原电池电解池经典习题.doc

原电池电解池经典习题.doc

《原电池电解池经典习题.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原电池电解池经典习题.doc（5页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

1、一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式．如2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+的拆写结果是：

氧化反应为：

Cu-2e-═Cu2+；还原反应为：

2Fe3++2e-═2Fe2+．

①请据此将反应：

Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O拆写成两个“半反应式”：

氧化反应为

还原反应为

Fe-3e-=Fe3+

4H++NO3-+3e-=NO↑+2H2O

②已知某一氧化还原反应为：

CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O；其中氧化反应的半反应可写为：

CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O，则还原反应的半反应可写为

解：

①根据化合价的变化判断，Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O中，氧化剂是NO3-，发生还原反应，NO3-失去3个电子生成NO；还原剂是Fe，发生氧化反应，Fe失去3个电子生成Fe3+，电子转移数是3，故答案为：

Fe-3e-=Fe3+；4H++NO3-+3e-=NO↑+2H2O

②两个半反应相加得总反应，所以一个半反应等于总反应减另一个半反应；

总反应为CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O；

一个半反应为CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；

总反应（CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O）减半反应（CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O）得

2O2+8e-+4H2O=8OH-；

故答案为：

2O2+8e-+4H2O=8OH-

充电

放电

2、镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛的应用．电解质溶液为KOH溶液，电池反应为：

Cd+2NiO（OH）+2H2OCd（OH）2+2Ni（OH）2，下列有关镍镉电池的说法正确的是（　　）

A．放电时电池内部OH-向正极移动

B．放电时正极附近溶液的pH减少

C．充电时阳极反应为Cd（OH）2+2e-=Cd+2OH-

D．充电时与直流电源正极相连的电极上发生Ni（OH）2转化为NiO（OH）的反应

解：

A、放电时是原电池的工作原理，原电池工作时，电解质中的阴离子OH-向负极移动，故A错误；

B、放电时是原电池的工作原理，原电池工作时，正极上发生得电子得还原反应，即NiO（OH）+2H2O+2e-=Ni（OH）2+2OH-，所以正极附近溶液的pH增大，故B错误；

C、充电时是电解池的工作原理，电解池中，阳极发生失电子的氧化反应，即发生Ni（OH）2转化为NiO（OH）的反应，故C错误；

D、充电时是电解池的工作原理，电解池中，与直流电源正极相连的电极是阳极，阳极发生失电子的氧化反应，即即发生Ni（OH）2转化为NiO（OH）的反应，故D正确．

故选D．

3．铅蓄电池在现代生活中具有广泛的应用．已知铅蓄电池的电解质溶液为H2SO4溶液，其充电、放电按下式进行：

Pb+PbO2+2H2SO4放电充电2PbSO4+2H2O，有关该电池的说法正确的是（　　）

A．充电时化学能转化为电能

B．放电时溶液中的H+向负极移动

C．充电时电池的正极与电源的正极相连

D．放电时负极反应：

PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

解：

A、蓄电池充电时，属于电解池的工作原理，电解池是将电能转化为化学能的装置，故A错误；

B、蓄电池放电时，相当于原电池的工作原理，原电池中电解质里的阳离子移向正极，即放电时溶液中的H+向正极移动，故B错误；

C、蓄电池的正极即二氧化铅电极在放电时应该被还原，发生还原反应，在充电时，电源的正极相连的电极是阳极，也发生失电子的氧化反应，而这正好是相反的两个过程，即充电时电池的正极与电源的正极相连，故C正确；

D、放电时相当于原电池的工作原理，原电池的负极发生失电子的氧化反应，即Pb+SO42--2e-=PbSO4，故D错误．

故选C．

4．铁、铜及其化合物在生活、生产中有广泛应用．请回答下列问题：

（1）黄铁矿（FeS2，其中S为-1价）是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料．其中一个反应为3FeS2+8O2　高温　6SO2+Fe3O4，氧化产物为，若有3mol　FeS2参加反应，转移电子的物质的量为．

（2）与明矾相似，硫酸铁也可用作净水剂．某自来水厂用氯气和绿矾（FeSO4•7H2O）一起净水，其原理为（用离子方程式表示）．

（3）①钢铁的电化腐蚀简单示意图如右，将该图稍作修改　即可成为钢铁电化学防护的简单示意图，请在右图虚线框内作出修改，并用箭头标出电子流动方向．

②写出修改前的钢铁吸氧腐蚀石墨电极的电极反应式．

充电

放电

（4）高铁酸钾（K2FeO4）可用作净水剂，也可用于制造高铁电池．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压．高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O　3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH

