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1、电化学易错题（六）原电池及其运用例1 下列（图1-14-2）装置中能组成原电池的是【错解】 A，D。【评析】 组成原电池装置的条件是两种活泼性不同的金属，用导线连接插入电解质溶液中。当活泼金属和电解质溶液能发生氧化还原化学反应，将转移的电子导出，形成电流。其必要条件是发生化学反应，使化学能转化为电能。在装置A中，锌和氯化锌溶液不发生反应，因此不能组成电源装置。另有误解锌能发生吸氧腐蚀，但由于吸氧腐蚀进行缓慢，而且产生电流很小，所以不将其视为电源装置。在装置D中，由于知识的欠缺，对原电池以及电解质溶液的导电原理认识不清，因此产生判断的错误。在原电池导电过程中，分为内电路和外电路两部分。内电路为电

2、源的负极（活泼金属）失电子，电子流出，溶液中阴离子定向流向负极；溶液中的阳离子定向流向正极，在正极放电（得电子），生成相应的新物质。外电路电子由负极、导线、用电器和导线流向正极，这样电路才是一个完整的闭合回路，电子能稳定地流动。另外溶液中移动的离子应在同一容器中，否则就会出现一个容器中的阴离子放电而溶液带正电，另一个容器中的阳离子放电而溶液带负电的结果。假若要分在两个容器中，必须用一个“盐桥”（常用装有盐溶液的U形管，反扣到上两容器上）将两个装置中的溶液连通，离子流动，使整个电路成为闭合回路。【正确答案】 B。例2 X，Y，Z，M为金属活动顺序表中常见的四种金属元素，在常温下都不和冷水反应。金

3、属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有气体放出；若电解Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时，Y先析出；又知在X和M的阳离子溶液中，加入过量的氢氧化钾溶液，M生成相应的氢氧化物的沉淀，试写出四种金属的活泼性由强到弱的顺序_。【错解】 漏写答案较多。【评析】 运用原电池原理和电解电极放电顺序可以判断金属的活泼性强弱。在原电池中是活泼金属失电子，所以X的活泼性强于Z；在电解中不活泼的金属离子氧化性强，先得电子，所以Z的活泼性强于Y。根据题目给的另一信息，加入过量的氢氧化钾溶液，M生成相应的氢氧化物的沉淀。在已学的金属活动顺序中，镁以后的较多金属的氢氧化物都是难溶沉淀物，如氢氧化镁、氢氧化亚

4、铁等等，因此该沉淀可以是多种氢氧化物。另一方面加入过量的氢氧化钾溶液，不生成沉淀的原因有：比镁活泼的金属，如钠离子等不发生反应（不适合本题）；溶于过量强碱溶液的金属离子有铝离子和锌离子，而铝锌的活泼性恰在镁铁之间，因此X的活泼性可能强于M，即X为铝或锌，M为铁，其顺序为XMZY或XZMY（当X为铝时，Z还有可能为锌）；也可能弱于M，即M为镁，X为铝或锌，其顺序为MXZY。【正确答案】 XMZY，XZMY或MXZY。例3 燃料电池是燃料（如CO，H2，CH4等）跟氧气（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是A负极反应式：O2+2H2O+4

5、e=4OH-B负极反应式：CH4+8OH-8e=CO2+6H2OC随着放电的进行，溶液的pH不变D放电时溶液中的阴离子向负极移动【错解】 B，C。【评析】 燃料电池有其节能、高效和少污染等优点，有待于大力推广的一类新型电源。由于思维定势，在原电池的组成中活泼金属失电子，发生氧化反应，为电源的负极。而燃料电池中未提电极材料，书写电极反应往往无从入手。实际上其原理应和原电池一样，利用氧化还原反应，将电子转移导出，由化学能转变为电能。燃料在反应中失电子被氧化，其组成中的碳元素和氧结合生成二氧化碳，氢元素和氧结合生成水，上述燃料的反应为其负极反应。余下的问题是谁提供氧？若直接由氧气，反应将电子直接转移

