題目列表(包括答案和解析)

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3. 電解NaCl-KCl-AlCl3熔體制鋁比電解Al2O3-NaAlF6制鋁節(jié)省電能約30%,但現(xiàn)在仍用后一種方法制鋁,其主要原因是( )

A.AlCl3是分子晶體,其熔體不導(dǎo)電      B.電解AlCl3生成的Cl2會嚴重污染大氣

C.自然界不存在富含AlCl3的礦石    D.生產(chǎn)無水AlCl3較困難,成本又較高

解析:本題主要考查學生處理新信息的能力和對鋁工業(yè)生產(chǎn)原理的理解。由題意可知NaCl-KCl-AlCl3熔體能導(dǎo)電,A錯;工業(yè)上可用電解NaCl、MgCl2的方法生產(chǎn)Na、Mg,B顯然錯誤;自然界不存在富含AlCl3的礦石是事實,但不是主要原因,因為AlCl3易水解,所以生產(chǎn)無水AlCl3較困難,成本較高。

答案:D

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2.下列描述中,不符合生產(chǎn)實際的是( )

A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用鐵作陽極

B.電解法精煉粗銅,用純銅作陰極

C.電解飽和食鹽水制燒堿,用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極

D.在鍍件上電鍍鋅,用鋅作陽極

解析:電解池的陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)、陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)。電解熔融的Al2O3制Al時,若用Fe作陽極,會發(fā)生Fe-2e―→Fe2+,F(xiàn)e2+移動到陰極上發(fā)生Fe2++2e―→Fe,使得到的Al不純。

答案:A

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1.(2009·廣東單科,14)可用于電動汽車的鋁­空氣燃料電池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液,鋁合金為負極,空氣電極為正極。下列說法正確的是( )

A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時,正極反應(yīng)都為:O2+2H2O+4e―→4OH

B.以NaOH溶液為電解液時,負極反應(yīng)為:Al+3OH-3e―→Al(OH)3

C.以NaOH溶液為電解液時,電池在工作過程中電解液的pH保持不變

D.電池工作時,電子通過外電路從正極流向負極

解析:以NaOH為電解液時,不應(yīng)生成Al(OH)3沉淀,而應(yīng)生成[Al(OH)4];C項,電解液的pH應(yīng)減;D項,電子通過外電路從負極流向正極。

答案:A

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11.在如圖用石墨作電極的電解池中,放入500 mL含一種溶質(zhì)的某藍色溶液進行電解,觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成,B電極有無色氣體生成;當溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后,停止電解,取出A電極,洗滌、干燥、稱量,電極增重1.6 g。請回答下列問題:

(1)B電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式

________________________________________________________________________。

(2)寫出電解時反應(yīng)的離子方程式

________________________________________________________________________。

(3)電解后溶液的pH為________,要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),則需加入________,其質(zhì)量為______g。(假設(shè)電解前后溶液的體積不變)

(4)請你設(shè)計實驗確定原溶液中可能含有的酸根離子,要求:提出兩種可能的假設(shè),分別寫出論證這兩種假設(shè)的操作步驟,實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論。

①假設(shè)一:

________________________________________________________________________;

②假設(shè)二:

________________________________________________________________________。

解析:(1)藍色溶液含Cu2+,A電極有紅色固體物質(zhì)生成,則析出Cu,為陰極;B電極為陽極,析出O2,電極反應(yīng)式為:4OH-4e―→2H2O+O2↑。

(2)2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+

(3)當溶液中溶質(zhì)完全電解時,得Cu的物質(zhì)的量為 =0.025 mol。此時溶液中

c(H+)=0.1 mol/L,pH=1。要使溶液恢復(fù)原狀,應(yīng)加入CuO 0.025 mol,即2 g。

(4)因為可溶性鹽,電解時得O2,酸根只有常見的SO和NO,應(yīng)從這兩個角度去鑒定。

答案:(1)4OH-4e―→2H2O+O2↑ (2)2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ (3)1 CuO 2  (4)①假設(shè)原溶液中的酸根離子是SO。取電解后的溶液,向其中加入BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,則原溶液中所含的酸根離子是SO、诩僭O(shè)原溶液中的酸根離子是NO。取電解后的溶液,向其中加入銅,微熱,若銅溶解,并有無色氣體生成,且在空氣中變?yōu)榧t棕色,則原溶液中所含的陰離子是NO

 

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10.在50 mL 0.2 mol/L CuSO4溶液中插入兩個電極通電電解(不考慮水分蒸發(fā))。則:

(1)若兩極均為銅片,試說明電解過程中濃度變化情況

________________________________________________________________________。

(2)若陽極為純鋅,陰極為銅片,陽極反應(yīng)式是

________________________________________________________________________。

(3)如不考慮H+在陰極上放電,當電路中有0.04 mol e通過時,陰極增重________g,陰極上的電極反應(yīng)式是

________________________________________________________________________。

解析:(1)(2)小題類似于電鍍原理,(3)由Cu2++2e―→Cu可知2 mol e-1 mol Cu,故陰極析出Cu:0.02 mol×64 g·mol1=1.28 g。

答案:(1)不變 (2)Zn-2e―→Zn2+ (3)1.28 Cu2++2e―→Cu

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9. 按下圖中裝置實驗,A、B兩燒杯分別盛放200 g 10% NaOH溶液和足量CuSO4溶液。通 電一段時間后,c極上有Cu析出,又測得A杯溶液中NaOH的質(zhì)量分數(shù)為10.23%,試回答:

