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2019-2020年高中化學(xué) 專題1 專題綜合檢測(cè) 蘇教版選修4
第I卷 選擇題(共48分)
一、選擇題(本題包括16小題,每小題3分,共48分,每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)
1.在如圖所示的裝置中,a的金屬活潑性比氫要強(qiáng),b為碳棒,關(guān)于此裝置的各種敘述不正確的是( )
A.碳棒上有氣體放出,溶液pH變大
B.a(chǎn)是正極,b是負(fù)極
C.導(dǎo)線中有電子流動(dòng),電子從a極流向b極
D.a(chǎn)極上發(fā)生了氧化反應(yīng)
答案 B
解析 本題考查原電池的基本知識(shí),難度不大,但概念容易混淆。由圖可看出電極a、b與電解質(zhì)溶液稀H2SO4組成原電池。因活潑性a>b(碳棒),所以a為電池的負(fù)極,b為正極。電極反應(yīng)式:
a(負(fù))極:a-ne-===an+(氧化反應(yīng))
b(正)極:nH++ne-===H2(還原反應(yīng))
由于正極放電消耗H+,溶液中c(H+)減小,pH增大,在外電路中,電子由a極流出經(jīng)電流計(jì)A流向b極。
2.可用于電動(dòng)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(fù)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(shí),正極反應(yīng)式都為O2+2H2O+4e-===4OH-
B.以NaOH溶液為電解液時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓
C.以NaOH溶液為電解液時(shí),電池在工作過程中電解液的pH保持不變
D.電池工作時(shí),電子通過外電路從正極流向負(fù)極
答案 A
解析 B項(xiàng),以NaOH溶液為電解液時(shí),不應(yīng)生成Al(OH)3沉淀,而應(yīng)生成AlO;C項(xiàng),電解液的pH應(yīng)減??;D項(xiàng),電子通過外電路從負(fù)極流向正極。
3.為了探究金屬腐蝕的條件和快慢,某課外學(xué)習(xí)小組用不同的細(xì)金屬絲將三根大小相同的普通鐵釘分別固定在如圖所示的三個(gè)裝置內(nèi),并將這些裝置在相同的環(huán)境中放置相同的一段時(shí)間,下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的描述不正確的是( )
A.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),裝置甲左側(cè)的液面一定會(huì)下降
B.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),裝置甲左側(cè)的液面一定比裝置乙的低
C.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),鐵釘b腐蝕最嚴(yán)重
D.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),鐵釘c幾乎沒有被腐蝕
答案 B
解析 甲中發(fā)生化學(xué)腐蝕:Fe+2HCl===FeCl2+H2↑;乙中發(fā)生析氫腐蝕,Cu為正極,鐵釘為負(fù)極;丙中不被腐蝕,因?yàn)闈釮2SO4對(duì)鐵產(chǎn)生鈍化作用。
4.近來科學(xué)家研制了一種新型的乙醇電池(DEFC),它用磺酸類質(zhì)子作溶劑,在200℃左右時(shí)供電,乙醇電池比甲醇電池效率高出32倍且更加安全。電池總反應(yīng)式為C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O,下列說法不正確的是( )
A.C2H5OH在電池的負(fù)極上參加反應(yīng)
B.1 mol乙醇被氧化轉(zhuǎn)移6 mol電子
C.在外電路中電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極
D.電池正極的電極反應(yīng)為 4H++O2+4e-===2H2O
答案 B
解析 電極反應(yīng),正極:3O2+12H++12e-===6H2O,負(fù)極:C2H5OH+3H2O-12e-===2CO2+12H+,所以1 mol乙醇在負(fù)極被氧化時(shí)轉(zhuǎn)移電子12 mol,外電路中電子沿導(dǎo)線由負(fù)極流向正極。
5.已知膽礬溶于水時(shí)溶液溫度降低。膽礬分解的熱化學(xué)方程式為CuSO45H2O(s)===CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH=+Q1 kJmol-1。室溫下,若1 mol無水硫酸銅溶解為溶液放熱Q2 kJ,則( )
A.Q1>Q2 B.Q1=Q2 C.Q1
0。ΔH=Q1,ΔH′=-Q2。由蓋斯定律ΔH總=ΔH+ΔH′=Q1+(-Q2)>0,則Q1>Q2。
6.如下圖所示,下列敘述正確的是( )
A.Y為陰極,發(fā)生還原反應(yīng) B.X為正極,發(fā)生氧化反應(yīng)
C.Y與濾紙接觸處有氧氣生成 D.X與濾紙接觸處變紅
答案 A
解析 根據(jù)圖示的裝置可以得出左側(cè)的裝置為原電池,右側(cè)的裝置為電解池。根據(jù)原電池的構(gòu)成規(guī)律:Zn為負(fù)極,Cu為正極,則X為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)Cu-2e-===Cu2+,Y為陰極發(fā)生還原反應(yīng)2H++2e-===H2↑。因?yàn)樵赮電極附近H+的濃度減小,將使H2OH++OH-平衡向右移動(dòng),移動(dòng)的結(jié)果是c(OH-)>c(H+),顯堿性,所以Y電極附近變紅色。
