用惰性电极在一定温度下电解某Na$_2$SO$_4$饱和溶液,当两极共产生标准状况下67.2L气体时,从溶液中析出64.4g Na$_2$SO$_4$•10H$_2$O 晶体.则剩余溶液的溶质质量分数约是( )
分析:
电解饱和硫酸钠溶液时,阳极上氢氧根离子放电,阴极上氢离子放电,实际上是电解的水,电解水后,溶液中硫酸钠过饱和导致析出晶体,剩余的电解质溶液仍是饱和溶液,析出的硫酸钠和水组成的也是饱和溶液,根据质量分数公式计算即可.
解答:
解:电解饱和硫酸钠溶液时,阳极上氢氧根离子放电,阴极上氢离子放电,实际上是电解的水,电解水后,溶液中硫酸钠过饱和导致析出晶体,剩余的电解质溶液仍是饱和溶液,析出的硫酸钠和水组成的也是饱和溶液;
64.4 g Na$_2$SO$_4$•10H$_2$O硫酸钠的质量=64.4 g×$\frac {142}{322}$×100%=28.4g;
当两极共产生标准状况下67.2L气体时,气体的物质的量为$\frac {67.2L}{22.4L/mol}$=3mol,
设电解水的质量为x:
2H$_2$O $\xlongequal[]{通电}$ 2H$_2$↑+O$_2$↑
36g 2mol 1mol
x 2mol 1mol
x=36g
溶液的溶质质量分数为$\frac {28.4}{36+64.4}$×100%=28.3%;
故选D.
点评:
本题以电解原理为载体考查了质量分数的计算,难度较大,明确电解后析出的硫酸钠是结晶水中和电解水中溶解的溶质是解本题的关键.
用惰性电极电解饱和Na$_2$SO$_4$溶液,若保持温度不变,则一段时间后( )
分析:
用惰性电极电解饱和Na$_2$SO$_4$溶液,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上氢离子放电生成氢气,所以实际上是电解的水,电解过程中,溶剂的量减少,若保持温度不变,溶液成为过饱和溶液.
解答:
解:A.硫酸钠是强酸强碱盐,其水溶液呈中性,用惰性电极电解饱和硫酸钠溶液,实质上是电解水,温度不变,所以溶液的pH不变,故A错误;
B.该电解过程中,实际上是电解水,溶质的量不变,所以溶液由饱和溶液变为过饱和溶液,有硫酸钠晶体析出,且硫酸钠是强酸强碱盐,钠离子、硫酸根离子不水解,所以c(Na_)与c(SO$_4$_)的比值不变,故B错误;
C.该电解过程中,实际上是电解水,溶质的量不变,所以溶液由饱和溶液变为过饱和溶液,有硫酸钠晶体析出,温度不变,溶液浓度不变,故C错误;
D.该电解过程中,实际上是电解水,溶质的量不变,所以溶液由饱和溶液变为过饱和溶液,有硫酸钠晶体析出,温度不变,溶液浓度不变,故D正确;
故选D.
点评:
本题考查电解原理,明确电解实质是解本题关键,注意:温度不变时,饱和溶液变成过饱和溶液时,溶液的浓度不变,为易错点.
有一种新型燃料电池,工作时在一极通入空气,另一极通入丁烷气体,电解质是掺杂氧化钇(Y$_2$O$_3$)的氧化锆(ZrO$_2$)晶体,在熔融状态下能传导O_.现用该燃料电池和惰性电极电解Na$_2$SO$_4$溶液一段时间,假设电解时温度不变,下列说法不正确的是( )
分析:
丁烷具有还原性,为原电池的负极,被氧化,电极反应式为C$_4$H$_1$0+13O_-26e_=4CO$_2$+5H$_2$O,通入空气的一极为原电池的正极,发生还原反应,电极反应式为O$_2$+4e_=2O_,总反应式为2C$_4$H$_1$0+13O$_2$→8CO$_2$+10H$_2$O,用该燃料电池和惰性电极电解Na$_2$SO$_4$溶液,相当于电解水在阴极氢离子得电子生成氢气,阳极氢氧根失电子生成氧气,以此解答该题,注意电解质和离子的定向移动方向.
解答:
解:A、原电池中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,所以在熔融电解质中,O_移向负极,故A正确;
B、用该燃料电池和惰性电极电解Na$_2$SO$_4$溶液,相当于电解水在阴极氢离子得电子生成氢气,阳极氢氧根失电子生成氧气,总反应为2H$_2$O$\frac {电解 .}{}$O$_2$↑+2H$_2$↑,则电解一共生成0.3mol气体时,即生成0.2mol氢气,0.1mol氧气,所以转移电子的物质的量为0.2×2=0.4mol,故B错误;
C、电解池的阳极反应式为氢氧根失电子生成氧气,电极反应为:2H$_2$O-4e_═4H_+O$_2$↑,故C正确;
D、通入空气的一极为原电池的正极,发生还原反应,电极反应式为O$_2$+4e_=2O_,故D正确;
故选B.
点评:
本题考查原电池、电解池知识,题目难度中等,注意电解质溶液为非水物质,此为解题的关键.
