3．電解原理和原電池原理是電化學(xué)的兩個重要內(nèi)容．某興趣小組做如下探究實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．（1）如圖1為某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)氧化還原反應(yīng)：（用離子方程式表示）Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設(shè)計(jì)的原電池裝置，反應(yīng)前，電極質(zhì)量相等，一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差12g，導(dǎo)線中通過3mol電子．
（2）其他條件不變，若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，石墨電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑，這是由于NH4Cl溶液顯酸性（填“酸性”“堿性”或“中性”），用離子方程式表示溶液顯此性的原因NH4++H2O?NH3•H2O+H+．

（3）如圖2其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，則乙裝置中石墨（1）為陰極（填正、負(fù)、陰、陽），乙裝置中與銅線相連石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑．
Ⅱ．如圖所示裝置，通電5min后，第③極增重2.16g，同時(shí)在A池中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體224mL．
請完成下列問題：
①第②極上生成的物質(zhì)為0.005mol．
②寫出第①極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式Cu2++2e-=Cu．
③設(shè)A池中原混合液的體積為200mL，則通電前A池原混合液中Cu2+的濃度為0.025 mol/L．

分析 Ⅰ、（1）根據(jù)自發(fā)氧化還原反應(yīng)知識來書寫，并根據(jù)兩極反應(yīng)結(jié)合兩極質(zhì)量變化進(jìn)行計(jì)算；
（2）氯化銨中，銨根離子水解導(dǎo)致溶液顯示酸性，正極生成氫氣；
（3）根他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，則乙裝置是電解池，甲裝置是原電池；
Ⅱ、通電5min后，第③極增重2.16g，則該電極是陰極，所以④是陽極，①是陰極，②是陽極，
第③極增重2.16g即生成銀$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，電極反應(yīng)：Ag++e-=Ag，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，
在A池中發(fā)生的反應(yīng)為：陽極（②極）：4OH--4e-=2H2O+O2↑，①電極反應(yīng)式為：Cu2++2e-=Cu，若Cu2+完全放電后還有：2H++2e-=H2↑，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子0.02mol，結(jié)合電極方程式計(jì)算．

解答 解：Ⅰ．（1）設(shè)計(jì)的原電池裝置的自發(fā)氧化還原反應(yīng)是：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，設(shè)電子轉(zhuǎn)移量是x，則64×0.5x-56×0.5x=12，解得x=3，
故答案為：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；3；
（2）氯化銨中，銨根離子水解導(dǎo)致溶液顯示酸性，實(shí)質(zhì)是：NH4++H2O?NH3•H2O+H+，正極發(fā)生2H++2e-=H2↑，
故答案為：2H++2e-=H2↑；酸性；NH4++H2O?NH3•H2O+H+；
（3）其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，則乙裝置是電解池，甲裝置是原電池，F(xiàn)e是負(fù)極，Cu絲是正極，所以其中與銅線相連石墨電極是陽極，該極上發(fā)生的反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，故答案為：陰；2Cl--2e-=Cl2↑；
Ⅱ．①通電5min后，第③極增重2.16g，則該電極是陰極，所以④是陽極，①是陰極，②是陽極，
第③極增重2.16g即生成銀$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，電極反應(yīng)：Ag++e-=Ag，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，在A池中發(fā)生的反應(yīng)為：陽極（②極）：4OH--4e-=2H2O+O2↑，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子0.02mol，則會生成氧氣0.005mol，故答案為：0.005；
②因①是陰極，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu，故答案為：Cu2++2e-=Cu；
③陰極（①極）：Cu2++2e-=Cu，若Cu2+完全放電后還有：2H++2e-=H2↑，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子0.02mol，A池會生成氧氣0.005mol，在A池中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體224mL，即0.01mol，所以產(chǎn)生氫氣0.005mol，此時(shí)轉(zhuǎn)移電子是0.01mol，①極上析出Cu和放出H2共獲得0.02mol電子，所以Cu2++2e-=Cu中轉(zhuǎn)移電子是0.01mol，Cu2+的物質(zhì)的量為：0.005mol，濃度是：$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025mol/L，故答案為：0.025．

