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1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載電化學(xué)易錯題(六)原電池及其運用例 1以下(圖 1-14-2 )裝置中能組成原電池的是【錯解】a , d;【評析】 組成原電池裝置的條件是兩種活潑性不同的金屬,用導(dǎo)線連接插入電解質(zhì)溶液中;當(dāng)活潑金屬和電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化仍原化學(xué)反應(yīng),將轉(zhuǎn)移的電子導(dǎo)出,形成電流;其必要條件是發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;在裝置a 中,鋅和氯化鋅溶液不發(fā)生反應(yīng), 因此不能組成電源裝置;另有誤會鋅能發(fā)生吸氧腐蝕,但由于吸氧腐蝕進(jìn)行緩慢,而且產(chǎn)生電流很小,所以不將其視為電源裝置;在裝置 d 中,由于學(xué)問的欠缺,對原電池以及電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電原理熟悉不清,因此產(chǎn)生判定的錯誤; 在原電池導(dǎo)電過程中, 分
2、為內(nèi)電路和外電路兩部分;內(nèi)電路為電源的負(fù)極(活潑金屬)失電子,電子流出,溶液中陰離子定向流向負(fù)極;溶液中的陽離子定向流向正極,在正極放電(得電子),生成相應(yīng)的新物質(zhì);外電路電子由負(fù)極、導(dǎo)線、用電器和導(dǎo)線流向正極, 這樣電路才是一個完整的閉合回路,電子能穩(wěn)固地流淌; 另外溶液中移動的離子應(yīng)在同一容器中, 否就就會顯現(xiàn)一個容器中的陰離子放電而溶液帶正電,另一個容器中的陽離子放電而溶液帶負(fù)電的結(jié)果;假如要分在兩個容器中,必需用一個 “鹽橋 ”(常用裝有鹽溶液的 u 形管,反扣到上兩容器上)將兩個裝置中的溶液連通,離子流淌,使整個電路成為閉合回路;【正確答案】b;例 2x ,y,z,m 為金屬活動次序
3、表中常見的四種金屬元素,在常溫下都不和冷水反應(yīng);金屬 x 和 z 用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時,x 溶解, z 極上有氣體放出;如電解y 2+離子和 z 2+離子共存的溶液時, y 先析出;又知在 x 和 m 的陽離子溶液中,加入過量的氫氧化鉀溶液, m 生成相應(yīng)的氫氧化物的沉淀,試寫出四種金屬的活潑性由強到弱的次序 ;【錯解】漏寫答案較多;【評析】 運用原電池原理和電解電極放電次序可以判定金屬的活潑性強弱;在原電池中是活潑金屬失電子,所以x 的活潑性強于 z;在電解中不活潑的金屬離子氧化性強,先得電子,所以z 的活潑性強于 y ;依據(jù)題目給的另一信息,加入過量的氫氧化鉀溶液,m生成相應(yīng)的氫氧化物
4、的沉淀;在已學(xué)的金屬活動次序中, 鎂以后的較多金屬的氫氧化物都是難溶沉淀物,如氫氧化鎂、氫氧化亞鐵等等,因此該沉淀可以是多種氫氧化物;另一方面加 入過量的氫氧化鉀溶液,不生成沉淀的緣由有: 比鎂活潑的金屬, 如鈉離子等不發(fā)生反應(yīng)(不適合此題) ;溶于過量強堿溶液的金屬離子有鋁離子和鋅離子,而鋁鋅的活潑性恰在 鎂鐵之間,因此x 的活潑性可能強于m ,即 x 為鋁或鋅, m 為鐵,其次序為 x m zy 或 x z m y(當(dāng) x 為鋁時, z 仍有可能為鋅);也可能弱于m ,即 m 為鎂, x 為鋁或鋅,其次序為m x zy ;【正確答案】x m z y ,x z m y 或 m x z y ;
5、例 3燃料電池是燃料(如co, h 2, ch4 等)跟氧氣(或空氣)起反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,電解質(zhì)溶液是強堿溶液,下面關(guān)于甲烷燃料電池的說法正確選項a 負(fù)極反應(yīng)式: o2+2h 2o+4e=4oh -b. 負(fù)極反應(yīng)式: ch 4 +8oh -8e=co2 +6h 2oc. 隨著放電的進(jìn)行,溶液的ph 不變d. 放電時溶液中的陰離子向負(fù)極移動【錯解】b , c;【評析】 燃料電池有其節(jié)能、 高效和少污染等優(yōu)點, 有待于大力推廣的一類新型電源;由于思維定勢, 在原電池的組成中活潑金屬失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),為電源的負(fù)極;而燃料電池中未提電極材料, 書寫電極反應(yīng)往往無從入手;實際上其原理應(yīng)和