(1)電源的P極為________極。

(2)b極產(chǎn)生氣體的體積為________L(標準狀況)。

(3)c極上析出沉淀的質(zhì)量為________g。

(4)d極上所發(fā)生的電極反應(yīng)式為:________________。

解析:B池中c極上有金屬析出,說明它為陰極。由此可知,d、b為陽極,a、c為陰極。按照“正接陽,負接陰”的規(guī)律,電源的P極為負極。電解NaOH溶液時,a極產(chǎn)生H2,b極產(chǎn)生O2;電解CuSO4溶液時,d極產(chǎn)生O2,其電極反應(yīng)式為:4OH-4e―→2H2O+O2↑。

m(NaOH)=200 g×10%=20 g。電解后溶液的質(zhì)量為:=195.5 g。

被電解的水的質(zhì)量為:200 g-195.5 g=4.5 g,其物質(zhì)的量為0.25 mol。

由此可知,b極產(chǎn)生的O2為0.125 mol,即2.8 L。

根據(jù)電子守恒得:0.125 mol×4=n(Cu)×2,解得n(Cu)=0.25 mol,即Cu析出16 g。

答案:(1)負 (2)2.8 (3)16 (4)4OH-4e―→2H2O+O2

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8. 下圖中X是直流電源。Y槽中c、d為石墨棒,Z槽中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后,發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。

(1)①電源上b為________極(用“正”“負”“陰”或“陽”填空)。

②Z槽中e為______極(同上)。

③連接Y、Z槽線路中,電子流動的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。

(2)①寫出c極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式

________________________________________________________________________。

②寫出Y槽中總反應(yīng)化學方程式

________________________________________________________________________。

③寫出Z槽中e極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式

________________________________________________________________________。

(3)①電解2 min后,取出e、f,洗凈、烘干、稱量,質(zhì)量差為1.28 g,在通電過程中,電路中通過的電子為______mol。

②若Y槽中溶液體積為500 mL(電解后可視為不變),槽中電解反應(yīng)的速率v(OH)=__________。

解析:“附近顯紅色”是d作為陰極時應(yīng)有的現(xiàn)象,據(jù)此可確定d為陰極,進一步即可解答(1)(2)中問題。

(3)e極因發(fā)生反應(yīng)Cu-2e―→Cu2+而減輕,f極因發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e―→Cu而增重,每轉(zhuǎn)移2 mol e兩極質(zhì)量差就增加128 g,即Δm∶Δn(e)=128 g∶2 mol,Δn(e)=·Δn==0.02 mol。Y槽中2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑-2e,當轉(zhuǎn)移0.02 mol e時產(chǎn)生OH 0.02 mol,則v(OH)==0.02 mol/(L·min)。

答案:(1)①負、陉枴、邸(2)①2Cl-2e―→Cl2↑、2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑、跜u-2e―→Cu2+ (3)①0.02、0.02 mol·(L·min)1

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7.  某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4,它們的物質(zhì)的量之比為3∶1。用石墨作電極電解該混合溶液時,根據(jù)電解產(chǎn)物,可明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是( )

A.陰極自始至終只析出H2  B.陽極先析出Cl2后析出O2

C.電解最后階段為電解水   D.溶液pH不斷增大,最后為7

解析:電解質(zhì)溶液中,n(Na+)∶n(Cl)∶n(H+)∶n(SO)=3∶3∶2∶1,開始電解產(chǎn)生H2和Cl2,隨著產(chǎn)生H2和Cl2的同時,生成OH,最后是電解水。因而最后溶液的pH>7,陰極只放出H2。三個階段分別相當于電解HCl(aq)-NaCl(aq)-H2O。

答案:D

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6.某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器,用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。通電時,為使Cl2被完全吸收,制得有較強殺菌能力的消毒液,設(shè)計了如圖的裝置,則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是( )

A.a(chǎn)為正極,b為負極;NaClO和NaCl      B.a(chǎn)為負極,b為正極;NaClO和NaCl

C.a(chǎn)為陽極,b為陰極;HClO和NaCl        D.a(chǎn)為陰極,b為陽極;HClO和NaCl

解析:有關(guān)反應(yīng)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,因陽極生成Cl2,陰極生成NaOH,為使二者充分作用,Cl2應(yīng)在下端產(chǎn)生,從而推知電源b為正極,a為負極,消毒液主要成分是NaCl、NaClO。

答案:B

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5.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=0.6 mol·L1,用石墨作電極電解此溶液,當通電一段時間后,兩極均收集到2.24 L氣體(標準狀況下),假定電解后溶液體積仍為500 mL,下列說法正確的是( )

A.原混合溶液中c(K+)為0.2 mol·L1    B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子

C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05 mol  D.電解后溶液中c(H+)為0.2 mol·L1

解析:石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,陽極反應(yīng)式為:4OH-4e―→2H2O+O2↑,陰極先后發(fā)生兩個反應(yīng):Cu2++2e―→Cu,2H++2e―→H2↑。從收集到O2為2.24 L這個事實可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol電子,而在生成2.24 L H2的過程中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,所以Cu2+共得到0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol電子,電解前Cu2+的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0.1 mol。電解前后分別有以下守恒關(guān)系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO),c(K+)+c(H+)=c(NO),不難算出:電解前c(K+)=0.2 mol·L1,電解后c(H+)=0.4 mol·L1。

答案:A

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