點(diǎn)評 本題涉及原電池、電解池的工作原理以及電極反應(yīng)式的書寫和電子守恒的應(yīng)用知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

16．設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)，下列敘述中正確的是（　�。�
A．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2L苯中含有C-H鍵的數(shù)目為3NA
B．常溫下，1.0LPH=13的Ba（OH）2溶液中含有的OH-數(shù)目為0.1NA
C．常溫下，56g鐵片投入足量濃H2SO4中生成NA個SO2分子
D．電解飽和食鹽水，陽極產(chǎn)生22.4L氣體時(shí)，電路中通過的電子數(shù)目為2NA

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

14．一定溫度下，將3molA氣體和1molB氣體通過一密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A（g）+B （g）═xC（g）．若容器體積固定為2L，反應(yīng)1min時(shí)測得剩余1.8molA，C的濃度為0.4mol/L．請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）1min內(nèi)，B的平均反應(yīng)速率為0.2mol/（L．min）；
（2）若反應(yīng)經(jīng)2min達(dá)到平衡，平衡時(shí)C的濃度小于0.8mol/L（填“大于”、“等于”或“小于”）；
（3）平衡混合物中，C的體積分?jǐn)?shù)為22%，若維持容器壓強(qiáng)不變，達(dá)到平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)大于22%，（填“大于”、“等于”或“小于”）．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：多選題

11．常溫下，將pH=2的酸溶液和pH=12的苛性鈉溶液等體積混合后，則溶液中（　�。�
A．pH=7B．pH≥7C．pH≤7D．C（H+）•C（OH-）=10-14

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

18．氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下：

依據(jù)上圖，完成下列填空：（1）在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl--2e→Cl2；與電源負(fù)極相連的電極附近，溶液pH升高（選填：不變、升高或下降）．
（2）工業(yè)食鹽含Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)，精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Ca2++CO32-→CaCO3↓，Mg2++2OH-→Mg（OH）2↓．
（3）如果粗鹽中SO42-含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42-，該鋇試劑可以是ac（選填：a、b、c）
a．Ba（OH）2    b．Ba（NO3）2　    c．BaCl2
（4）為有效除去Ca2+、Mg2+和SO42-，加入試劑的合理順序?yàn)閎c
a．先加NaOH，后加NaCO3，再加鋇試劑
b．先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3
c．先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO
（5）脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過蒸發(fā)、冷卻過濾、（填操作名稱）除去NaCl．
（6）在隔膜法電解食鹽水時(shí)，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，防止Cl2與NaOH反應(yīng)；采用無隔膜電解冷的食鹽水時(shí)，Cl2與NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H2，相應(yīng)的化學(xué)方程式為．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

8．磷、硫元素的單質(zhì)和化合物應(yīng)用廣泛．
（1）磷元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖是．
（2）磷酸鈣與焦炭、石英砂混合，在電爐中加熱到1500℃生成白磷，反應(yīng)為：
2Ca3（PO4）2+6SiO2═6CaSiO3+P4O10     10C+P4O10═P4+10CO
每生成1mol P4時(shí)，就有20mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
（3）硫代硫酸鈉（Na2S2O3）是常用的還原劑．在維生素C（化學(xué)式C6H8O6）的水溶液中加入過量I2溶液，使維生素C完全氧化，剩余的I2用Na2S2O3溶液滴定，可測定溶液中維生素C的含量．發(fā)生的反應(yīng)為：
C6H8O6+I2═C6H6O6+2H++2I-       2S2O32-+I2═S4O62-+2I-
在一定體積的某維生素C溶液中加入a mol•L-1I2溶液V1mL，充分反應(yīng)后，用Na2S2O3溶液滴定剩余的I2，消耗b mol•L-1Na2S2O3溶液V2mL．該溶液中維生素C的物質(zhì)的量是$\frac{{a{V_1}-0.5b{V_2}}}{1000}$mol．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