6、给氧气，电子导不出，形成不了电流，不能成为电源。若从溶液中寻找，溶液中有水分子和氢氧根离子。如果由水提供氧元素，溶液中剩下的氢元素只能以氢离子形式存在，溶液由碱性直接跳到酸性，实际上是不存在的。另一种考虑是氢氧根离子提供氧元素，两个氢氧根离子提供一个氧原子，剩下的转化成水，负极反应的主反应为甲烷和氢氧根失电子发生氧化反应。负极反应的另一误区是，不考虑介质环境，反应产物与实际不符。如燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。所以负极反应式为：由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的pH值将减小。选项C为错误结论。类似铅蓄电池在放电时，介质为硫酸溶液，所以负极反应式为

7、：以上还应归纳的：在碱性溶液中：缺氧，应由氢氧根离子提供，剩下转化为水；氧多，应和水结合生成氢氧根离子。在中性溶液中：缺氧，应由水提供，剩下转化为氢离子；氧多，应和水结合生成氢氧根离子。在酸性溶液中：缺氧，应由水提供，剩下转化为氢离子；氧多，应和氢离子结合生成水。总之，溶液的酸碱性变化应是由酸性中性碱性或碱性中性酸性。【正确答案】 D。例4 熔融碳酸盐燃料电池的电解质为Li2CO3和Na2CO3的混合物，燃料为CO，氧化剂是含CO2的O2，在工作过程中，电解质熔融液的组成、浓度都不变。负极反应为：_，正极反应为：_，工作时熔融体中的_向负极移动。【错解】 负极反应为：2CO+O2=2CO2，正

8、极反应为：Li+e=Li，工作时锂离子流向负极。【评析】 本题是全新信息给予题，燃料电池用熔融的碳酸盐作电解质，由于思维定势，正极的反应应为溶液中的阳离子得电子，根据同主族元素性质递变，锂离子应比钠离子易得电子，所以得出正极反应：Li+e=Li，错误结论。实际上题目给了很重要的信息，即电解质熔融液的组成和浓度都不变。电解水时，水中的氢氧根离子，在负极参加反应被消耗，而在正极反应又生成，保持其浓度不变。将其迁移到本题，在负极：一氧化碳和碳酸根离子失电子转化为二氧化碳；在正极：二氧化碳和氧气得电子转化为碳酸根离子。本题的另一误区是，在原电池中不知阴、阳离子流向哪一极。也是由于思维定势，往往认为负极

9、电子多，应该阳离子流向负极。实际上负极是活泼金属失电子，但电子不是停留在负极，而是由外电路很快流向正极（产生电流，释放电能），阳离子流向正极，在正极放电，生成新物质；相反阴离子将流向阴极。（七）电解及其运用例1 用指定材料做电极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复为甲溶液原来的浓度，则合适的组是：阳极阴极溶液甲物质乙APtPtNaOHNaOH固体BPtPtH2SO4H2OCCFeNaCl盐酸D粗铜精铜CuSO4Cu(OH)2【错解】 B，C。【评析】 选项B中电解硫酸，阴极出氢气；阳极出氧气，实质是电解水。因此补充一些水，可以恢复硫酸溶液原来的浓度。本题误区是多选了选项C，从表面

10、上看，电解氯化钠水溶液，阴极出氢气；阳极出氯气。两极产生的气体物质的量相等，转化为氯化氢，用相当量的盐酸补充，应该能恢复氯化钠溶液原来的浓度。但是这里忽略了盐酸溶液中的水，氯化钠溶液的浓度必然变稀，不可恢复。若改为通入氯化氢气体，应是正确选项。【正确答案】 B。例2 4和0.200molKCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出19.2gCu，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为C【错解】 B。【评析】 电解产物的有关计算，不仅要考虑溶液中离子的放电顺序，由此来决定电解的产物，还要考虑离子的物质的量多少，当某种离子消耗完，一定会引起产物的变化。本题的思维定势是阴极