6、原電池一樣,利用氧化仍原反應(yīng),將電子轉(zhuǎn)移導(dǎo)出,由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽蝗剂显诜磻?yīng)中失電子被氧化,其組成中的碳元素和氧結(jié)合生成二氧化碳,氫元素和氧結(jié)合生成水, 上述燃料的反應(yīng)為其負(fù)極反應(yīng);余下的問題是誰供應(yīng)氧?如直接由氧氣,反應(yīng)將電子直接轉(zhuǎn)移給氧氣,電子導(dǎo)不出, 形成不了電流,不能成為電源; 如從溶液中查找,溶液中有水分子和氫氧根離子;假如由水供應(yīng)氧元素, 溶液中剩下的氫元素只能以氫離子形式存在,溶液由堿性直接跳到酸性,實際上是不存在的; 另一種考慮是氫氧根離子供應(yīng)氧元素,兩個氫氧根離子供應(yīng)一個氧原子,剩下的轉(zhuǎn)化成水,負(fù)極反應(yīng)的主反應(yīng)為甲烷和氫氧根失電子發(fā)生氧化反應(yīng);負(fù)極反應(yīng)的另一誤區(qū)是,不考慮介質(zhì)
7、環(huán)境,反應(yīng)產(chǎn)物與實際不符;如燃料氧化生成的二氧化碳不行能從強堿溶液中逸出,它將進(jìn)一步反應(yīng)轉(zhuǎn)化成碳酸根;所以負(fù)極反應(yīng)式為:由于部分堿液和二氧化碳反應(yīng),所以溶液的ph 值將減??;選項c 為錯誤結(jié)論;類似鉛蓄電池在放電時,介質(zhì)為硫酸溶液,所以負(fù)極反應(yīng)式為:以上仍應(yīng)歸納的:在堿性溶液中:缺氧,應(yīng)由氫氧根離子供應(yīng),剩下轉(zhuǎn)化為水;氧多,應(yīng)和水結(jié)合生成氫氧根離子;在中性溶液中: 缺氧, 應(yīng)由水供應(yīng), 剩下轉(zhuǎn)化為氫離子; 氧多,應(yīng)和水結(jié)合生成氫氧根離子;在酸性溶液中:缺氧,應(yīng)由水供應(yīng),剩下轉(zhuǎn)化為氫離子;氧多, 應(yīng)和氫離子結(jié)合生成水; 總之,溶液的酸堿性變化應(yīng)是由酸性中性 堿性或堿性 中性 酸性;【正確答案】d
8、;例 4熔融碳酸鹽燃料電池的電解質(zhì)為li 2co3 和 na2co 3 的混合物,燃料為co,氧化劑是含 co 2 的 o2,在工作過程中, 電解質(zhì)熔融液的組成、 濃度都不變; 負(fù)極反應(yīng)為: ,正極反應(yīng)為:,工作時熔融體中的 向負(fù)極移動;【錯解】負(fù)極反應(yīng)為: 2co+o 2=2co 2,正極反應(yīng)為: li +e=li ,工作時鋰離子流向負(fù)極;【評析】 此題是全新信息賜予題, 燃料電池用熔融的碳酸鹽作電解質(zhì),由于思維定勢, 正極的反應(yīng)應(yīng)為溶液中的陽離子得電子,依據(jù)同主族元素性質(zhì)遞變, 鋰離子應(yīng)比鈉離子易得電子,所以得出正極反應(yīng):li +e=li ,錯誤結(jié)論;實際上題目給了很重要的信息,即電解質(zhì)熔
9、融液的組成和濃度都不變;電解水時,水中的氫氧根離子,在負(fù)極參與反應(yīng)被消耗,而在正極反應(yīng)又生成,保持其濃度不變;將其遷移到此題, 在負(fù)極: 一氧化碳和碳酸根離子失電子轉(zhuǎn)化為二氧化碳;在正極:二氧化碳和氧氣得電子轉(zhuǎn)化為碳酸根離子;此題的另一誤區(qū)是,在原電池中不知陰、陽離子流向哪一極;也是由于思維定勢,往往認(rèn)為負(fù)極電子多, 應(yīng)當(dāng)陽離子流向負(fù)極; 實際上負(fù)極是活潑金屬失電子,但電子不是停留在負(fù)極,而是由外電路很快流向正極(產(chǎn)生電流,釋放電能),陽離子流向正極,在正極放電,生成新物質(zhì);相反陰離子將流向陰極;(七)電解及其運用例 1用指定材料做電極來電解肯定濃度的溶液甲,然后加入物質(zhì)乙能使溶液復(fù)原為甲溶液
