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答案:B 二、非选择题
10.Ⅰ.如图所示的是探究金属腐蚀条件的实验装置图,请分析实验并回答下列问题:
(1)若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同,过一段时间后液面最高的是________。
(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越________(填“高”或“低”),钢铁越易腐蚀。
(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为
______________________________________________________。
Ⅱ.利用化学反应:2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,请你选择合适的电极材料和电解质溶液,设计一个原电池。可供选择的电极材料:铁棒、铜棒、石墨棒。可供选择的电解质溶液:CuCl2溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液。
请填写下列空白:
(1)选择________作正极材料,________作负极材料;选择________作电解质溶液。 (2)写出有关的电极反应式:
正极:_______________________________________________; 负极:________________________________________________。
解析:Ⅰ.(1)甲、乙、丙3套装置中的乙装置形成了原电池,铁作负极失电子,碳作正极,氧气得电子,使试管内压强降低,所以乙中导管中液面上升最高。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高,越易形成原电池造成钢铁的腐蚀。(3)乙装置形成了原电池,碳作正极,氧气得电子,电极反应式:2H2O+O2+4e===4OH。
Ⅱ.把氧化还原反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2拆成两个半反应:2Fe+2e===2Fe,还原反应,是正极的反应式;Cu-2e===Cu,氧化反应,是负极的反应式;含Fe的溶液作电解液,活泼性不同的金属或非金属作两极,其中铜棒作负极。
答案:Ⅰ.(1)乙 (2)高 (3)2H2O+O2+4e===4OH
Ⅱ.(1)石墨棒 铜棒 FeCl3溶液 (2)2Fe+2e===2Fe Cu-2e===Cu
11.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,装有电解液a,X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:
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3+
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2+
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(1)若X、Y都是惰性电极,a是AgNO3溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴石蕊试液,则:
①电解池中Y电极上的电极反应式为_____________________ ______________________________________________________。 在Y电极附近观察到的实验现象是_____________________ _____________________________________________________; 检验该电极反应产物的方法是_____________________________ ______________________________________________________。 ②X电极上的电极反应式为_____________________________。
(2)如要用电解方法精炼粗镍,电解液a选用Ni(NO3)2溶液,则:①X电极的材料是_________,电极反应式为________________,②Y极的材料是________,电极反应式为_________________(说明:杂质发生的电极反应不必写出)。
解析:(1)用惰性电极电解AgNO3溶液时,阳极反应:2H2O-4e===4H+O2↑;阴极反应:4Ag+4e===4Ag。与电源正极相连的电极为阳极,反之为阴极。所以X为阴极,Y为阳极。Y电极在反应过程中消耗了H2O电离出的OH,生成了H,溶液呈酸性,加入石蕊试液显红色,Y电极产生氧气,能使带火星的木条复燃;X电极产生Ag。(2)电解精炼Ni时,用粗镍作阳极,纯镍为阴极。反应过程中阳极上的Ni以及比Ni活泼的金属失去电子,成为离子,进入溶液,活泼性比Ni差的金属形成阳极泥;在阴极只有Ni能得电子成为单质,其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图,X为阴极,Y为阳极,所以,X电极的材料是纯镍,电极反应式为Ni+2e===Ni;Y电极的材料是粗镍,电极反应式为Ni-2e===Ni。
答案:(1)①2H2O-4e===4H+O2↑ 有无色气体放出,溶液变红 用带火星的木条检验,木条复燃 ②4Ag+4e===4Ag
(2)①纯镍 Ni+2e===Ni ②粗镍 Ni-2e===Ni
12.(1)电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
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电化学降解NO3的原理如图,电源正极为________(填“A”或“B”),阴极反应式为_________________________________________
______________________________________________________。
(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2,并用产生的H2O2处理废氨水的装置。
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①为了不影响H2O2的产量,需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5,则所得溶液中c(NH4)________(填“>”“<”或“=”)c(NO3)。
②Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2,其电极反应式为
_______________________________________________________ ______________________________________________________。
③理论上电路中每转移3 mol e,最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是________g。
(3)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如下图所示,KHCO3应进入________(填“阴极”或“阳极”)室。结合方程式简述再生K2CO3的原理是_____________________________
______________________________________________________。
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解析:(1)由题给原理图可知,Ag-Pt电极上NO3发生还原反应生成氮气,因此Ag-Pt电极为阴极,电极反应式为2NO3+12H+10e===N2↑+6H2O,则B为负极,A为电源正极。
(2)①溶液呈现电中性,c(NH4)+c(H)=c(NO3)+c(OH),pH约为5呈酸性,即c(H
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)>c(OH),则c(NH4)<c(NO3);②Ir-Ru惰性电极有吸附氧气作用,氧气得电子发生还
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原反应,O2+2H+2e===H2O2;③4NH3+3O2===2N2+6H2O中,4 mol氨气转移12 mol电子,因此转移3 mol电子,最多可以处理NH3·H2O的物质的量为1 mol,其质量为17 g。
(3)电解法也可以使K2CO3溶液再生。根据题图可知,水电离产生的H在阴极获得电子变为氢气逸出,水产生的OH在阳极失去电子变为O2,产生的OH和HCO3反应生成CO3,使得K2CO3再生。
答案:(1)A 2NO3+12H+10e===N2↑+6H2O (2)①< ②O2+2H+2e===H2O2 ③17
(3)阴极 水电离出H在阴极得电子生成H2,使水的平衡正向移动,产生的OH和HCO3
反应生成CO3,使得K2CO3再生
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