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大,,停止电解时溶液的质量为:889g。则
被电解的水为:1060g-889g=171g。根据电解水的化学方程式不难算出:在阳极析出的氧气
162
为:171g152g,在阴极析出的氢气为:171g19g,选项B正确;非常规
1818
解:根据电解NaOH溶液事实上是电解水这一结论,可看出随着电解的进行,溶液中溶质
的质量分数增加,这样,C、D两项应予否定。电解水是阳极析出的是氧气,阴极析出的是
氢气,它们的物质的量之比应为2︰1,前者质量大于后者,只有选项B符合题意。
[答案]B
[例3]将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中,铜片与电源正极相连,铂片与电源
负极相连,以电流强度1A通电10min,然后将电源反接,以电流`强度为2A继续通电10min。
试回答:
(1)铜电极和铂电极质量为横坐标,时间为纵坐标,分别作出铜电极、铂电极的质量和时
间的关系。图
(2)上述过程中发生的现象是:铜电极;
铂电极。
(3)最后时刻两电极的电极反应式:
铜电极;
铂电极。
[解析]作图题是近年来出现的一种新题型,这类题提供一些化学变化过程和必要的数据
等条件,要求学生按照题中规定作出相关化学图像。由于学生必须根据题中制定的情景或数
据,将化学知识按内在联系统摄成规律,并将其抽象为数学问题,利用数学工具解决化学问
题,所以这类题对考生的深层次思维能力的考查还是很有成效的。本题将电解原理和化学图
像相结合,对学生的化学知识的考查更加深入。
开始10min,阳极反应为:Cu-2e=Cu2+,阴极为:Cu2++2e=Cu。所以铜片质量减少,铂
片质量增加,铜片上所溶解的铜与铂片上析出的铜的质量相等。后10min,电源反接,表面
附有铜的铂片成为阳极,铜片成为阴极。又由于电流强度为开始的2倍,附着在铂片上的铜
在5min时即完全溶解,后5min,阳极的电极反应式为:4OH-—4e=O↑+HO,此时阳极铂
22
片质量不发生变化。作为阴极的铜片在5min即恢复到开始时的质量,后5min质量继续增
加。
[答案](1)
m(Cu)/gm(Pt)/g
101520t/min101520t/min
(2)由上述分析可知:铜片先变薄,后增厚;铂片先有铜沉积,后铜溶解,铜溶解完,
又有气体产生。
(3)铜电极:Cu2++2e=Cu;铂电极:4OH-—4e=O↑+2HO。
22
[跨学科知识板块渗透统整表]
物理化学生物
(1)电路的联接(1)原电池的基本原理、电极反应、生物电现象
(2)电流强度、电量正负极的判断、外电路中电子物质的
之间的换算量的计算
(3)电能与化学能之(2)电解的基本原理、电极反应、阴
间的转化关系阳极的判断、电路中电子的物质的量
(4)电功、电功率、的计算
电源电动势等的计算(3)各种实用电池
(4)原电池或电解池中有关物质的生
消量与消耗电量的计算
[跨学科综合能测试例释]
[例题]某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿佛加德罗常数值,其
实验方案的要点为:
①用直流电电解***化铜溶液,所用仪器如图:
②在电流强度为I安培,通电时间为ts钟后,精确测得某电极上析出的铜的质量为mg。
试回答:
(1)连接这些仪器的正确顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。下同)E接,
C接,接F。
实验线路中的电流方向为→→→C→→。
(2)写出B电极上发生反应的离子方程式,G试管中淀粉
KI溶液变化的现象为,相应的离子方程式是。
(3)为精确测定电极上析出铜的质量,所必需的实验步骤的先后顺序应是。(选
填下列操作步骤的编号)
①称量电解前电极的质量
②刮下电解后电极上的铜并清洗
③用蒸馏水清洗电解后电极
④低温烘干电极后称量
⑤低温烘干刮下的铜后称量
⑥再次烘干后称量至恒重
(4)×10-19C。试列出阿佛加德罗常数的计算表达式:
N。
A
[解析]本题将物理中电路连接与化学中仪器连接相结合,将电学知识与电解原理相结
合,并设置一个利用电解方法来验证阿佛加德罗常数的全新情境,具有一定的深度和灵活性。
解题时应将理化相关知识有机融合,方能解决相关问题。
(1)由于U形管右侧有一处理气体的支管,所以可断定B电极为有Cl生成的一极,即为
2
阳极。显然F应与B连接,A为阴极,结合安培计接入线路的物理知识,A应接C,D接E。
(2)电解CuCl,阴、阳两极的电极反应式为:
2
阴极:Cu2++2e=Cu;阳极:2Cl--2e=Cl↑
2
生成的Cl通入G试管,与KI反应,置换出I,I可使淀粉溶液呈现蓝色。
222
(3)为了精确测定电极上析出的铜的质量,显然应采用测定电解前后A电极的增重的方法。
具体操作为:在电解前先称量A电极的质量,电解后先用蒸馏水清洗电极(洗去附着的离
子),然后需将电极烘干(除去附着的水),为防止Cu被氧化,应在低温下烘干后再进行称
量,为防止误差,还应再低温烘干称量,直至恒重。
(4)电解时,当电流强度为IA,通电时间为ts钟内,通过的总电量为:Q=ItC,通过的电
