答案--电化学有关的计算.docx

答案--电化学有关的计算.docx

《答案--电化学有关的计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《答案--电化学有关的计算.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

电化学的计算

1、能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。

（1）在25℃、101kPa时，16gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31kJ，则CH4燃烧的热化学方程式为_______________________________。

（2）已知：

C（s）+O2（g）===CO2（g）；ΔH＝-437.3kJ·mol-1 

H2（g）+1/2O2（g）===H2O（g）；ΔH＝-285.8kJ·mol-1

CO（g）+1/2O2（g）===CO2（g）；ΔH＝-283.0kJ·mol-1 

则煤气化反应C（s）+H2O（g）===CO（g）+H2（g）的焓变ΔH＝________kJ·mol-1。

（3）如下图所示组成闭合回路，其中，甲装置中CH4为负极，O2和CO2的混合气体为正极，稀土金属材料为电极，以熔融碳酸盐为电解质；乙装置中a、b为石墨，b极上有红色物质析出，CuSO4溶液的体积为200mL。

①甲装置中气体A为_____（填“CH4”或“O2和CO2”），d极上的电极反应式为_____________。

②乙装置中a极上的电极反应式为____________________________。

若在a极产生112mL（标准状况）气体，则甲装置中消耗CH4________mL（标准状况），乙装置中所得溶液的pH=__________。

（忽略电解前后溶液体积变化） 

③如果乙中电极不变，将溶液换成饱和Na2SO4溶液，当阴极上有amol气体生成时，同时有wgNa2SO4·10H2O晶体析出，若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为________（用含w、a的表达式表示，不必化简）。

答案

（1） CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.31kJ·mol-1

（2）131.5 

（3）① CH4；O2+4e-+2CO2=2CO32-

②4OH- -4e- =O2↑+2H2O；56；1 

③（w×142/322）/（w+18a）×100%

2、在如图用石墨作电极的电解池中，放入500mL含一种溶质的某蓝色硫酸盐溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成。

请回答下列问题

（1）请写出B极板的名称：

____________电极反应式________________________写出电解时反应的总离子方程式________________________ 

（2）若当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g。

电解后溶液的pH为____________；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入____________，其质量为____________g。

（假设电解前后溶液的体积不变）

（3）若原溶液为1LK2SO4、CuSO4的混合溶液，且c（SO42-）=2.0mol/L；如图装置电解，当两极都收集到22.4L气体（标准状况）时，停止电解。

则原溶液中的c（K+）＝____________

答案

（1）阳极；4OH--4e-=2H2O+O2↑；2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 

（2）PH=1；CuO（或CuCO3）；2（或3.1）

（3）c（K+）=2mol/L

3、氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30％以上。

在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出：

回答下列有关问题：

（1）电解池的阴极反应式为___________________________。

（2）通入空气的电极的电极反应式为___________________________，

燃料电池中阳离子的移动方向_________________________（“从左向右”或“从右向左”）。

（3）电解池中产生2 mol Cl2，理论上燃料电池中消耗O2的物质的量为_____________。

（4）a、b、c的大小关系为：

_____________。

答案

（1）2H2O + 2e－= H2↑ + 2OH－    （或2H++ 2e－=== H2↑）

（2）O2 + 2H2O + 4e－= 4OH－    从左向右     

（3）1 mol        

（4）c>a>b

4、

（1）在298K时，1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量1558.3kJ。

写出该反应的热化学方程式___________________。

（2）利用该反应设计一个燃料电池：

用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，在电极上分别通入乙烷和氧气。

写出通入乙烷气体的电极电极反应方程式：

________________。

（3）在下图所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为________________；如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO4足量），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入_______（填物质名称），其质量约为__________。

答案

（1）2C2H6（g）+7O2（g）===4CO2（g）+6H2O（l）△H=-3116.6kJ/mol 

（2）C2H6 -1e- +18OH- ===2CO32- +12H2O 

（3）4OH- -4e- ===O2↑+2H2O；氧化铜（或碳酸铜）；4g（或6.2g）

5、银锌碱性蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。

电池放电时的反应原理是：

Zn+Ag2O+H2O＝2Ag+

Zn（OH）2。

现用该蓄电池电解c（NO3-）＝6mol·L-1的KNO3和Cu（NO3）2的混合溶液500mL，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况）（电解池的电极均为石墨电极）。

