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專題27 電化學(xué)綜合應(yīng)用 （滿分60分 時(shí)間30分鐘） 姓名：_______________ 班級(jí)：_______________ 得分：_______________ 1．某小組設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案比較Cu2+、Ag+ 的氧化性。 查閱資料：Ag+ + I- = AgI↓ K1 =1.21016；2Ag+ + 2I- = 2Ag↓+ I2 K2 = 8.7108 （1）方案1：通過置換反應(yīng)比較 向酸化的AgNO3溶液插入銅絲，析出黑色固體，溶液變藍(lán)，說明氧化性Ag+＞Cu2+。反應(yīng)的離子方程式是___________________________________________________。 （2）方案2：通過Cu2+、Ag+ 分別與同一物質(zhì)反應(yīng)進(jìn)行比較 實(shí)驗(yàn) 試 劑 編號(hào)及現(xiàn)象 試 管 滴 管 1.0 mol/L KI溶液 1.0 mol/L AgNO3溶液 Ⅰ．產(chǎn)生黃色沉淀，溶液無色 1.0 mol/L CuSO4溶液 Ⅱ．產(chǎn)生白色沉淀A，溶液變黃 ①經(jīng)檢驗(yàn)，Ⅰ中溶液不含I2，黃色沉淀是________。 ②經(jīng)檢驗(yàn)，Ⅱ中溶液含I2。推測Cu2+做氧化劑，白色沉淀A是CuI。確認(rèn)A的實(shí)驗(yàn)如下： a．檢驗(yàn)濾液無I2。溶液呈藍(lán)色說明溶液含有________（填離子符號(hào)）。 b．白色沉淀B是________。 c．白色沉淀A與AgNO3溶液反應(yīng)的離子方程式是___________，說明氧化性Ag+＞Cu2+。 （3）分析方案2中Ag+ 未能氧化I- ，但Cu2+氧化了I-的原因，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下： 編號(hào) 實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)2 實(shí)驗(yàn)3 實(shí)驗(yàn) KI溶液 KI溶液 AgNO3溶液 a b KI溶液 CuSO4溶液 c d 現(xiàn)象 無明顯變化 a中溶液較快變棕黃色,b中電極上析出銀；電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) c中溶液較慢變淺黃色； 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) （電極均為石墨，溶液濃度均為 1 mol/L，b、d中溶液pH≈4） ①a中溶液呈棕黃色的原因是___________________________（用電極反應(yīng)式表示）。 ②“實(shí)驗(yàn)3”不能說明Cu2+氧化了I-。依據(jù)是空氣中的氧氣也有氧化作用，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該依據(jù)，實(shí)驗(yàn)方案及現(xiàn)象是_____________________________。 ③方案2中，Cu2+能氧化I-,而Ag+未能氧化I-。其原因一是從K值分析： ______；二是從Cu2+的反應(yīng)特點(diǎn)分析：______________________________________________。 【答案】Cu+2Ag+＝2Ag+Cu2+ ；AgICu2+AgClCuI+2Ag+＝Cu2++Ag+AgI2I――2e－＝I2將d燒杯內(nèi)的溶液換為pH≈4的1 mol/L Na2SO4溶液，c中溶液較慢變淺黃，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)K1＞K2，故Ag+更易與I_發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成AgI2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2 ，生成了CuI沉淀，使得Cu2+的氧化性增強(qiáng) 【解析】 【詳解】（1）向酸化的硝酸銀中插入銅絲，析出黑色固體，溶液變藍(lán)，說明銀離子氧化銅，反應(yīng)生成銀單實(shí)驗(yàn)方案及現(xiàn)象為：將d燒杯內(nèi)的溶液換為pH≈4的1 mol/L Na2SO4溶液，c中溶液較慢變淺黃，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。③方案２中，銅離子氧化碘離子，而銀離子未能氧化碘離子的原因，K1＞K2，故Ag+更易與I_發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成AgI。銅離子氧化碘離子的方程式為：2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2 ，生成了CuI沉淀，使得Cu2+的氧化性增強(qiáng)。 2．某小組同學(xué)利用下圖裝置對電解氯化銅實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。 裝置 現(xiàn)象 電解一段時(shí)間時(shí)，陽極石墨表面產(chǎn)生氣體，陰極石墨上附著紅色物質(zhì)，溶液由藍(lán)色變?yōu)榫G色 （1）甲認(rèn)為電解過程中陽極產(chǎn)生的_________是溶液變綠的原因，寫出產(chǎn)生該物質(zhì)的電極反應(yīng)式：_________________________。 （2）乙改用下圖裝置，在相同條件下電解CuCl2溶液，對溶液變色現(xiàn)象繼續(xù)探究。 裝置 現(xiàn)象 電解相同時(shí)間時(shí)，陽極石墨表面產(chǎn)生氣泡，溶液仍為藍(lán)色；陰極石墨上附著紅色物質(zhì)，溶液由藍(lán)色變?yōu)榫G色； 乙通過對現(xiàn)象分析證實(shí)了甲的觀點(diǎn)不是溶液變綠的主要原因。乙否定甲的依據(jù)是______________。 （3）乙繼續(xù)查閱資料： i. 電解CuCl2溶液時(shí)可能產(chǎn)生[CuCl2]--，[CuCl2]- 摻雜Cu2+ 后呈黃色 ii. 稀釋含[CuCl2]- 的溶液生成CuCl白色沉淀,據(jù)此乙認(rèn)為：電解過程中，產(chǎn)生[CuCl2]＿摻雜Cu2+后呈黃色，與CuCl2藍(lán)色溶液混合呈綠色。 