15．Mg（OH）2和MnCO3的Ksp數(shù)值相近，在Mg（OH）2和MnCO3兩份飽和溶液中（　�。�
A．c（Mg2+）＞c（Mn2+）
B．c（Mg2+）=c（Mn2+）
C．c（Mg2+）＜c（Mn2+）
D．沉淀類型不同，無法用Ksp比較二種離子的濃度

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

12．某合作學(xué)習(xí)小組討論辨析以下說法：
①粗鹽和酸雨都是混合物；
②金屬氧化物都是堿性氧化物；
③冰和干冰既是純凈物又是化合物；
④不銹鋼和目前流通的硬幣都是合金；
⑤鹽酸和食醋既是化合物又是酸；
⑥純堿和熟石灰都是堿；
⑦豆?jié){和霧都是膠體．
上述說法正確的是（　�。�
A．①②③④B．①②⑤⑥C．③⑤⑥⑦D．①③④⑦

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

13．甲酸銅[Cu（HCOO）2?4H2O]是一種重要的化工原料，可以用堿式碳酸銅與甲酸作用來制備．
實(shí)驗(yàn)步驟：
（Ⅰ）堿式碳酸銅的制備

（Ⅱ）甲酸銅的制備
堿式碳酸銅與甲酸反應(yīng)制得藍(lán)色四水甲酸銅：
Cu（OH）2?CuCO3+4HCOOH+5H2O═Cu（HCOO）2•4H2O+CO2↑
將產(chǎn)品堿式碳酸銅放入燒杯內(nèi)，加入約20mL蒸餾水，加熱攪拌至323K左右，逐滴加入適量甲酸至沉淀完全溶解，趁熱過濾．濾液在通風(fēng)櫥下蒸發(fā)至原體積的$\frac{1}{3}$左右，冷卻至室溫，減壓過濾，洗滌，得Cu（HCOO）2•4H2O產(chǎn)品，稱量，計(jì)算產(chǎn)率．
回答下列問題：
（1）步驟（Ⅰ） 將研磨后混合物注入熱水后的現(xiàn)象是有大量氣泡產(chǎn)生并有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生．
（2）步驟（Ⅰ） 的后續(xù)“操作”有過濾、洗滌，其中檢驗(yàn)沉淀已洗凈的方法是取最后一次洗滌后的溶液少許于試管，滴加BaCl2溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，說明沉淀已洗凈．
（3）本實(shí)驗(yàn)涉及三種固液分離的方法．
①傾析法使用到的儀器有燒杯、玻璃棒；
②若采用減壓過濾的裝置對步驟（Ⅱ）中溶解后的溶液進(jìn)行趁熱過濾，操作的目是防止甲酸銅晶體析出；
③步驟（Ⅱ） 的實(shí)驗(yàn)中，需用到下列裝置CDF．

④下列選項(xiàng)中，不能采用減壓過濾的方法進(jìn)行分離的是AC．
A．Na2SiO3與鹽酸混合所得的膠狀沉淀
B．實(shí)驗(yàn)室用水楊酸和乙酸酐制得的阿司匹林
C．納米級超細(xì)碳酸鈣與水的混合液
D．苯酚與濃溴水混合后產(chǎn)生的沉淀
（4）在制備堿式碳酸銅的過程中，如果溫度過高，對產(chǎn)物有何影響？溫度過高導(dǎo)致Cu（OH）2?CuCO3分解．
（5）用無水乙醇洗滌Cu（HCOO）2•4H2O晶體的目的是除去甲酸并減少甲酸銅晶體損失．
（6）最終稱量所得的產(chǎn)品為7.91g，則產(chǎn)率為70%．

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同步練習(xí)冊答案