回答下列问题：

（1）银锌碱性蓄电池的正极反应式为_____________________。

（2）电解过程中，阳极反应式为____________；阴极反应式为____________。

（3）上述电解过程中共转移电子总数__________。

（4）电解得到的Cu的质量为____________。

（5）原混合溶液中c（K+）为____________。

（6）电解后溶液中c（H+）____________4mol/L（选填“＜”“＝”“＞”）。

答案

（1）Ag2O+H2O+2e-＝2Ag+2OH-

（2）4OH-―4e-＝2H2O+O2↑；Cu2++2e-＝Cu、2H++2e-＝H2（或4H2O+4e-＝2H2 +4OH-）

（3）4NA 

（4）64g 

（5）2mol·L-1

（6）＞

（1）该原电池中，较活泼的金属锌失电子作负极，氧化银作正极，正极上氧化银得电子和水反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为：

Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-．

故答案为：

Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-．

（2）电解过程中，阳极上氢氧根放电生成氧气和水，4OH--4e-=2H2O+O2↑；阴极上先是铜离子放电生成铜，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2（或4H2O+4e-=2H2+4OH-）．

故答案为：

4OH--4e-=2H2O+O2↑；Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2（或4H2O+4e-=2H2+4OH-）．

（3）电解过程中，阳极上失电子，阴极上得电子，根据氧气与转移电子之间的关系式计算．

设转移电子为X．

4OH--4e-=2H2O+O2↑；

  4NA   22.4L

  X     22.4L    

X=4NA

故答案为4NA．

（4）氢氧根离子失去4NA电子析出22.4L氧气转移电子，氢离子得到2NA电子析出22.4L氢气，所以铜离子得到2NA

电子析出铜单质．

设铜单质的质量是y．

Cu2++2e-=Cu 

   2NA 64g

  2NAy

 y=64g．

故答案为64g．

（5）铜的质量是64g，其物质的量是1mol，则C（Cu2+）=

1mol

0.5L

=2mol/L，c（NO3-）=6mol•L-1；设钾离子的物质的量浓度为z，根据溶液呈电中性，溶液中阴阳离子所带电量相等得，2C（Cu2+）+C（K+）=c（NO3-），所以

C（K+）=c（NO3-）-2C（Cu2+）=2mol/L．

故答案为：

2 mol•L-1．

（6）根据4OH--4e-=2H2O+O2↑知，生成22.4L氧气需要氢氧根离子4mol，根据2H++2e-=H2↑知，生成22.4L氢气需要氢离子2mol，水电离出的氢离子和氢氧根离子个数相同，所以溶液中氢离子的物质的量是2mol，电解过程中溶液的体积减小，所以c（H+）＞

2mol

0.5L

=4mol/L．

6、设计燃料电池使汽油氧化直接产生电流，是本世纪最富有挑战性的课题之一。

最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-。

回答下列问题：

（1）以辛烷为汽油的代表物，则这个电池放电时必发生反应的化学方程式是_____________________。

（2）这个电池负极的电极反应式为C8H18 +25O2- →8CO2 +9H2O+50e-，正极的电极反应式为

_____________________。

固体电解质里O2-的移动方向是_________，向外电路释放电子的电极是_________。

（3）用此蓄电池分别电解以下两种溶液，假如电路中转移了0．02mole-，且电解池的电极均为惰性电极，试回答下列问题。

①电解M（NO3）x溶液时某一电极增加了agM，则金属M的相对原子质量_________（用含“a、x”的表达式表示）。

②电解含有0．01molCuSO4和0．01molNaCl的混合溶液100mL，阳极产生的气体在标准状况下的体积是

_________；将电解后的溶液加水稀释至1L，此时溶液的C（H+）=_________。

答案

（1）2C8H18+25O2→16CO2+18H2O

（2）O2+4e-＝2O2-；由正极流向负极；负极（或“通石油蒸汽的电极”）

（3）①；②0.168L；0.01mol·L-1

n（CuSO4）==0.01moln（NaCl）==0.01mol

当Cu^2+在阴极恰好全部析出时，

Cu^2++2e^-=Cu

12

0.1molX

X=0.2mol

阳极：

2Cl^--2e^-=Cl2

221

0.1molY1Y2

Y=0.1mol<0.2mol

Y2=0.05mol

说明后OH^-放电，OH^-失去电子的物质的量=0.2mol-0.1mol=0.1mol

4OH^--4e^-=O2↑+2H2O，

441

X10.1molX2

X1=0.1mol

X2=0.025mol

产生的气体是氯气和氧气，气体总物质的量=0.05mol+0.025mol=0.075mol

则所得溶液中n（H^+）=n（OH^-）=0.1mol

C（H^+）=0.1mol/1L=0.1mol/LPH=-lg0.1=1

H2O=H++OH-知溶液中剩余0.025mol×4=0.1molH+，故溶液pH=1

7、利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一.某研究小组设计了如图所示的循环系统实现光分解水制氢，反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供,反应体系中I2和Fe2+等可循环使用。