11、产物为0.300mol铜，转移了0.600mol的电子，阳极产物必然是0.300mol的氯气，标况下的体积为6.72L，得出选项B的错误结论。电路中的确转移了0.600mol的电子，但溶液中仅有0.200mol的氯离子，其放电析出0.100mol的氯气。阳极放电的下一个产物应是氢氧根离子失电子转化成氧气，其量为0.400mol的电子转移，产生0.100mol的氧气。因此在阳极最终生成0.200mol的气体，在标况下的体积为4.48L。【正确答案】 C。例3 用铂电极电解2价过渡元素硝酸盐溶液600mL，若某极产生672mL气体（标准状况），另一极增重3.81g，假设溶液体积不变，且原溶液pH值

12、为6，正确的判断是：电解后溶液的pH值为0.9，电解后溶液pH值的为0.7，该金属的相对原子量为65，该金属的相对原子量为63.5，该金属的相对原子量为24。ABCD【错解】 A。【评析】 电解计算实为关系式计算。以转移电子的物质的量为依据，找出相应的计算关系。如设电路中转移4mole，相应电解的产物为：2mol金属、1mol氧气和溶液中产生4mol氢离子。计算的误区常是，计算出的是氢离子的物质的量，误将其视为物质的量浓度，进而计算溶液的pH值为0.9。误区的另一方面是，考虑原溶液pH值为6，该值对电解后溶液的pH值计算可忽略不计，（若是由于盐类水解引起pH值小于7，当电解生成氢离子将抑制盐水

13、解，也不需考虑）。计算过程如下：关系式：2MO24H+H+0.2molL-1正确答案为：选项B。电解n价金属的含氧酸盐的计算可假设电路中转移4nmole，相应电解的产物可能有：4mol金属、nmol氧气和溶液中产生4nmol氢离子（若电解生成2nmol氢气，则溶液中产生4nmol氢氧根离子）等。【正确答案】 B。例4 在蒸馏水中按物质的量之比为1112加入AgNO3，Ba（NO3）2，Na2SO4，NaCl，使之完全溶解，以铂电极电解该混合物至溶质完全反应，则所得氧化产物与还原产物的质量比为：A35.5108B712D71109【错解】 A，D。【评析】 四种物质按一定物质的量之比混合、溶解，

14、用惰性电极进行电解。由于只是片面考虑溶液中阳离子放电顺序是：银离子、氢离子等；阴离子放电顺序是：氯离子、氢氧根离子等。对题目要求溶质完全反应认可有分歧，因此产生以下两种结论。当电路中转移了1mol电子，银离子完全反应，还原产物为1mol银，氧化产物为1mol氯原子（未电解完），氧化产物与还原产物的质量比为35.5108（选项A）。当电路中转移了2mol电子，氯离子完全反应，氧化产物为2mol氯原子，还原产物为1mol银和1mol氢原子（水提供），氧化产物与还原产物的质量比为71109（选项D）。实际上当四种物质混合时，相互间有反应发生，硝酸银和氯化钠、硝酸钡和硫酸钠以等物质的量发生反应，生成难

15、溶的氯化银、硫酸钡和硝酸钠。电解质溶液转化为按物质的量之比为31的NaNO3，NaCl，电解时只有氯离子和氢离子参加电极反应，氧化产物与还原产物的质量比为712。【正确答案】 B。的含量不能大于0.5mgL-1，为了达到废水排放标准，工业上处理含往工业废水中加入适量的NaCl（12gL-1）；以铁电极进行电解，经过一段时间后有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀生成；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：（1）写出电解时的电极反应，阳极_阴极_。（3）电解过程中Cr（OH）3，Fe（OH）3沉淀是怎样产生的？_。（4）能否将电极改为石墨电极？为什么？_。【错解】（1）阳极2Cl-2eCl2或F

16、e-3eFe3+【评析】 本题是一道电解实际应用题。电解阳极阴离子的放电顺序是：硫离子、碘离子、溴离子、氯离子，由于忽略了非惰性金属电极放电先于溶液中阴离子放电，因此将阳极反应写为：2Cl-2eCl2。另一种误解是认为，既然是铁电极放电，其电极反应为：Fe-3eFe3+，忽略了电极铁是过量的，因此阳极的电极反应应为：Fe-2eFe2+。溶液中的阳离子流向阴极，其放电反应应是：2H+2eH2，而重铬酸根离子应流向阳极，不在阴极放电。溶液中存在具有氧化性的重铬酸根离子和具有还原性的亚铁离子，重铬酸根离子在酸性条件下氧化能力更强，本身在该条件下还原成铬离 电极反应和氧化还原反应大量消耗氢离子，使水进