分析:
解答:
点评:
本题考查电解原理,明确阴阳极上发生的反应是解本题关键,会正确书写电极反应式,如果将硫酸钠溶液换为亚硫酸钠溶液,阴极上是亚硫酸根离子得电子生成硫酸根离子.
电解CuCl$_2$溶液时,如果阴极上有1.6g铜析出,则阳极上产生气体的体积(标准状况)约为( )
分析:
电解池中,阳极是还原性强的阴离子先放电,阴极是氧化性强的阳离子先放电,根据电极反应方程式结合电子守恒来计算.
解答:
解:电解氯化铜的电极反应如下:阳极:2Cl_-2e_=Cl$_2$↑,阴极:Cu_+2e_=Cu,阴极上有1.6g即$\frac {1.6g}{64g/mol}$=0.025mol的Cu析出,则转移电子为0.025mol×2=0.05mol,所以在阳极上也转移电子0.05mol,根据阳极:2Cl_-2e_=Cl$_2$↑,所以产生$\frac {0.05mol}{2}$=0.025mol的氯气,标准状况下体积为:0.025mol×22.4L/mol=0.56L.
故选:B.
点评:
本题考查学生电解池的工作原理以及电子守恒的有关计算知识,可以根据所学内容来回答,难度不大.
用石墨作电极电解CuCl$_2$溶液时,从阳极上首先析出的物质是( )
分析:
用石墨作电极电解CuCl$_2$溶液时,溶液中阳离子Cu_、H_移向阴极,放电顺序为Cu_>H_;溶液中阴离子Cl_、OH_移向阳极,放电顺序为Cl_>OH_,从阳极上首先析出的物质是氯气.
解答:
解:用石墨作电极电解CuCl$_2$溶液时,溶液中阳离子Cu_、H_移向阴极,放电顺序为Cu_>H_;溶液中阴离子Cl_、OH_移向阳极,放电顺序为Cl_>OH_,氯离子先失电子生成氯气,所以从阳极上首先析出的物质是氯气.
故选C.
点评:
本题考查了电解原理的分析应用,主要是溶液中离子放电顺序的分析判断,掌握基础是关键,题目较简单.
用石墨作电极电解CuCl$_2$溶液,下列说法正确的是( )
分析:
电解池中,阳极是还原性强的阴离子先放电,阴极是氧化性强的阳离子先放电.
解答:
解:用石墨作电极电解CuCl$_2$溶液,阳极是氯离子失电子放氯气,阴极是铜离子得电子析出铜,所以阴极上产生红色物质.
故选D.
点评:
本题是一道电解原理知识的题目,要熟记电解池的工作原理,学以致用.
如图用石墨电极电解CuCl$_2$溶液.下列分析正确的是( )
分析:
由铜离子移动方向可知a为负极,b为正极,连接电源负极的电极为电解池的阴极,发生还原反应,连接电源正极的电极为电解池的阳极,发生氧化反应,结合电极方程式解答该题.
解答:
解:A.由装置图可知,铜离子移向的电极为阴极,阴极和电源负极相连,a为负极,故A错误;
B.阴极电极方程式为Cu_+2e_=Cu,每生成6.4g Cu,即0.1molCu,由电极方程式可知转移电子0.2mol,故B正确;
C.与b连接的电极是阳极,氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl_-2e_=Cl$_2$↑,故C错误;
D.a为负极,b为正极,在直流电源中电流从a流向b,故D错误.
故选B.
点评:
本题考查电解池知识,侧重于学生的分析能力的考查,为高考常见题型和高频考点,注意把握铜离子的定向移动,判断电源的正负极为解答该题的关键,难度不大.
关于电解CuCl$_2$溶液实验说法正确的是( )
分析:
A、电解池中的阳离子移向阴极,阴离子移向阳极;
B、电解池中阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应;
C、在阴极上发生得电子的还原反应;
D、氯气能使湿润的KI淀粉试纸变蓝.
解答:
解:A、溶液中Cu_向阴极移动,Cl_向阳极移动,故A错误;
B、阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应,故B错误;
C、阴极上发生还原反应,电极反应为Cu_+2e_=Cu,故C正确;
D、在阳极上是氯离子是电子的氧化反应,阳极可以产生氯气,氯气能用湿润的KI淀粉试纸检验,故D错误.
故选C.
点评:
本题考查学生电解池的工作原理以及离子的放电顺序知识,注意知识的归纳和梳理是关键,难度不大.
用如图所示装置电解CuCl$_2$溶液,下列判断正确的是( )
分析:
A、根据C棒与电源正极相连为阳极判断;
B、通电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极;
C、阴极是氧化性强的阳离子铜离子先放电析出金属铜发生还原反应;
D、通电时,阳极为C棒,电解CuCl$_2$溶液实质为电解CuCl$_2$本身.
解答:
解:A、C棒与电源正极相连为阳极,故A错误;
B、通电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,所以Cu_向铁电极移动,故B错误;
C、阴极铁是氧化性强的阳离子铜离子先放电析出金属铜发生还原反应,故C正确;
D、通电时,阳极为C棒,电解CuCl$_2$溶液实质为电解CuCl$_2$本身,则铜离子浓度减小,所以溶液颜色逐渐变浅,故D错误.
故选C.
点评:
本题是一道电解原理知识的题目,要熟记电解池的工作原理,学以致用.