7.化學(xué)在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應(yīng)用。下列說法不正確的是( )
A.明礬水解形成的Al(OH)3膠體能吸附水中的懸浮物,可用于水的凈化
B.在海輪外殼上鑲?cè)脘\塊,可減緩船體的腐蝕速率
C.MgO的熔點(diǎn)很高,可用于制作耐高溫材料
D.電解MgCl2飽和溶液,可制得金屬鎂
答案 D
解析 A項(xiàng),Al3+水解可得Al(OH)3膠體,起凈水作用;B項(xiàng),鑲?cè)脘\塊,相當(dāng)于犧牲陽極的陰極保護(hù)法;C項(xiàng),利用了MgO熔點(diǎn)高的性質(zhì);D項(xiàng),電解MgCl2飽和溶液最終會(huì)得到Mg(OH)2而非Mg。
8.下列有關(guān)電化學(xué)的圖示,完全正確的是( )
答案 A
解析 在Cu-Zn—稀硫酸形成的原電池中,鋅失電子作負(fù)極,在正極(銅電極)生成H2,故A對(duì);電解精煉銅時(shí)應(yīng)該以粗銅作陽極,所以B錯(cuò);鐵片鍍鋅應(yīng)該以鋅作陽極,所以C錯(cuò);D中碳棒作陽極,在該極產(chǎn)生Cl2,用KI淀粉溶液進(jìn)行檢驗(yàn),鐵棒作陰極,在陰極區(qū)產(chǎn)生H2,可以用小試管收集并進(jìn)行檢驗(yàn),所以D錯(cuò)。
9.已知:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJmol-1
CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.8 kJmol-1
現(xiàn)有CO、H2、CO2組成的混合氣體67.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),經(jīng)完全燃燒后放出的總熱量為710.0 kJ,并生成18 g液態(tài)水,則燃燒前混合氣體中CO的體積分?jǐn)?shù)為( )
A.80% B.50% C.60% D.20%
答案 B
解析 根據(jù)生成18 g液態(tài)H2O知混合氣體中含1 mol H2,該反應(yīng)產(chǎn)生的熱量為 kJ=285.8 kJ。CO燃燒放出的熱量為710.0 kJ-285.8 kJ=424.2 kJ,則CO的物質(zhì)的量為n(CO)==1.5 mol,V(CO)%=100%=50%。
10.科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池,利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣,氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)溶液的燃料電池中發(fā)電,電池負(fù)極反應(yīng)式為( )
A.H2+2OH--2e-===2H2O B.O2+4H++4e-===2H2O
C.H2-2e-===2H+ D.O2+2H2O+4e-===4OH-
答案 C
解析 根據(jù)題給信息,該燃料電池的總反應(yīng)式為2H2+O2===2H2O;電解液為酸性溶液,電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH-,A錯(cuò)誤。又因?yàn)槿剂想姵刂胸?fù)極通入氫氣,正極通入氧氣,B、D錯(cuò)誤。
11.用石墨作電極電解1 molL-1的 CuSO4溶液,當(dāng)c(Cu2+)為0.5 molL-1時(shí),停止電解,向剩余溶液中加入下列何種物質(zhì)可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)至原來狀態(tài)( )
A.CuSO4 B.CuO C.Cu(OH)2 D.CuSO45H2O
答案 B
解析 電解過程中的反應(yīng)式為
陽極:4OH--4e-===2H2O+O2↑,
陰極:2Cu2++4e-===2Cu。
總反應(yīng)式為2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑。
由以上反應(yīng)可知,電解使2 mol CuSO4和2 mol H2O變成了2 mol H2SO4,同時(shí)析出銅,放出O2,溶液中每生成2 mol Cu,則放出1 mol O2,故需補(bǔ)充CuO。
12.已知反應(yīng):①101 kPa時(shí),C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH1=-110.5 kJmol-1
②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH2=-57.3 kJmol-1
下列結(jié)論正確的是( )
A.若碳的燃燒熱用ΔH3來表示,則ΔH3<ΔH1
B.若碳的燃燒熱用ΔH3來表示,則ΔH3>ΔH1
C.濃硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為57.3 kJmol-1
D.稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol水,放出的熱量為57.3 kJ
答案 A
解析 反應(yīng)①中碳未完全燃燒,其放出的熱量小于碳完全燃燒時(shí)放出的熱量,放出熱量越多,ΔH越小,即ΔH3<ΔH1,A項(xiàng)正確;濃H2SO4稀釋要放熱,故C項(xiàng)反應(yīng)的反應(yīng)熱比57.3 kJmol-1大;D項(xiàng)中醋酸為弱酸,電離吸熱,故D項(xiàng)反應(yīng)生成1 mol水放出熱量小于57.3 kJ。
