高中化学竞赛题电解与电量.docx
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高中化学竞赛题电解与电量
中学化学竞赛试题资源库——电解与电量
A组
．盐溶液电解时，在相同时间作用下，析出金属物质的量取决于
A电极的性质B电流强度C所加电压D金属离子的价数
．A、B、C三个电解槽串联在电路中，分别盛有AgNO3溶液、Cu（NO3）2溶液、Au（NO3）3溶液，现以石墨为电极，用稳恒电流进行电解，当一定时间后，各电解槽内阴极上析出金属物质的量之比是
A1︰2︰3B3︰2︰1C1︰1︰1D6︰3︰2
．图乙是根据图甲的电解池进行电解时某个量（纵坐标x）随时间变化的函数曲线（各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响），这个量x是表示
甲乙
A各电池析出气体体积总数的变化B各电解池阳极质量的增加
C各电解池阴极质量的增加D各电极上放电的离子总数的变化
．下图
为直流电源，
为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，
为电镀槽。
接通电路后发现
上的c点显红色．为实现铁上镀锌，接通
后，使c、d两点短路。
下列叙述正确的是
Aa为直流电源的负极
Bc极发生的反应为2H＋＋2e－＝H2↑
Cf电极为锌板
De极发生还原反应
．A、B、C三个电解槽，A槽内是氯化铜溶液，纯铜片做阴极，B与C两槽内均是硝酸银溶液，纯银丝做阴极。
先将A、B两槽并联，再与C槽串联进行电解，当B槽中银丝质量增加0.108g、C槽银丝质量增加0.216g时，A槽铜片质量增加
A0.216gB0.108g
C0.064gD0.032g
．用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，（如图），电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在①和④两极，电极产物的物质的量之比为1︰2的是
甲乙
A
B
C
D
甲
KOH
H2SO4
Na2SO4
CuSO4
乙
CuSO4
AgNO3
HCl
HNO3
．下图表示采用惰性电极电解相同物质量浓度，相同体积的KOH、CuSO4、NaCl溶液的情况。
如果不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响，在相同的时间里，放出气体最多的是溶液，放出气体最少的是溶液。
．如图：
a、b、c、d均为铂电极，供选择的四组电解液如下表：
组
A
B
C
D
甲槽
NaOH
AgNO3
H2SO4
NaCl
乙槽
CuSO4
CuCl2
AgNO3
AgNO3
要求满足的条件是：
（a）工作一段时间后，甲槽电解液pH值上升，而乙槽电解液的pH值下降
（b）b、c两极放电离子的物质的量相等
请填写下列空格：
（1）应选用的电解液是；
（2）甲槽的电解方程式；
（3）当b极析出7.1g电解产物时，C极上将析出g物质。
．在如下的装置中进行电解，并已知铁极的质量减小11.2g。
（1）A是电源的极
（2）电解过程中，电路中通过mol电子
（3）Ag极的电极反应是；析出物质是g
（4）Cu（a）的电极反应是；
（5）Cu（b）的电极反应是。
．图中p、q为电源两极，A为2价金属X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B，同时C、D产生气泡。
试回答：
（1）p为极；
（2）A极发生了；C为极，试管里收集到；D为极，试管里收集到；
（3）C极的电极反应式；
（4）当电路中通过0.004mol电子时，B电极上沉积金属X为0.128g，则此金属的原子量为。
．如下图（a）为持续电解饱和CaCl2水溶液的装置（以铂为电极，A为电流表），电解一段时间后，从图（b）1小时起将CO2连续通入电解液中，请在图（b）中完成实验（a）中电流对时间的变化关系图，并回答有关问题。