10、原先的濃度,就合適的組是:陽極陰極溶液甲物質(zhì)乙a ptptnaohnaoh 固體b ptpth 2so4h 2occfenacl鹽酸d 粗銅精銅cuso4cuoh 2【錯解】b , c;【評析】選項 b 中電解硫酸,陰極出氫氣;陽極出氧氣,實質(zhì)是電解水;因此補充一些水,可以復(fù)原硫酸溶液原先的濃度;此題誤區(qū)是多項了選項c,從表面上看,電解氯化鈉水溶液,陰極出氫氣;陽極出氯氣;兩極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量相等,轉(zhuǎn)化為氯化氫,用相當(dāng)量的鹽酸補充, 應(yīng)當(dāng)能復(fù)原氯化鈉溶液原先的濃度;但是這里忽視了鹽酸溶液中的水,氯化鈉溶液的濃度必定變稀,不行復(fù)原;如改為通入氯化氫氣體,應(yīng)是正確選項;【正確答案】b;例 2將含
11、有 0.400molcuso 4 和 0.200molkcl的水溶液 1l,用惰性電極電解一段時間后,在一個電極上析出19.2gcu,此時在另一電極上放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為a 5.60lb 6.72lc 4.48ld 3.36l【錯解】【評析】b ;電解產(chǎn)物的有關(guān)運算,不僅要考慮溶液中離子的放電次序,由此來打算電解的產(chǎn)物,仍要考慮離子的物質(zhì)的量多少, 當(dāng)某種離子消耗完, 肯定會引起產(chǎn)物的變化; 此題的思維定勢是陰極產(chǎn)物為 0.300mol 銅,轉(zhuǎn)移了 0.600mol 的電子,陽極產(chǎn)物必定是 0.300mol 的氯氣,標(biāo)況下的體積為 6.72l ,得出選項 b 的錯誤結(jié)論;電路中的確轉(zhuǎn)
12、移了 0.600mol 的電子,但溶液中僅有 0.200mol 的氯離子,其放電析出0.100mol 的氯氣;陽極放電的下一個產(chǎn)物應(yīng)是氫氧根離子失電子轉(zhuǎn)化成氧氣,其量為0.400mol 的電子轉(zhuǎn)移,產(chǎn)生 0.100mol 的氧氣;因此在陽極最終生成 0.200mol 的氣體,在標(biāo)況下的體積為 4.48l ;【正確答案】c;例 3用鉑電極電解 2 價過渡元素硝酸鹽溶液600ml ,如某極產(chǎn)生 672ml 氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),另一極增重3.81g ,假設(shè)溶液體積不變,且原溶液ph 值為 6,正確的判定是:電解后溶液的 ph 值為 0.9,電解后溶液 ph 值的為 0.7,該金屬的相對原子量為65,該
13、金屬的相對原子量為63.5,該金屬的相對原子量為24;a b cd【錯解】a;【評析】 電解運算實為關(guān)系式運算;以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為依據(jù),找出相應(yīng)的運算關(guān)系;如設(shè)電路中轉(zhuǎn)移 4mole,相應(yīng)電解的產(chǎn)物為: 2mol 金屬、1mol 氧氣和溶液中產(chǎn)生4mol 氫離子;運算的誤區(qū)常是,運算出的是氫離子的物質(zhì)的量,誤將其視為物質(zhì)的量濃度,進(jìn)而運算溶液的 ph 值為 0.9;誤區(qū)的另一方面是,考慮原溶液ph 值為 6,該值對電解后溶液的ph 值運算可忽視不計, (如是由于鹽類水解引起ph 值小于 7,當(dāng)電解生成氫離子將抑制鹽水解,也不需考慮);運算過程如下:關(guān)系式: 2m o2 4h+解得: a 6
14、3.5;x 0.12, ph 0.7+-1h 0.2mol l正確答案為:選項b;電解 n 價金屬的含氧酸鹽的運算可假設(shè)電路中轉(zhuǎn)移4nmole ,相應(yīng)電解的產(chǎn)物可能有: 4mol 金屬、 nmol 氧氣和溶液中產(chǎn)生4nmol 氫離子(如電解生成2nmol 氫氣,就溶液中產(chǎn)生4nmol 氫氧根離子) 等;【正確答案】b;例 4在蒸餾水中按物質(zhì)的量之比為1 1 1 2 加入 agno 3, ba( no 3) 2, na 2so4,nacl ,使之完全溶解,以鉑電極電解該混合物至溶質(zhì)完全反應(yīng),就所得氧化產(chǎn)物與仍原產(chǎn)物的質(zhì)量比為:a 35.5 108b 71 2c 10835.5d 71 109【錯