It
子的物质的量为mol。由题意知阴极析出mgCu,转移的电子的物质的量为
1019N
A
mItm
2mol。由上述分析可建立等式:2,由此式即可得N
1019N64A
A
的表达式。
[答案](1)E接D、C接A、B接F;F→B→A→C→D→E
(2)2Cl--2e=Cl↑;蓝色;变Cl+2I-=2Cl-+I
222
(3)①③④⑥
64It
(4)N
A2m1019
[综合能力测试]
一、选择题(每题4分,共64分)
,正极上发生的电极反应是
++2e==H↑++2e==Fe
2
+O+4e==4OH-++e==Fe2+
22
A黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
C锈质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈
D银质奖牌久置后表面变暗
、B、C是三种金属,根据下列①、②两个实验,确定它们的还原性强弱顺序为
①将A与B浸在稀硫酸中用导线相连,A上有气泡逸出,B逐渐溶解
②电解物质的量浓度相同的A、C盐溶液时,阴极上先析出C(使用惰性电极)
>B>>C>>A>>A>C
...确的是
,铜片表面出现气泡
,铁片做做阴极,电解***化锌溶液,铁片表面出现一层锌
***化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁
,加入几滴***化铜溶液,气泡放出速率加快
,Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e→Ag在电极上放
电,,则析出银的质量为
,为加快反应速率,又不影响生成的氢
气的总量,可采用的方法是
***化铜溶液
***化钠溶液
,通电电解。
3
时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略),电极上析出银
的质量大约是
,它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池
的总反应式是
根据此反应式判断,下列叙述中正确的是
,电池负极周围溶液的PH不断增大
,镍元素被氧化
,氢元素被还原
,H是负极
2
(NO)的水溶液,当阴极上增重ag时,在阳极上同时产生bL氧气
3x
(标准状况):从而可知M的原子量为
.
bbbb
***气,知铅蓄电池放电时发生已如下反应:
,这时电池内消耗的HSO的物质的量至少是
224
***化钾、***化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段
时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为
:2::2::3::3:2
、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气
体放出,符合这一情况的是
,一组插入浓HNO溶液中,一组插入稀NaOH溶液中,
3
分别形成了原电池,则在这两个原电池中,正极分别为
AAl片、Cu片BCu片、Al片
CAl片、Al片DCu片、Cu片
,在相同时间作用下,析出金属物质的量取决于
A电极的性质B电流强度
(3)1991年我国首创以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。这种
灯以海水为电解质溶液,靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水数分钟
就发出耀眼的闪光,其能量比干电池高20~50倍。试写出这种新型电池的电极反应式:正
极,负极。
(4)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视。可用LiCO和NaCO的熔融盐
2323
混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO的混合气为正极助燃气,制得在650℃下工
2
作的燃料电池。已知负极反应式为:2CO+2CO2-=4CO+4e。则正极反应式
32
为,总电池反应式为。
(5)氢镍电池是新型的二次电池,它的突出优点是循环寿命长,1987年起在地球同步轨道
条件下工作寿命超过10年。其正极为氧化镍,负极为氢电极。
左右的氢氧化钾水溶液。电池总反应为:H+2NiOOH2Ni(OH)。则放电时的电极反应
22
式为:正极,负极。
19.(6分)银制器皿日久表面因生成硫化银而变黑色。有人设计用原电池原理加以除去,
其具体做法是:将一定浓度的食盐水放入一铝制容器中,再将表面变黑的银器沉入其中,放
置一段时间后,不仅能褪去黑色,而且还不损失银。试回答:
(1)该原电池的负极反应式是;
(2)该原电池的总反应式是。
20.(13分)取Pt和Zn为电极材料埋入人体内作为心脏起搏器的能源,它跟人体的体液中
含有一定浓度的溶解O、H+和Zn2+进行作用。
2
(1)其正极的反应式为负极的反应式为
(2)、40uw条件下进行工作,则工作电流为A。
(3)将5g锌埋入人体内,则可维持多少年才需要第二次手术进行更换(取二位有效数字)?