（1）完成实验（a）中电流对时间的变化关系图。
（2）电解时F极发生反应，电极反应式为；E极发生反应，电极反应式为；电解总方程式为。
（3）电解池中产生的现象：
①，②，③。
．有一种化学式为R（NO）x·nH2O的硝酸盐晶体，现取此晶体6.05g溶于水配成500mL溶液，用石墨棒作为电极材料对此溶液进行电解，当通过电流为5A时，经16.05min后，溶液中的金属离子已全部放电，且其中一极增重1.60g（已知此晶体的摩尔质量为242g/mol），则：
（1）X＝；
（2）R的原子量为；
（3）n＝；
（4）若反应前后体积保持不变，反应后溶液的pH＝。
B组
．如右图所示，在水泥槽里放入蒸馏水，在蒸馏水中放入一块纯铜板和一块粗铜板作电极，用导线连接电源、开关和一个阻值4欧的灯泡。
合上开关K，小灯泡将，然后断开开关，再加入适量无水硫酸铜，待全部溶解后，溶液将呈色。
这时若合上开关K，小灯泡将，纯铜板上发生的现象是，其电极反应式为；粗铜板上发生的现象是。
若测得此过程中1秒内共有3×1018个Cu2＋和2×1018个SO42－通过两极板间某一截面，则加在灯泡两端的电压为。
．如右图所示是某位同学设计的一个进行电解硫酸铜溶液实验的电路。
电源由10个电压为1.5V的电池串联组成电池组，测得其总内阻为0.5Ω，电解质溶液为500mL，1.0mol/L的硫酸铜溶液，以铂做电极。
20min后a极增重1.6g（设电解过程中溶液体积保持不变，且不考虑电解池的反电势）。
（1）M是极，b是极；
（2）电解他的平均电阻是Ω；
（3）若要使电解池中溶液恢复至电解前的状态，可加入
ACuSO4固体B水CCuODCu（OH）2
（4）电解后溶液的pH值为。
．某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值，其实验方案的要点为：
①用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如右图：
②在电流强度为I安培，通电时间为t秒钟后，精确测得某电极上析出的铜的质量为mg。
试回答：
（1）连接这些仪器的正确顺序为（用图中标注的仪器接线柱上的英文字母表示，下同）E接，C接，接F。
实验线路中的电流方向为→→→C→→。
B电极上发生反应的离子方程式为
G试管中淀粉KI溶液变化的现象为，相应的离子方程式是
（3）为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序应是（选填下列操作步骤的编号）。
①称量电解前电极质量②刮下电解后电极上的铜并清洗
③用蒸馏水清洗电解后电极④低温烘干电极后称量
⑤低温烘干刮下的铜后称量⑥再次低温烘干后称量至恒重
（4）已知电子的电量为1.6×10－19库仑。
试列出阿伏加德罗常数的计算表达式：
NA＝
．某学生试图通过电解饱和食盐水来验证阿伏加德罗常数值，其实验方案的要点为：
（1）精制实验：
粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－、泥沙等杂质，拟通过下列实验步骤获得精制食盐的饱和溶液：
①加水使粗盐溶解②加入过量的氢氧化钠溶液③过滤
④加入过量的氯化钡溶液⑤加入适量的盐酸
⑥加入过量的碳酸钠溶液⑦阳离子交换除去少量Ca2＋、Mg2＋。
如果操作③只允许做一次，则此操作一定要在_____（填序号）两步操作之前完成，理由是_______________________________________________。
（2）电解所需的仪器如下：
①连接这些仪器的正确顺序为（用图中标注仪器接线柱的英文字母表示）
E接________C接_______________接F。
②写出A电极上发生的反应的离子方程式_____________。
电解前在U形管两管口各滴入几滴酚酞试液，电解一段时间后，发现______（填A或B）极附近变红色。