13.鋼鐵在潮濕的空氣中會(huì)被腐蝕,發(fā)生的原電池反應(yīng)為2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是( )
A.負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+
B.正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+O2+2e-===4OH-
C.原電池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置
D.鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕
答案 A
解析 由原電池反應(yīng)式知:負(fù)極為Fe-2e-===Fe2+,正極為2H2O+O2+4e-===4OH-,所以A對(duì)、B錯(cuò);原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,C錯(cuò);根據(jù)原電池原理,鋼柱在空氣與水交界處更容易腐蝕,D錯(cuò)。
14.以NA代表阿伏加德羅常數(shù),則關(guān)于熱化學(xué)方程式:
C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l)
ΔH=-1 300 kJmol-1的說法中,正確的是( )
A.當(dāng)有10NA個(gè)電子轉(zhuǎn)移時(shí),該反應(yīng)放出1 300 kJ的能量
B.當(dāng)有1NA個(gè)水分子生成且為液體時(shí),吸收1 300 kJ的能量
C.當(dāng)有2NA個(gè)碳氧共用電子對(duì)生成時(shí),放出1 300 kJ的能量
D.當(dāng)有10NA個(gè)碳氧共用電子對(duì)生成時(shí),放出1 300 kJ的能量
答案 A
解析 本題綜合考查了阿伏加德羅常數(shù)和反應(yīng)熱的知識(shí)。
C2H2(g)+O10e-2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 300 kJmol-1
當(dāng)有10 mol e-轉(zhuǎn)移時(shí),生成1 mol液態(tài)水,生成2 mol CO2(O===C===O),其中含8 mol碳氧共用電子對(duì),放出1 300 kJ的能量。
15.關(guān)于下圖所示裝置的判斷,敘述正確的是( )
A.左邊的裝置是電解池,右邊的裝置是原電池
B.該裝置中銅為正極,鋅為負(fù)極
C.當(dāng)銅片的質(zhì)量變化為12.8 g時(shí),a極上消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L
D.裝置中的電子流向是:a→Cu→經(jīng)過CuSO4溶液→Zn→b
答案 C
解析 根據(jù)圖中所給的信息,我們可以判斷出左邊是氫氧燃料電池,右邊是電解池,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)入口處所標(biāo)的氧氣和氫氣的位置,可以知道a作正極,b作負(fù)極;并且Zn和b相連,所以是陰極,而Cu是陽極,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;Cu片上的電極反應(yīng)式為Cu-2e-===Cu2+,當(dāng)銅片的質(zhì)量變化為12.8g時(shí),電路中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為n(e-)=2n(Cu2+)=2=0.4 mol。a極上的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O===4OH-,因?yàn)楦鱾€(gè)電極轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量相等,所以a極上消耗氧氣的體積V(O2)=22.4Lmol-1n(O2)=22.4 Lmol-1=2.24 L,故C項(xiàng)正確。
16.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.052(5.2%)的NaOH溶液1 L(密度為1.06 gcm3)用鉑電極電解,當(dāng)溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)改變了0.010(1.0%)時(shí)停止電解,則此時(shí)溶液中應(yīng)符合的關(guān)系是( )
NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
陽極析出物的質(zhì)量/g
陰極析出物的質(zhì)量/g
A
6.2%
19
152
B
6.2%
152
19
C
4.2%
1.2
9.4
D
4.2%
9.4
1.2
答案 B
解析 這是一道電解的簡(jiǎn)單計(jì)算題,電解NaOH溶液,本質(zhì)上是電解水,陽極產(chǎn)物是O2,陰極產(chǎn)物是H2,溶液濃度不斷增大,根據(jù)數(shù)據(jù)分析B選項(xiàng)符合題意。
第II卷 非選擇題(共52分)
二、非選擇題(本題包括6小題,共52分)
