电化学综合题

1．如下图装置所示，C、D、E、F、X、Y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________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明____________________，在电场作用下向Y极移动。

(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应该是________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是________溶液。

当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

(4)欲用丙装置精炼铜，G应该是_____(填“纯铜”或“粗铜”)，电解质溶液的成分是___ _____。

(5)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是______ ____________。

2．在如图所示的装置中，若通往电流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：(1)电源电极X为______极。

(2)pH变化：A______，B______，C______(填“增大”、“减小”或“不变”)(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL。

则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。

(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为______(设电解前后溶液体积无变化)。

3．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如右表所示：如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的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16 g。

常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。

请回答下列问题：(1)M为直流电源的________极，b电极上发生的电极反应为______________________。

(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________。

(3)写出乙烧杯中的总反应方程式：____________________________________________。

(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)要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是__________________。

4．(1)某课外活动小组同学用下图1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，则铁发生电化学腐蚀中的________腐蚀。

②若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为________________________。

图1 图2(2)芒硝化学式为Na2SO4·10H2O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。

该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用上图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。

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制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)________导出。

③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：________________________。

④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为____________。

已知H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，则该燃料电池工作产生36 g液态H2O时，理论上有________ kJ的能量转化为电能。

5．钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。

(1)V2O5是接触法制硫酸的催化剂。

①一定条件下，SO2与空气反应t min后，SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol·L－1和bmol·L－1，则SO2起始物质的量浓度为________mol·L－1；生成SO3的化学反应速率为________mol·(L·min)－1。

②工业制硫酸，尾气SO2用________吸收。

(2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。

①当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，其电极反应式为_______________________________。

②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由________色变为________色。

③放电过程中氢离子的作用是________和____________________________________；充电时若转移的电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为________。

6.熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。

某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCO－3)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。

该燃料电池负极电极反应式为：2C4H10＋26CO2－3－52e－===34CO2＋10H2O。

试回答下列问题：(1)该燃料电池的化学反应方程式为________________________________；(2)正极电极反应式为____________________________________________。

(3)为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。

为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是________，它来自______________________________________。

(4)某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水：①写出反应的离子方程式_______________________________________。

②将湿润的淀粉KI试纸放在该装置附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。

若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸。

该反应的化学方程式为_______________________________________________________________。

③若电解后得到200 mL 3.25 mol·L－1NaOH溶液，则消耗C4H10的体积在标准状况下为________mL。

答案1．解析(1)F极附近呈红色，说明F是阴极，E是阳极，则A为正极，B为负极。

甲中因Cu2＋放电使溶液颜色变浅。

丁中Y 极附近颜色变深，说明Fe(OH)3胶粒向阴极移动，即Fe(OH)3胶粒带正电荷。

(2)C 、D 、E 、F 的电极产物分别为O 2、Cu 、Cl 2、H 2，由于电路中通过的电量相等，所以其物质的量之比为1∶2∶2∶2。

(3)乙中溶液pH ＝13，生成n (NaOH)＝0.1 mol·L －1×0.5 L＝0.05 mol ，电路中通过的电子的物质的量为0.05 mol ，所以丙中镀件上析出银0.05 mol×108 g·mol －1＝5.4 g 。

(4)电解精炼铜时应将粗铜作阳极，精铜作阴极，CuSO 4溶液作电解质溶液。

通电后，阳极(粗铜)的主要反应是Cu －2e －===Cu 2＋。

当粗铜的表面出现比铜活泼的金属时，它们也会放电。

但生成的阳离子的氧化性比铜离子弱，不可能在阴极上析出，故留在溶液中。

而粗铜中活泼性比铜弱的金属会在阳极的底部沉积，成为阳极泥。

所以，阴极(精铜)的反应只有Cu 2＋＋2e －===Cu ，这样就可以在阴极上获得纯净的金属铜。

(5)当活性金属作阳极时，金属先于溶液中的阴离子放电而溶解，故甲中发生反应的离子方程式为Fe＋Cu 2＋=====电解Fe 2＋＋Cu 。

答案 (1)负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶体粒子带正电荷 (2)1∶2∶2∶2(3)镀件 AgNO 3 5.4 g 变小(4)粗铜 硫酸铜溶液 (5)Fe ＋Cu 2＋=====电解Cu ＋Fe 2＋3．解析：(1)C 装置的铜电极质量增加，说明铜极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原生成银单质，故铜极为阴极，由此可确定X 极为负极。

(2)A 装置是电解KCl 溶液，阴极析出氢气，阳极析出氯气，溶液中氢氧根离子浓度增大。

B 装置阴极上先析出铜，当铜离子消耗完后析出氢气，而阳极上析出氧气，溶液中氢离子浓度增大。

C 装置阴极析出银单质，阳极上的银失去电子变成银离子，理论上溶液的物质的量浓度不变。

(3)B 装置两极上电子转移的数目与C 装置中转移的电子数目相同。

C 装置中转移的电子数目为2.16 g108 g/mol＝0.02 mol 。

经判断，B 装置两极上的反应为：阴极：Cu 2＋＋2e －===Cu,2H ＋＋2e －===H 2↑ 阳极：4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O根据题意可知：2n (H 2)＋2n (Cu)＝4n (O 2)＝0.02 mol ，n (H 2)＋n (O 2)＝224 mL22400 mL/mol ，解得n (Cu)＝0.005 mol ，CuSO 4溶液的物质的量浓度为：0.005 mol/0.2 L ＝0.025 mol/L 。

(4)A 装置的反应为：2KCl ＋2H 2O=====电解2KOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，即反应中转移电子的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02 mol 。

c (OH －)＝0.02 mol0.2 L＝0.2 mol/L ，故pH ＝13。

答案：(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol/L (4)134．答案 (1)负 4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑ (2)5.6 L (3)2CuSO 4＋2H 2O=====电解2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4(4)能，因为CuSO 4溶液已转变为H 2SO 4溶液，反应变为电解水的反应 (5)向丙烧杯中加4.5 g 水5．解析 (1)①开关K 与a 连接，形成原电池，由于电解质溶液为饱和食盐水，铁发生吸氧腐蚀。