（3）在电流强度为IA，通电时间为ts后，将U形管中溶液稀释到VL，取1/10的溶液进行中和滴定，用去cmol/L硫酸溶液ymL。
①进行中和滴定所需的仪器为酸式滴定管、滴定管夹、_________________。
②已知电子的电量为1.6×10－19C，试列出阿伏加德罗常数的计算表达式：
NA_____。
．阿状加德罗常数（NA）、物质的量（n）和粒子数（N）之间有如下关系：
NA＝N/n，测定阿伏加德罗常数有多种方法，其中电解法是常用的方法。
试回答下列有关问题。
（1）实验室有同样浓度的NaCl、CuSO4、AgNO3、H2SO4等溶液，若实验过程中不考虑电极上的析出物与电解后的溶液之间的反应，则你认为选用哪一种溶液作为电解液，实验既简便、测定结果误差又小，并说明其理由。
（2）采用你所选定的溶液来实验，至少应测定哪些数据？
（3）若已知1个电子的电量（符号为q），选定符号代表有关数据，列出求算阿伏加德罗常数（NA）的数学表达式。
．由实验得知，用电解法将电解液中的金属离子还原为金属单质时，电极所通过的电量Q正比于金属的物质的量n和金属离子化合价a的乘积，其比例系数F是一个恒量，称为法拉第常数，它与金属的种类无关。
已知：
阿伏加德罗常数NA＝6.023×1023mol－1；电子电量：
e＝1.60×10－19C；Cu的原子量：
64×10－3kg·mol－1。
（1）试求出法拉第常数F（电量以库仑为单位，保留三位有效数字）。
（2）现代工业上使用的铜对纯度要求很高，为此，需要对含杂质的铜用电解法再进行精炼。
若用硫酸铜溶液做电解液，请画出其装置的原理简图（在图上标明阳极和阴极所用的材料）。
如果电解硫酸铜溶液获得1kg的金属铜，通过电解槽的电量是多少？
（3）用电镀的方法在半径为R的铜球壳表面均匀镀上厚度为d的锌层，在电镀槽中铜球是阳极还是阴极？
另一电极是什么材料？
若电流强度为I，锌的原子量为A，金属锌的密度为ρ，求通电的时间（用本大题中的符号表示）。
．在右图所示的实验装置中，E为一张用淀粉、碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸，C，D为夹在滤纸两端的铂夹，X，Y分别为直流电源的两极。
在A，B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分别插入铂电极。
切断电源开关S1，合闭开关S2，通直流电一段时间后，请回答下列问题：
（1）标出电源的正、负极：
X为___极，Y为___极。
（2）在滤纸的C端附近，观察到的现象是____，在滤纸的D端附近，观察到的现象是____。
（3）写出电极反应式：
A中；B中；C中；D中。
（4）若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。
此时切断开关S2，闭合开关S1，则电流计的指针是否发生偏转（填“偏转”或“不偏转”）____。
（5）若电流计指针偏转，写出有关的电极反应式（若指针“不偏转”，此题不必回答）：
A中____；B中____。
若电流计指针不偏转，请说明理由（若指针“偏转”，此题不必回答）____。
．通常状况下使水电解所需的最小电压（理论分解电压）为1.23V，但为维持常温电解，还需同时吸收一定的热量，即每电解1molH2O需吸热48.65kJ（否则，电解液的温度将降低）。
由于使用了高效的正极（即氧气电极）催化剂和负极（即氢气电极）催化剂，已能使氢气和氧气分别成为电极的反应物，在以KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池中，在非燃烧条件下，实现电解水的逆反应，使氢能被高效地开发利用为电能。
试解答下列相关问题（所有计算值，均取3位有效数）。
（1）已知基元电荷的电量是1.602×10－19C。
电解1molH2O，需在电解槽中通过的电量是C。
（2）通常状况下且保持恒温，在此条件下电解1molH2O，至少需耗能kJ。