17.(7分)某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn),探究化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng),把試管放入盛有25 ℃的飽和石灰水的燒杯中,試管中開始放入幾小塊鎂片,再用滴管向其中滴加5 mL鹽酸。試回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:________________________________________________________________________。
(4)由實(shí)驗(yàn)推知,MgCl2和H2的總能量______(填“大于”、“小于”或“等于”)鎂片和鹽酸的總能量。
(5)如果將本題中“25 ℃的飽和石灰水”換成“20 ℃碳酸飲料”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,實(shí)驗(yàn)中觀察到的另一現(xiàn)象是______________________________________________________,
其原因是____________________________________________________________。
答案 (1)試管中鎂片逐漸溶解,并有氣體產(chǎn)生,燒杯中石灰水變渾濁
(2)鎂與稀鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng),該反應(yīng)放出的熱量使石灰水溫度升高,Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而減小,故變渾濁
(3)Mg+2H+===Mg2++H2↑
(4)小于
(5)燒杯中液體放出氣泡的速率逐漸加快 氣體的溶解度隨著溫度的升高而減小
解析 鎂與鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng),鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使石灰水的溫度升高,Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而減小,氣體的溶解度也隨溫度的升高而減小。
18.(9分)下圖所示裝置中,甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液,電極均為石墨電極。
(1)接通電源,經(jīng)過一段時(shí)間后,測(cè)得丙中K2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.47%,乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問題:
①電源的N端為________極;
②電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為__________________________________________;
③列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積:________L;
④電極c的質(zhì)量變化是__________g;
⑤電解前后各溶液的pH是否發(fā)生變化:
甲溶液________________;乙溶液________________;丙溶液________________;
(2)如果電解過程中銅全部析出,此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行,為什么?
答案 (1)①正?、?OH--4e-===2H2O + O2↑
③2.8?、?6?、輕H增大 pH減小 pH不變
(2)能繼續(xù)進(jìn)行,因?yàn)镃uSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液,反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)。
解析 (1)①乙中c電極質(zhì)量增加,則c處發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++2e-===Cu,即c處為陰極,由此可推出b為陽極,a為陰極,M為負(fù)極,N為正極。丙中電解液為K2SO4溶液,相當(dāng)于電解水,設(shè)電解的水的質(zhì)量為x g。由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有,10010%=(100-x)
10.47%,得x=4.5 g,故電解的水為0.25 mol。由方程式2H2O2H2↑+O2↑可知,電解
2 mol H2O,轉(zhuǎn)移4 mol電子,所以整個(gè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移了0.5 mol電子,而整個(gè)電路是串聯(lián)的,故每個(gè)燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的。②甲中為NaOH溶液,相當(dāng)于電解水,陽極b處為陰離子OH-放電,即4OH--4e-===2H2O+O2↑。③轉(zhuǎn)移0.5 mol電子,則生成O2為 mol=0.125 mol,標(biāo)況下的體積為0.125 mol22.4 Lmol-1=2.8 L。④Cu2++2e-===Cu,轉(zhuǎn)移0.5 mol電子,則生成的m(Cu)=0.5/2 mol64 gmol-1=16 g。⑤甲中相當(dāng)于電解水,故NaOH的濃度增大,pH變大。乙中陰極為Cu2+放電,陽極為OH-放電,所以H+增多,故pH減小。丙中為電解水,對(duì)于K2SO4而言,其pH幾乎不變。(2)銅全部析出,可以繼續(xù)電解H2SO4溶液,有電解液即可電解。