(4)心脏起搏器是一种人造心脏激励器。它向心脏发送小的电脉冲,以使心脏有规则地跳
动。大多数起搏器是由锂电池或银锌电池驱动。有一种心脏起搏器中使用的新型Li—I电池
2
使用寿命可超过10年,其反应可简化为:2Li+I=2LiI。则工作时负极的电极反应
2
为,根据你所学的碱金属的有关知识判断:该新型锂电池中能否用
LiI水溶液作电解液?(选填“能”或“不能”)原因是。
21.(10分)如右图所示是某位同学设计的一个进行电解硫酸铜溶液
实验的电路。,测得
,电解质溶液为500mL,,
以铂做电极。(设电解过程中溶液体积保持不
变,且不考虑电解池的反电动势)。
(1)M是极,b是极;
(2)电解池的平均电阻是Ω;
(3)若要使电解池中溶液恢复至电解前的状态,可加入
ACuSO固体B水CCuODCu(OH)
42
(4)电解后溶液的pH值为。
22.(10分)如右图所示,一金属杆ab在两水平平行的导轨间向右做匀速
直线运动,其速度为v=1m/s,导轨电阻不计。导轨间的宽度为l=1m,
其间有一竖直向下的匀强磁场,磁感强度B=1T,现用导线与插入电解槽
中两惰性电极CD相连,回路的总电阻为1Ω,电解液为CuSO,问:
4
(l)哪一个电极为负极,析出何种物质?
(2)写出电解CuSO水溶液的离子方程式。
4
(3)析出的物质质量为多少克?
参考答案
一、选择题
二、综合题
17.(1)阳极:Fe-2e=Fe2+,阴极:2H++2e=H↑,加入食盐的目的是增大溶液的导电性。
2
(2)Fe2+,CrO2-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7HO。
272
(3)上述离子反应消耗H+和阴极H+放电生成氢气
(4)Cr3++3OH-=Cr(OH)↓,Fe(OH)。
33
18.(1)①电子从Zn流向AgO,电流流向则相反;②正极:AgO+2e+HO=2Ag+2OH-,负
222
极:Zn-2e+2OH-=Zn(OH);③增大
2
(2)正极为NiO,NiO+2e+2HO=Ni(OH)+2OH-;②Fe(OH)+2e=Fe+2OH-;③碱性
22222
(3)正极:3O+12e+6HO=12OH-,负极:4Al-12e=4Al3+。
22
(4)正极:O+2CO+4e=2CO2-,总反应:2CO+O=2CO。
22322
(5)正极:2NiOOH+2e+2HO=2Ni(OH)+2OH-,负极:H-2e+2OH-=2HO。
2222
19.(1)Al-3e=Al3+
2Al+3AgS+6HO=2Al(OH)↓+6Ag↓+3HS↑
2232
20.(1)正极反应式为:O+4H++4e==2HO;
22
负极反应式为:2Zn-4e==2Zn2+
(2)工作电流:×10-5A
(3)在Zn反应完毕之前要进行第二次手术更换Zn,反应完毕所需要的时间为t=×108s
=。考虑实际情况,。
(4)负极:2Li-2e=2Li+,不能,原因是:Li在常时能温跟水剧烈反应。
21.(1)负阳
(2)
(3)C
(4)1
22.(1)由右手定则判断金属杆的a为正极,故电解槽中D为负极,析出铜。
电解
(2)离子方程式:2Cu2++2HO2Cu+O↑+4H+
22
(3)感生电动势ε=1V;电流I=1A;通过电解槽的电量:Q=5C;可析出的铜的物质的
量为:n=×10-5mol;其质量为:×10-3g。