（3）1molH2完全与O2化合成常温下的液态H2O，将产生的热量是kJ。
（4）常温下氢氧燃料电池电动势的理论值是（设所用的H2和O2均为常压）V。
在此条件下，电池反应生成1moH2O所作最大电功的能量为kJ。
．如右图所示为电解水的实验装置，闭合开关S后，观察到电压表示数为6.0V，毫安表的示数为100mA。
（1）此时A管内生成气，B管内生成气。
（2）试写出电解水的化学反应方程式。
（3）通电过程中，A极、B极各发生何种化学反应？
（4）为了加快电解水的速率，可在水中加入
AH3PO4BHClCNaOHDNaCl
（5）在实验过程中消耗了何种形式的能量，产生了何种形式的能量？
（6）若通电10min，A管中将生成多少气体？
（7）已知每摩水被电解消耗280.8kJ能量，则10min内增加了多少化学能？
（8）在电解池中产生多少内能，在该实验中两极间液体的电阻是多大？
（9）在某次电解水的实验中加入了少量的NaOH溶液，测得了阴、阳两极上产生的气体的实验数据如下：
时间（min）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
阴极生成气体体积（cm3）
6
12
20
29
39
49
55
65
75
85
阳极生成气体体积（cm3）
2
4
7
11
16
21
26
31
36
41
仔细分析以上实验数据，请说出可能的原因。
（10）为保证NaOH不从溶液中析出而附着在电极上增大电阻，必须不断往电解池中滴入纯水，以维持此温度下溶液处于饱和状态。
若氢气生成的速率保持在0.lmL/s（已折合成标准状况），则水的滴速是mL/s；
（11）电解水制取H2需要消耗大量的电能，接收太阳能分解水得到氢气是人类开发氢能源的主要研究课题。
已知在特定条件下聚合太阳能所得高温可使氢碘酸分解出氢气，也可使硫酸分解出氧气。
化学家据此设计了一个化学过程，以便达到在化学试剂的催化作用下由太阳能间接分解水的目的。
请写出该方案的化学方程式，并指出何种物质起催化作用。
．有A、B、C三种电解质溶液分别装在二个烧杯中，插有石墨电极，并按图所示方式在电路中连接。
闭合开关K后，测得各支路电流强度IⅠ≈IⅡ（其中IⅡ略小）。
若撤去B，测得电流强度IA
IC；
若撤去C，并将A、B两溶液混均匀后分为两份，再重置于电路Ⅰ、Ⅱ处，测知通过A、B混合溶液的电流强度与先前通过A溶液的电流强度的相对大小关系为IAB
IA。
已知A、B、C分别选自下列溶液：
0.1mol/L盐酸、0.1mol/L醋酸、0.1mol/LNaCl溶液、0.1mol/LH2SO4、0.1mol/LNaOH、0.1mol/L氨水且25℃时，A溶液pH＜7，回答了列问题：
（1）指出A、B、C是（或可能是）什么溶液？
（2）若向溶液中滴入酚酞呈红色，则C是
（3）将A、B、C分别以等体积进行两两混合，结果哪种组合液中，水的电离度大？
．如右图所示的电解池。
电解溶液为500gCuSO4溶液，两根电极一根为铁，一根为含有少量锌的均匀粗铜。
通电一段时间后切断供电装置，立即将其取出，这时铁极上析出7.04g铜，电解质溶液增重0.02g。
供电装置是利用电磁感应原理制作的。
OC可绕AB轴转动，C搭在P环上。
P环内有等于AB的匀强磁场，磁感应强度为B。
OC长为r，以角速度ω转动。
求粗铜中含锌的质量百分率及通电时间。
（基元电荷C，阿伏加德罗常数N0，回路总电阻为R）
．某次化学实验时，将两个铜极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解、通电3秒后，阴极上放出6×10－6mol气体，已知整个电路的电阻为10Ω，求本实验装置所用电源的电动势。
．装置如右图：
D是允许通过离子的盐桥，E是48V稳压电源，R是可变电阻，K是开关，G是灵敏电流计，C1、C2是碳棒，A、B是烧杯。
（1）已知AsO43－＋2I－＋2H+
AsO33－＋I2＋H2O是可逆反应。