乙進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： a．取電解后綠色溶液2 mL，加20 mL水稀釋，靜置5分鐘后溶液中產(chǎn)生白色沉淀。 b. 另取少量氯化銅晶體和銅粉，向其中加2 mL濃鹽酸，加熱獲得含[CuCl2]＿的黃色溶液。 c. 冷卻后向上述溶液…… d. 取c中2 mL溶液，加20 mL水稀釋，靜置5分鐘后溶液中產(chǎn)生白色沉淀。 ① a的目的是__________________________________________。 ② 寫出b中生成[CuCl2]- 的離子方程式：____________________________________________。 ③ 補(bǔ)充c中必要的操作及現(xiàn)象：____________________________________________。 乙據(jù)此得出結(jié)論：電解時(shí)陰極附近生成[CuCl2]- 是導(dǎo)致溶液變綠的原因。 【答案】Cl2 2Cl－-2e－= Cl2↑ 陽極附近溶液仍為藍(lán)色 證明在上述實(shí)驗(yàn)條件下，電解后的綠色溶液中存在[CuCl2]－ Cu2+ + 4Cl－+ Cu = 2[CuCl2]－ 加入CuCl2藍(lán)色溶液，直至溶液顏色與電解后綠色溶液基本相同。 【解析】本題以電解氯化銅實(shí)驗(yàn)為載體綜合考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析能力。（1）電解過程中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)， 3．如圖所示三套實(shí)驗(yàn)裝置，分別回答下列問題。 圖1 圖2 圖3 （1）圖1中，① 若開始時(shí)開關(guān)K與a連接，則該裝置為_____（填裝置名稱），電極A的電極反應(yīng)式為________________________ ②若開始時(shí)開關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式為___________________ （2）2004年美國圣路易斯大學(xué)研制了一種新型的乙醇電池，它用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200C左右時(shí)供電，電池示意如圖2所示： ①______極（填a或b）為電池的正極，電池工作時(shí)電子的流向?yàn)開________（填a→b或b→a） ②寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式________________________________________ （3）用圖3裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀（電解槽內(nèi)的陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過）。 ①該電解槽的陰極反應(yīng)式為_____________________。 ②制得的硫酸溶液從出口__________________________（填“A”、“D”）導(dǎo)出,并簡述原因__________________________(請用化學(xué)用語和文字解釋) 【答案】原電池2H2O＋O2＋4e－＝4OH－2H2O＋2Cl-2OH－＋H2↑＋Cl2↑b a→bC2H5OH-12e－+3H2O＝12H++2CO22H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑ 或2H+＋2e－＝H2↑A2H2O-4e－＝4H+＋O2↑,OH－在陽極放電，使水的電離平衡正向移動(dòng)，c(H+)增大SO42-通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極，和H+結(jié)合成硫酸 【解析】 【分析】 【詳解】 （1）①K與a連接形成原電池反應(yīng)，發(fā)生吸氧腐蝕，A電極石墨做正極溶液中氧氣得到電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e－=4OH－； ②K與b連接，裝置為電解池，鐵為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子得到電子生成氫氣，即B電極反應(yīng)為2H＋+2e－=H2↑；電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，電解總反應(yīng)的離子方程式為 2H2O＋2Cl-2OH－＋H2↑； 4．如圖，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，A、B為電源。將電源接通后，向（乙）中滴入酚酞溶液，在F極附近顯紅色． （1）若用CO、氧氣燃料電池作電源，電解質(zhì)為KOH溶液，則A為____極，A電極上的反應(yīng)為__________________，B電極上的反應(yīng)式為：__________________________________。 （2）若甲中裝有100ml 1 mol?L-1的硫酸銅溶液，工作一段時(shí)間后，停止通電此時(shí)C、D兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同．甲中D極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_____________L，欲使溶液恢復(fù)到起始狀態(tài)，可向溶液中加入____。 A．CuO B．Cu2(OH)2CO3 C．Cu(OH)2 D．CuCO3 （3）通電后乙中反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________。 （4）欲用（丙）裝置給銅鍍銀，反應(yīng)一段時(shí)間后（用CO、氧氣燃料電池作電源）銅制品質(zhì)量增加43.2克，理論上消耗氧氣的質(zhì)量_______克。 （5）工作一段時(shí)間后,丁中X極附件的顏色逐漸變淺，Y極附件的顏色逐漸變深，這說明__________________在電場作用下向Y極移動(dòng)。 【答案】 【解析】 分析：本題考查的是電解池的工作原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷電解池的陰陽極和電極反應(yīng)是關(guān)鍵。 詳解：（1）電解食鹽水時(shí)F極附近顯紅色，說明F為陰極，則對應(yīng)的B為負(fù)極，A為正極。若用CO、氧氣