（1）写出电解池A、电解池B和光催化反应池中反应的离子方程式__________________

（2）若电解池A中生成3.36LH2（标准状况），试计算电解池B中生成Fe2+的物质的量

（3）若循环系统处于稳定工作状态时，电解池A中流入和流出的HI浓度分别为amol·L-1和bmol·L-1，光催化反应生成Fe3+的速率为cmol·min-1，循环系统中溶液的流量为Q（流量为单位时间内流过的溶液体积）。

试用含所给字母的代数式表示溶液的流量Q。

答案

（1）电解池A：

2H++2I-H2↑+I2；电解池B：

4Fe3++2H2OO2↑+4H++4Fe2+；光催化反应池：

2Fe2++I22Fe3++2I-

（2）n（H2）=，

转移电子的物质的量为n（e-）=2n（H2）=0.150mol×2=0.300mol

因为电解池A、B是串联电解池，电路中转移的电子数目相等。

所以，n（Fe2+）=n（e-）=0.300mol 

答：

电解池B中生成Fe2+的物质的量为0.300mol。

（3）根据化学反应2Fe2++I22Fe3++2I- 

光催化反应生成I-的速率（I-）=（Fe3+）=cmol·min-1

电解池A中消耗I-的速率应等于光催化反应池中生成I-的速率 

amol·L-1×Q-bmol·L-1×Q=cmol·min-1

Q＝ L·min-1

答案

（1）A：

2H++2I- H2↑+I2；B：

4Fe3++2H2O O2↑+4H++4Fe2+

光催化反应池：

2Fe2++I22Fe3++2I-       

（2）0.300mol （3） L·min-1

解析试题分析：

（1）电解池A中，H+和I-反应生成H2和I2，则反应的离子方程式是2H++2I- H2↑+I2。

电解池B中，Fe3+和H2O反应生成O2、H+和Fe2+，则反应的离子方程式是4Fe3++2H2O O2↑+4H++4Fe2+。

光催化反应池中，H+、I2、Fe2+反应生成H+、I-和Fe3+，则光催化反应池中的离子方程式是2Fe2++I22Fe3++2I-。

（2）n（H2）＝＝0.150mol

转移电子的物质的量为n（e-）＝2n（H2）＝0.150mol×2＝0.300mol

因为电解池A、B是串联电解池，电路中转移的电子数目相等

所以n（Fe2+）＝n（e-）＝0.300mol

（3）根据化学反应2Fe2++I22Fe3++2I-可知

光催化反应生成I-的速率v（I-）＝v（Fe3+）＝cmol·min-1

电解池A中消耗I-的速率应等于光催化反应池中生成I-的速率

amol·L-1×Q-bmol·L-1×Q＝cmol·min-1

Q＝ L·min-1

考点：

考查电化学原理的有关判断和计算以及反应速率的计算

点评：

该题是中等难度的试题，试题基础性强，在注重对学生基础知识巩固和训练的同时，侧重对学生基础知识的巩固和训练，旨在培养学生的灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力。

该题的关键是明电解池的工作原理，利用好电子的得失守恒，然后结合题意灵活运用即可。

8、过度排放CO2会造成温室效应，最近科学家提出“绿色自由”构想：

把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把

CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。

“绿色自由”构想技术流程如下

（1）写出吸收池中主要反应的离子方程式_________________；在合成塔中，若有2.2kgCO2与足量H2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2473.5kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式

________________。

（2）“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”，上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外，还包括________。

（3）甲醇可制作燃料电池。

写出以氢氧化钾为电解质的甲醇燃料电池负极反应式________________。

当电子转移的物质的量为________时，参加反应的氧气的体积是6.72L（标准状况下）。

（4）工业上常以CO和H2为主要原料，生产甲醇。

某密闭容器中充有10molCO与20molH2，在催化剂作用下反应生成甲醇：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）；CO的转化率（α）与温度、压强的关系如下图所示。

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数

K=__________；此时在B点时容器的体积VB________10L（填“大于”、“小于”或“等于”）。

②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA________tC（填“大于”、“小于”或“等于”）。

③在不改变反应物用量情况下，为提高CO转化率可采取的措施是______________（答出两点即可）。

答案

（1）CO32-+CO2+H2O==2HCO3-；CO2（g）+3H2（g）==CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＝－49.47kJ/mol

（2）高温水蒸气

（3）CH3OH+8OH--6e-==CO32-+6H2O；1.2mol 

（4）①1（L/mol）2；小于；②大于；③降温、加压、将甲醇从混合体系中分离出来（任意两点即可）

9、工业上可采用CH3OHCO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。

已知H2（g）、CO（g）和CH3OH

（1）的燃烧热分别为285.8kJ/mol、283.0kJ/mol和726.5kJ/mol。

请回答下列问题：

（1）反应CH3OH

（1）=CO（g）+2H2（g）的△H=__________kJ/mol。

（2）标准状况下33.6LCO、H2的混合气体与足量氧气充芬反应后，将生成的CO2和水蒸气通入足量的Na2O2后，固体质量增加30.0g，则CO、H2的混合气体的平均相对分子质量为____________________________。