若A中盛KI－I2溶液，B中盛Na3AsO4和Na3AO3溶液，则当K接1，并向B中滴加浓盐酸时发现G中的指针发生偏转；改向B中滴加40％的NaOH溶液时，G中的指针则向反方向偏转。
①两次操作过程中指针偏转的原因是
②指针偏转方向相反的原因是
③加盐酸时C1上发生的反应是
④加NaOH溶液时C1上发生的反应是
（2）当A中盛适量的1mol/LNa2SO4溶液，B中盛40mL适量浓度的KI－KHCO3溶液，且K接2时，可用该装置来测定砷的含量。
其操作如下：
称取5.00g含砷样品，溶解后加入还原剂，使砷全部转化为HAsO32－，除去过量的还原剂后再转移到250mL容量瓶中配成250mL溶液，用移液管从中取出10mL加入B中，边搅拌边电解，电解生成的I2可将HAsO32－快速、定量地氧化为HAsO42－，以2mA的电流电解241s便可使反应进行完全。
①反应到达终点时宜用来指示；
②假设电能没有损失，试求样品中As2O5的质量分数。
．用如下装置来测定样品中砷的含量。
其中烧杯A中盛适量的1mol/LNa2SO4溶液，烧杯B中加搅拌器，以利于测定。
E：
直流稳压电源；K：
开关；R：
可变电阻；G毫安计；D：
盐桥（U形管中充满KCl溶液）。
（1）称取5.000g含砷样品，溶解后加入还原剂将砷还原为三价砷As（Ⅲ）（HAsO32－），除去过量的还原剂后转移到250mL容量瓶中配成250mL溶液。
取40mL适当浓度的KI和NaHCO3混合溶液加入B中，再用移液管取上述含砷溶液10mL加入B中，边搅拌边电解，电解产生的I2将As（Ⅲ）快速、定量的氧化为As（V），以2mA的电流电解4分1秒后反应完全，假定电能没有损失。
计算样品中Aa2O3的百分含量。
（1个电子的电量为1.602×10－19库仑，As2O3的式量为197.84）
（2）装置A、B中的电解反应只需2V以下的电压就可实现，为什么E要选择40V以上？
（3）反应终点可用什么指示剂来确定？
（4）HAsO32－的还原性与I－相比哪个强？
电解时阳极上生成I2而不生成As（V）的原因是什么？
（5）HAsO32－可以和溶液中的O2反应，溶解氧将使测定结果偏高还是偏低？
实验中怎样用消除溶解氧的影响？
（6）用指示剂判断反应终点有2秒的时间误差不可避免，若要求测定结果的相对误差不大于1%，则电解时间要设计控制为多少秒以上？
．如右图所示，一金属杆ab在两水平平行的导轨间向右做匀速直线运动，其速度为v＝1m/s，导轨电阻不计。
导轨间的宽度为l＝1m，其间有一竖直向下的匀强磁场，磁感强度B＝1T，现用导线与插入电解槽中两惰性电极CD相连，回路的总电阻为1Ω，电解液为CuSO4，问：
（1）哪一个电极为负极，析出何种物质？
（2）写出电解CuSO4水溶液的离子方程式。
（3）析出的物质质量为多少克？
．冬季，某市的空气质量一直为Ⅳ级，处于中度污染状态，主要污染物为粉尘和二氧化硫。
某二氧化硫监测仪根据SO2被Br2氧化的定量反应来测定空气中二氧化硫的含量。
监测仪中的Br2来自一个装满H2SO4－KBr混合液电解槽的阳极（电解槽的阳极室和阴极室是隔开的）。
某次测量中空气（经过除尘）以20×10－4m3/min的流速进入电解槽的阳极室后，电流计显示每分钟通过电解槽外电路的电子是4.80×10－9mol，此条件下能保持仪器中溴浓度恒定。
若被测空气中不含其它与溴反应的杂质，则：
（1）写出此监测过程中发生的主要反应的化学方程式；
（2）计算以g/m3表示的此时该区域空气中SO2的含量。
．如右图所示，在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B，有两条竖直向下的导轨，（导轨足够长）在导轨上有一根质量为m，长为L的金属杆，匀速切割磁力线，导轨两端分别接在电解装置上。
B中盛有1L2mol/L的Na2SO4溶液，A中盛有1L2mol/L的AgNO3溶液。
（1）试求金属杆中的电流强度。
（2）经过一段时间，湿润的KI淀粉试纸C端变蓝色，试回答：