15、解】a , d;【評析】 四種物質(zhì)按肯定物質(zhì)的量之比混合、溶解, 用惰性電極進(jìn)行電解; 由于只是片面考慮溶液中陽離子放電次序是:銀離子、 氫離子 等;陰離子放電次序是: 氯離子、氫氧根離子 等;對題目要求溶質(zhì)完全反應(yīng)認(rèn)可有分歧,因此產(chǎn)生以下兩種結(jié)論; 當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移了 1mol 電子,銀離子完全反應(yīng), 仍原產(chǎn)物為 1mol 銀,氧化產(chǎn)物為 1mol 氯原子(未電解完),氧化產(chǎn)物與仍原產(chǎn)物的質(zhì)量比為35.5108(選項 a );當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移了2mol 電子,氯離子完全反應(yīng),氧化產(chǎn)物為2mol 氯原子,仍原產(chǎn)物為1mol 銀和 1mol 氫原子(水供應(yīng)),氧化產(chǎn)物與仍原產(chǎn)物的質(zhì)量比為71 109(選
16、項 d);實際上當(dāng)四種物質(zhì)混合時,相互間有反應(yīng)發(fā)生,硝酸銀和氯化鈉、硝酸鋇和硫酸鈉以等物質(zhì)的量發(fā)生反應(yīng), 生成難溶的氯化銀、 硫酸鋇和硝酸鈉; 電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)化為按物質(zhì)的量之比為 31 的 nano3 ,nacl ,電解時只有氯離子和氫離子參與電極反應(yīng),氧化產(chǎn)物與仍原產(chǎn)物的質(zhì)量比為 71 2;【正確答案】b;的含量不能大于 0.5mgl-1,為了達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn),工業(yè)上處理含往工業(yè)廢水中加入適量的nacl (1 2gl-1);以鐵電極進(jìn)行電解,經(jīng)過一段時間后有 cr(oh ) 3 和 fe( oh ) 3 沉淀生成;過濾回收沉淀,廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn);試回答:(1)寫出電解時的電極反應(yīng),陽極 陰極;
17、(3) 電解過程中 cr( oh ) 3, fe( oh) 3 沉淀是怎樣產(chǎn)生的?;(4) 能否將電極改為石墨電極?為什么? ;【錯解】(1)陽極 2cl -2e cl2或 fe-3e fe3+【評析】 此題是一道電解實際應(yīng)用題; 電解陽極陰離子的放電次序是: 硫離子、 碘離子、溴離子、氯離子 ,由于忽視了非惰性金屬電極放電先于溶液中陰離子放電, 因此將陽極反應(yīng)寫為: 2cl -2e cl 2;另一種誤會是認(rèn)為, 既然是鐵電極放電, 其電極反應(yīng)為: fe-3efe3+,忽視了電極鐵是過量的,因此陽極的電極反應(yīng)應(yīng)為: fe-2e fe2+;溶液中的陽離子流向陰極,其放電反應(yīng)應(yīng)是:2h +2e h
18、 2,而重鉻酸根離子應(yīng)流向陽極,不在陰極放電;溶液中存在具有氧化性的重鉻酸根離子和具有仍原性的亞鐵離子,重鉻酸根離子在酸性 條件 下氧化 能力 更強, 本身 在該 條件下 仍原 成鉻 離電極反應(yīng)和氧化仍原反應(yīng)大量消耗氫離子,使水進(jìn)一步電離,溶液中氫氧根離子濃度大大增大,與fe3+, cr3+生成 cr( oh) 3 和 fe( oh ) 3 沉淀;如改用石墨電極,溶液中沒有仍原性物質(zhì),重鉻酸根離子不能被仍原,因此也無法排除回收而達(dá)到解污凈化作用;【正確答案】(1)陽極 fe-2e fe2+,陰極 2h+2e h2;(3) 因 h +放電,破壞了水的電離平穩(wěn), 產(chǎn)生的 oh -與溶液中的 fe3+,cr3+生成 cr( oh )3 和 fe( oh) 3 沉淀;(4) 不能,因用石墨電極,陽極cl -放電,不能產(chǎn)生仍原劑fe2+,五、有關(guān)電化學(xué)運算例 5甲、乙兩個電解池均以鉑為電極,且相互串聯(lián),甲池中盛有硝酸銀溶液,乙池中盛有肯定量的某鹽溶液;通電一段時間后,測得甲池中電極質(zhì)量
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