19.(8分)已知下列熱化學(xué)方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJmol-1
②H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJmol-1
③C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5 kJmol-1
④C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJmol-1
回答下列各問題:
(1)上述反應(yīng)中屬于放熱反應(yīng)的是__________________________________________。
(2)H2的燃燒熱為________;C的燃燒熱為________。
(3)燃燒10 g H2生成液態(tài)水,放出的熱量為________。
(4)CO的燃燒熱為________;其熱化學(xué)方程式為______________。
答案 (1)①②③④ (2)-285.8 kJmol-1?。?93.5 kJmol-1 (3)1 429.0 kJ (4)-283.0 kJmol-1 CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJmol-1
解析 (1)所有燃燒均為放熱反應(yīng),①②③④均為放熱反應(yīng)。
(2)燃燒熱為1 mol純可燃物生成穩(wěn)定氧化物時(shí)放出的熱量,H2的燃燒熱為-285.8 kJmol-1,C的燃燒熱為-393.5 kJmol-1。
(3)Q放=285.8 kJmol-1=1 429.0 kJ。
(4)由④-③可得,CO(g)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-393.5 kJmol-1+110.5 kJmol-1=-283.0 kJmol-1,其燃燒熱為-283.0 kJmol-1。
20.(10分)為省藥品和時(shí)間,甲、乙、丙三位同學(xué)用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4溶液(直流電源、石墨電極、導(dǎo)線、燒杯、試管等中學(xué)化學(xué)常見的藥品和儀器用品)以巧妙的構(gòu)思“接力”的方式,設(shè)計(jì)了比較銅與鋅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的系列實(shí)驗(yàn)。試填寫下列空白:
(1)甲同學(xué)分別將一小片銅片、鋅片置于燒杯底部(銅與鋅不接觸),小心向燒杯中加入稀硫酸,觀察到的現(xiàn)象是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
甲同學(xué)的設(shè)計(jì)思路是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙同學(xué)接著甲的實(shí)驗(yàn),向燒杯中滴加________溶液,進(jìn)而觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
乙同學(xué)判斷出鋅、銅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱,所依據(jù)的原理是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)丙同學(xué)使用直流電源、石墨電極組裝好電解裝置,向乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)后的溶液中補(bǔ)充了必要的試劑(作為電解液),反應(yīng)在調(diào)控下隨即開始,實(shí)驗(yàn)中有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
獲得的實(shí)驗(yàn)明顯現(xiàn)象是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)請(qǐng)你再單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)(試劑、儀器自選),探究和證實(shí)鋅和銅的金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱(簡(jiǎn)要說明操作和現(xiàn)象)________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)鋅片上有氣泡產(chǎn)生,銅片上無氣泡 鋅能置換出酸中的氫而銅不能
(2)CuSO4 鋅片上有紅色物質(zhì)析出,鋅片上產(chǎn)生氣泡的速率明顯加快 活潑金屬可把不活潑金屬從其鹽溶液中置換出來,Zn、Cu和稀硫酸構(gòu)成原電池,Zn為負(fù)極
(3)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 陰極上有紅色銅析出,陽極上有氣泡產(chǎn)生
(4)分別取一小片銅片與鋅片于兩支試管中,向試管中分別加入少量的綠色FeCl2溶液,稍待片刻,放鋅片的試管中溶液的綠色褪去,溶液近乎于無色,而放銅片的試管中溶液無變化