A中发生反应的化学方程式
在B中观察到的现象是
．有一需要镀锌的空心方钢，其形状如右图所示，现只需电镀其外表面。
在它的内表面接线并引出后，将它两端用绝缘材料封闭，把它放入锌电镀液（ZnCl2溶液）中，接通电源使其电镀2小时后方钢表面被镀上一层厚0.01mm的锌。
已知锌的摩尔质量M＝65.4g/mol，密度ρ＝7.1g/cm3，则：
（1）电镀时，方钢内引出的导线接电源的是什么电极？
（2）写出电镀时阳、阴极附近溶液中的电极反应式。
（3）电镀过程中的平均电流强度是多大？
．由H2SO4、CuSO4和蒸馏水组成的体积为1000mL的电解质中，H＋离子和Cu2＋离子的浓度分别为[H＋]＝1.000mol/L和[Cu2＋]＝1.000×10－2mol/L。
将两个立方体形的铂电极插入电解液中，两个电极都是单晶，并只有一个（100）面暴露于电解液中（其它五个面都用绝缘材料保护，使其在电解质中稳定）。
每一个电极所暴露的表面积为1.000cm2。
在电解过程中通过阴极和阳极的总电荷为2.0000C。
在阴极上同时发生两个过程：
铜逐层沉积，同时释放出氢气。
而在阳极上产生氧气。
在下列条件下将氢气收集在一个集气瓶中（设按理想气体处理）。
T＝273.15K，p0＝1.01325×105Pa时，H2的体积为2.000mL。
（1）写出发生在电极上的反应方程式；
（2）计算阴极上产生的氢气的摩尔数和沉积在电极上的铜的摩尔数；
（3）计算在Pt（100）面上所形成的Cu的单层的数目。
注意：
Pt的晶胞参数为a＝3.9236×10－8cm。
Pt和Cu都具有面心立方结构（fcc）。
．工业上以电解NH4HSO4来制备H2O2。
已知某NH4HSO4溶液，以4.00×103A的电流电解2.00hr后，生成H2O23.00kg，同时阴极与阳极放出气体体积之比为6︰1。
设电解后测溶液中H2O2含量时，S2O82－都已分解，且电解过程中H2O2不分解。
（1）求电解生成H2O2的电流效率。
（2）忽略电阻，指出电流主要损失在哪里？
．将50mL0.8mol/L的一元核酸和其同体积、同浓度的钠盐溶液放入电解槽的阳极室。
阴极室同阳极室隔开以避免两个极室的溶液相混，通过电解槽的电荷量为1929.86C。
当电解停止时阳极室溶液的pH值为4.57。
由阳极放出的气体在过量的氧气中燃烧，燃烧产物相继通过分别装有浓H2SO4和Ba（OH）2溶液的洗气池，装有Ba（OH）2溶液的洗气池增重2.64g。
（1）给出该电解的有机酸的分子式和名称，写出电解中发生在阳极上的反应的方程式。
（2）计算该有机酸的电离平衡常数。
．100.0g无水氢氧化钾溶于100.0g水。
在T温度下电解该溶液，电流强度I＝6.00安培，电解时间10.00小时。
电解结束温度重新调至T，分离析出的KOH·2H2O固体后，测得剩余溶液的总质量为164.8g。
已知不同温度下每100g溶液中无水氢氧化钾的质量为：
温度/oC
0
10
20
30
KOH/g
49.2
50.8
52.8
55.8
求温度T，给出计算过程，最后计算结果只要求两位有效数字。
注：
法拉第常数F＝9.65X104C/mol
．在t1℃时，将100gKOH溶于100g水中，用I＝6A的电流电解该溶液10h，然后将温度调至t1℃，分离出KOH·2H2O晶体后测知m剩余溶液=164.8g。
已知：
①KOH的S（溶解度）—t（温度）关系如下表：
t（℃）
0
10
20
30
S（g）
96.85
103.25
111.86
126.24
②在上表中的三个温度区间内，KOH溶液中mKOH与t成线性关系；
③每电解lmol水要放出热量48.7kJ。
（1）电解过程中有多少电能转变为热能？
（2）试通过分析计算出t1为多少度？
（3）电解结束时的温度t2为多少度？
（K39.1，O16，H1.01；散热及其它热损失为总热量的40％
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