该电池放电时正极反应式为．

用该电池电解100mL　1mol•L-1的AgNO3溶液，当电路中通过0.1mol　电子时，被电解溶液的pH为（溶液体积变化忽略不计）．

（5）氧化亚铜是一种半导体材料，常用作制造整流器的材料，还可以用于光照条件下水分解的催化剂和农作物的杀菌剂．

用右图装置可制得氧化亚铜，试写出阳极的电极反应式．

解：

（1）反应3FeS2+8O2高温Fe3O4+6SO2，前后各元素化合价的变化情况如下：

Fe：

+2→+3，化合价升高；S：

-1→+4，化合价升高；

O：

0→-2，化合价降低；

因此，在反应中FeS2还原剂，O2是氧化剂，Fe2O3既是氧化产物也是还原产物，SO2既是氧化产物也是还原产物，在上述反应中共转移32个电子，有3molFeS2参加反应，转移电子的物质的量为32mol；故答案为：

SO2、Fe3O4、32mol；

（2）因氯气能将Fe2+氧化成Fe3+，以及Fe3+水解生成Fe（OH）3胶体可以净水，故答案为：

Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+；

（3）①根据牺牲阳极的阴极保护法可知：

需要保护的金属作阴极，如图所表示：

②吸氧腐蚀的正极的电极反应为：

O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：

O2+2H2O+4e-=4OH-；

（4）负极的电极反应：

3Zn+6OH-=3Zn（OH）2，正极的电极反应：

2FeO42-+8H2O+6e-=2Fe（OH）3+10OH-，

故答案为：

2FeO42-+8H2O+6e-=2Fe（OH）3+10OH-；

阳极的电极反应：

40H--4e-=2H20+O2↑

0.1mol0.1mol

所以产生的H+的物质的量为0.1mol，其物质的量浓度为1mol/L，所以PH=0，故答案为：

0；

（5）铜作阳极，生成了Cu2O，阳极的电极反应式：

2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，故答案为：

2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O．

5．航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点．氢-氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式可表示为2H2+O2=2H2O．酸式燃料电池的电解质是酸，其负极反应可表示为：

，则其正极反应式可表示为：

；放电一段时间后电解质溶液的pH将（填“变大、变小、不变”）碱式氢-氧燃料电池中的电解质是碱，其正极反应式为：

O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为：

．

解：

（1）该反应中氢气失电子被氧化，氢气失电子生成氢离子，所以电极反应式为2H2-4e-═4H+

②氧气得电子被还原，氧气得电子和溶液中的氢离子生成水，所以电极反应式为O2+4H++4e-═2H2O；

③随着反应的进行，生成的水越来越多，溶质硫酸的量不变，所以导致溶液的浓度降低，所以溶液的PH值增大．故答案为：

O2+4H++4e-═2H2O；变大．

（2）①该反应中氢气失电子被氧化，氢气失电子生成氢离子，氢离子和溶液中的氢氧根离子生成水，所以电极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O．

②氧气得电子被还原，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-．故答案为：

2H2+4OH--4e-=4H2O．

6．Ⅰ、电解原理在化学工业中有广泛应用．图表示一个电解池，装有电解液c；A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连．

（1）若A、B都是惰性电极，c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时向U型管两边各滴入几滴酚酞试液，试判断

①a是极（填“正”或“负”）；

②B电极上的电极反应式为，

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液c选用CuSO4溶液，则B电极的材料是，电极反应式为．

（3）用惰性电极电解CuSO4溶液．若阴极上析出Cu的质量为3.2g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为；

Ⅱ、设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对21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-离子．回答如下问题：

（1）以庚烷（C7H16）代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：

（2）这个电池的负极发生的反应是：

；正极发生的反应是；固体电解质里的O2-向（填“正”或“负”）极移动（1分）

7、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c；A、B分别是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

（1）若A、B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U型管两边各滴入几滴酚酞试液，试判断

①a是极（填“正”或“负”），B是极（填“阴”或“阳”）；

②A电极上的电极反应式为，

B电极上的电极反应式为；

③检验A电极产物的方法是。

（2）如用电解法精炼粗铜，电解液c选用CuSO4溶液，则

①A电极的材料是，电极反应式为；

②B电极的材料是，电极反应式为。

（3）用惰性电极电解CuSO4溶液。

若阴极上析出Cu的质量为3.2g，则阳极上产生气体在标准状况下的体积为；常温下，若将电解后的溶液稀释至1L，则溶液的pH约为。

答案：

1）①正阴②2Cl――2e―=Cl2↑2H++2e―=H2↑

③把湿润的碘化钾淀粉试纸放在A电极附近，试纸变蓝色。

（2）①粗铜Cu―2e―=Cu2+②纯铜Cu2++2e―=Cu

（3）0.56L1