解析 比較金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱可以從以下幾個(gè)角度分析:①與酸或水反應(yīng)置換出氫的難易程度;②相互間的置換反應(yīng);③形成原電池時(shí)的電極反應(yīng);④電解時(shí)離子的放電順序等。所以甲同學(xué)從銅、鋅與稀硫酸反應(yīng)有無氫氣放出比較兩者金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱,乙同學(xué)向燒杯中加入CuSO4溶液,鋅置換出銅并構(gòu)成鋅銅原電池;丙同學(xué)在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上利用電解裝置來比較銅和鋅的金屬性強(qiáng)弱,因Cu2+的氧化性強(qiáng)于Zn2+,故硫酸銅被電解;除了以上方案外,還可通過與同一氧化劑反應(yīng)的現(xiàn)象來判斷還原性的強(qiáng)弱,所以加入少量氯化亞鐵溶液,根據(jù)反應(yīng)的情況判斷金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。
21.(10分)用下圖裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)(a、b、c、d均為鉑電極),供選擇的有4組電解液,要滿足下列要求:
組
A槽
B槽
1
NaOH
CuSO4
2
AgNO3
CuCl2
3
Na2SO4
AgNO3
4
NaCl
AgNO3
①工作一段時(shí)間后,A槽pH上升,B槽的pH下降;
②b、c兩極上反應(yīng)的離子的物質(zhì)的量相等。
(1)應(yīng)選擇的電解質(zhì)是上述四組中的第____組。
(2)該組電解過程中各電極上的電極反應(yīng)為
a極: ________________________________________________________________,
b極: ________________________________________________________________,
c極: ________________________________________________________________,
d極: ________________________________________________________________。
(3)當(dāng)b極上析出7.1 g電解產(chǎn)物時(shí),a極上析出產(chǎn)物的質(zhì)量為________ g;若B槽電解質(zhì)溶液為500 mL,且忽略電解前后電解液的體積變化,則此時(shí)B槽中的c(H+)比電解前增加了
________ molL-1。
答案 (1)4
(2)4H++4e-===2H2↑
4Cl--4e-===2Cl2↑
4Ag++4e-===4Ag
4OH--4e-===2H2O+O2↑
(3)0.2 0.4
解析 (1)先分析A、B兩槽電解時(shí)溶液的pH變化:
A
B
1
增大
減小
2
減小
不明顯
3
不變
減小
4
增大
減小
由此可知,符合條件①的有1、4。
再分析a、b、c、d四極上的放電離子,特別注意b、c兩極的反應(yīng):
級(jí)別
b極(陽)
c極(陰)
1
4OH-~O2
2Cu2+~2Cu
4
2Cl-~Cl2
2Ag+~2Ag
故符合要求②的只有第4組。
(2)第4組溶液電解時(shí)的電解反應(yīng):
a:4H++4e-===2H2↑
b:4Cl--4e-===2Cl2↑
c:4Ag++4e-===4Ag
d:4OH--4e-===2H2O+O2↑
(3)a、b、c、d四電極上得到的產(chǎn)物物質(zhì)的量間的關(guān)系,可由電子守恒快速列出:
2H2~2Cl2~4Ag~O2~4e-
B槽中有1 mol OH-放電,即有1 mol H+生成,或從溶液電荷守恒考慮,因NO不消耗,有1 mol Ag+反應(yīng)必有1 mol H+生成。
設(shè)a極上析出x g H2,B槽c(H+)增加了y molL-1
Cl2 ~ H2~2OH-~2Ag+~2H+
71 g 2 g 2 mol
7.1 g x g 0.5y
x=0.2 g y=0.4 molL-1。
22.(8分)(1)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池,兩電極間連接一個(gè)電流計(jì)。
鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng): _______________________________________________;
銀片上發(fā)生的電極反應(yīng): ________________________________________________。
(2)若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60 g,工作一段時(shí)間后,取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重,總質(zhì)量為47 g,試計(jì)算:
①產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況);
②通過導(dǎo)線的電量。(已知NA=6.021023 mol-1,電子電量為1.6010-19C)
答案 (1)Zn-2e-===Zn2+ 2H++2e-===H2↑
(2)①4.48 L?、?.85104 C
解析 (1)根據(jù)金屬活動(dòng)性分析得出鋅片為負(fù)極,銀片為正極,相應(yīng)電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+;2H+ +2e-===H2↑。
(2)①鋅片與銀片總質(zhì)量減輕,是因鋅片與酸反應(yīng):
Zn+2H+===Zn2++H2↑~轉(zhuǎn)移2e-
65 g 22.4 L 26.021023
60 g-47 g V(H2) Q/1.6010-19
得V(H2)=4.48 L;Q=3.85104 C
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