（3）利用反应H2（g）+CO（g）+O2（g）=H2O（g）+CO2（g）设计而成的MCFS燃料电池是一种新型电池，已知该该电池使用KOH溶液作电解质溶液，则正极的电极反应式为___________。

现以该燃料电池为电源，以石墨作电极电解饱和NaCl溶液，则该电解总反应的离子方程式是_______________。

若电解100mL0.1mol/L的NaCl溶液，阴、阳两极各产生112mL气体（标准状况下），则所得溶液的pH为___________（忽略反应前后溶液的体积变化）；若电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400mL,当阳极产生672mL气体（标准状况下）时，阴极析出的固体质量为____________g。

答案

（1）+128.1

（2）20.0

（3）O2+2H2O+4e-=4OH-；2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-；13；2.56

10、纳米氧化亚铜（Cu2O）是一种用途广泛的光电材料，常用的制备方法有电化学法、湿化学法等。

电化学法可用铜棒和石墨作电极，电解Cu（NO3）2稀溶液制备。

湿化学法的制备过程为：

在KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液，再加入一定量的还原剂--肼（N2H4），加热并保持温度在90℃。

检验反应完全后，分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。

反应方程式为：

4CuSO4 + N2H4 + 8KOH ＝ 2Cu2O + N2↑+ 4K2SO4 + 6H2O 

⑴电化学法制备Cu2O时，铜棒做________极，阴极生成Cu2O的电极反应式为______________________。

⑵湿化学法中，检验纳米Cu2O已经生成的实验方法是_____________________。

⑶湿化学法得到的产品中常含有Cu。

称取某产品1.76 g（设仅含Cu2O和Cu），加入足量的稀硝酸，充分反应后得到标准状况下的NO气体224mL，计算产品中Cu2O的质量分数。

（写出计算过程）

答案

⑴阳极；2Cu2+ + 2e-+ H2O == Cu2O+2H+ ⑵丁达尔效应 

⑶ n（Cu2O） ×144mol/L+ n（Cu）×64mol/L =1.76 g     

n（Cu2O）×2 + n（Cu）×2 = 0.224/22.4 mol×3

解得：

n（Cu2O）= 0.01 mol    n（Cu）=0.005 mol

w（Cu2O） = 0.818=81.8%

11、某小组根据工业生产原理设计如下转化关系，以获取烧碱和金属钛（Ti）。

（1） 燃料电池中通入氧气的电极是___________（填“正”或“负”）极，电极反应式是____________；用该电池电解饱和食盐水，若消耗32 g甲醇，理论上Ⅰ中可生成NaOH ________mol。

（2）如图所示，理论上加入Ⅱ中的TiO2和焦炭的物质的量之比是___________；由TiCl4得到金属Ti的化学方程式是______________。

（3）根据Ⅲ中合成甲醇的反应，该小组保持温度不变，在两个相同的恒容密闭容器中进行实验，有关实验数据如下：

① P1____________4MPa（填“＞”、“＜”或“＝”）； 

② 实验Ⅰ条件下合成甲醇的热化学方程式是____________。

答案

（1）正   ；O2 + 4e－ + 2H2O = 4OH－  ；  6 

（2）1﹕2     ；4Na + TiCl44NaCl + Ti 

（3）①<

② ；CO（g） + 2H2（g）CH3OH（g）  △H =-a/9  kJ·mol-1

12、【天津市新华中学2013届高三第三次月考】Ⅰ：

利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

①2H（g）+CO（g）CHOH（g）；ΔH=－90.8kJ·mol

②2CHOH（g）CHOCH（g）+HO（g）；ΔH=－23.5kJ·mol

③CO（g）+HO（g）CO（g）+H（g）；ΔH=－41.3kJ·mol

总反应：

3H（g）+3CO（g）CHOCH（g）+CO（g）的ΔH=__________：

Ⅱ：

如图甲、乙是电化学实验装置。

（1）若甲、乙两烧杯中均盛有饱和NaCI溶液。

①甲中石墨棒上的电极反应式__________，电子的移动方向为________；

②乙中总反应的离子方程式为__________，Cl移向__________电极（填Fe或C）；

③将湿润的淀粉－KI试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为过量的Cl氧化了生成的I。

若反应中Cl和I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：

_____________________；

（2）若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO溶液。

①甲中铁棒上的电极反应式为：

______________________；

②如果起始时乙中盛有200mLpH=5的CuSO溶液（25℃），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入_________（填写物质的化学式）_________g。

答案

Ⅰ：

－246.4kJ/mol