1∶2∶2∶2(3)铜件AgNO3(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+解析(1)F极附近溶液呈红色,说明F极是阴极,产生了NaOH,则B极是电源的负极。(2)甲中,C极为阳极,阳极发生氧化反应:4OH--4e-2H2O+O2↑;D极为阴极,阴极发生还原反应:2Cu2++4e-2Cu。乙中,E极为阳极,电极反应为4Cl--4e-2Cl2↑,F极为阴极,电极反应为4H++4e-2H2↑。甲、乙串联,转移电子的数目相同,故C、D、E、F电极产生单质的物质的量之比为n(O2)∶n(Cu)∶n(Cl2)∶n(H2)=1∶2∶2∶2。(3)H极与电源负极相连,H极为阴极,电镀时,镀件应作阴极,即H应该是镀件,电镀液可以是AgNO3溶液。(4)若C电极为铁,铁为活性电极,阳极反应为Fe-2e-Fe2+,阴极反应为Cu2++2e-Cu,总反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。18.(10分)金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知:铬能与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。(1)铜和铬构成的原电池装置如图1所示,其中盛有稀硫酸的烧杯中出现的现象为。盐桥中装的是含饱和KCl溶液的琼胶,下列关于该原电池的说法正确的是(填序号)。

A.盐桥的作用是使整个装置构成通路并保持溶液呈电中性,凡是有盐桥的原电池,盐桥中均可以盛装含饱和KCl溶液的琼胶B.理论上溶解1molCr,盐桥中将有2molCl-进入左烧杯中,2molK+进入右烧杯中C.在原电池反应中H+得电子发生氧化反应D.电子从铬电极通过导线到铜电极,又通过盐桥转移到左烧杯中(2)铜和铬构成的另一原电池装置如图2所示,铜电极上不再有图1装置中铜电极上出现的现象,铬电极上产生大量气泡,且气体遇空气呈红棕色。写出该原电池正极的电极反应:。

(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。将含Cr2O72-的废水通入电解槽内,用铁作阳极,在酸性环境中,加入适量的NaCl进行电解,使阳极生成的Fe2+和Cr2O72-发生反应,其离子方程式为。阴极上Cr2O72-、H+、Fe3+都可能放电。若答案(1)铜电极上有气泡生成B(2)4H++NO3-+3e-NO↑+2H2O(3)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2OCr2O72-+14H++6e-解析(1)根据题中信息可知在图1装置中,铬失去电子生成Cr2+,氢离子在铜电极上得到电子生成氢气,故现象为铜电极上有气泡生成。若原电池的盐桥中盛装的是含饱和氯化钾溶液的琼胶,且电解质溶液中的溶质是硝酸银,则电解过程中会生成氯化银沉淀堵塞盐桥使离子移动不畅,盐桥中可换成含饱和KNO3溶液的琼胶,故A项错误;由电子守恒可知,溶解1molCr转移2mol电子,左烧杯中增加2mol正电荷,右烧杯中减少2mol正电荷,盐桥中将有2molCl-进入左烧杯中,2molK+进入右烧杯中,故B项正确;在原电池反应中氢离子得到电子发生还原反应,故C项错误;导线中发生移动的是电子,电解质溶液中发生移动的是离子,故电子无法通过盐桥转移到左烧杯中,故D项错误。(2)由实验现象可知,在图2装置中铬电极作正极,硝酸根离子在铬电极上得到电子发生还原反应转化为NO,所以正极电极反应为4H++NO3-+3e-NO↑+2H2O(3)根据题意可知,该溶液环境为酸性环境,则Fe2+和Cr2O72-发生的反应为Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr2O72-放电的阴极电极反应为Cr2O72-19.(12分)(全国Ⅲ)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:(1)KIO3的化学名称是。

(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是。“滤液”中的溶质主要是。“调pH”中发生反应的化学方程式为

。

(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为,其迁移方向是。

③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有(写出一点)。

答案(1)碘酸钾(2)加热KClKH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)(3)①2H2O+2e-2OH-+H2↑②K+由a到b③产生Cl2易污染环境等解析(2)温度升高气体溶解度减小,Cl2被逐出;KH(IO3)2结晶析出,“滤液”中溶质主要是KCl;“调pH”目的是生成KIO3,所以选用KOH溶液,发生反应的化学方程式为KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)。(3)①阴极区