17、一步电离，溶液中氢氧根离子浓度大大增大，与Fe3+，Cr3+生成Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀。若改用石墨电极，溶液中没有还原性物质，重铬酸根离子不能被还原，因此也无法排除回收而达到解污净化作用。【正确答案】（1）阳极Fe-2eFe2+，阴极2H+2eH2。（3）因H+放电，破坏了水的电离平衡，产生的OH-与溶液中的Fe3+，Cr3+生成Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀。（4）不能，因用石墨电极，阳极Cl-放电，不能产生还原剂Fe2+，一、原电池的概念、构成及正负极判断例1将镁条和铝条平行插入一定浓度的NaOH溶液中,用导线连接成原电池。有关此装置的下列叙述中正确的是()。A.因镁比铝活

18、泼,故镁是原电池的负极,铝为正极B.铝条表面虽有氧化膜,但可不必处理C.该电池的内、外电路中,电流均由电子定向移动形成D.铝是电池的负极,工作时溶液中会立即有白色沉淀生成【易错点分析】本题因思维定势易错选A,原电池的正负极判断除考虑两极的活泼性,还应注意电极能否与电解质溶液反应。【解析】A项,因Al易与NaOH溶液反应,应为Al失电子,铝为负极;B项,Al2O3能与NaOH溶液反应,故不必处理;C项,内电路靠阴、阳离子的定向移动形成电流;D项,Al反应后在溶液中是以AlO-2存在,而无沉淀。答案:B。二、可充电电池的分析判断例2高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保

19、持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O放电充电3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列叙述不正确的是()。A.放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2B.充电时阳极反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO2-4+4H2OC.放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被氧【易错点分析】可充电电池解题时的易错点是搞不清反应的方向,混淆电极反应和充、放电时的电极周围的各种粒子变化,从而造成错误的选择。【解析】由电池的总反应式可知,正向放电是原电池反应,逆向充电则是电解池反应。放电时负极氧化,充电时阳极也是氧化,故A、B正确。

20、放电时每转移3mol电子,正极应有1molK2FeO4被还原,则C错误。放电时正极K2FeO4反应有KOH生成,则正极附近溶液的碱性增强,D正确。答案:C。三、电解电解质溶液的规律应用例3取pH=4的某电解质溶液100mL,用Pt电极进行电解,经过一段时间后,测得溶液的pH=1,且阴、阳两极产物的物质的量之比为2:1,则该电解质溶液是()。【易错点分析】对惰性电极电解规律分类不清,电极反应和电极产物不熟,就会在分析时产生错误。【解析】电极为惰性电极,过一段时间后pH=1,酸性增强,根据电解规律符合的有C、D。C项中阳极为O2,阴极为Ag;D项中阳极为O2,阴极为Cu,所以符合阴、阳两极产物的物

21、质的量之比为2:1的为D。答案:D。四、原电池和电解池的比较例4若某一电能转化为化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是:Cu+2H+=Cu2+H2,则下列关于该装置的有关说法正确的是()。A.该装置可能是原电池,也可能是电解池B.该装置只能是电解池,且电解质溶液为硝酸C.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸【易错点分析】电解池中的反应是不能自发进行的靴还原反应,而原电池则是能自发进行的氧化还原反应。【解析】由此装置的反应可知,这是一个不能自发进行的氧化还原反应,所以此装置只能是电解池,A、D不正确。因反应中铜被氧化,

22、且H+被还原,故铜应为电解池的阳极,电解质溶液不能是硝酸,则B不正确,C正确。答案:C。五、有关电化学计算例5甲、乙两个电解池均以铂为电极，且互相串联，甲池中盛有硝酸银溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液。通电一段时间后，测得甲池中电极质量增加2.16g，乙池中电极上析出金属0.24g，则乙池中的溶质可能是（ ）A. CuSO4 B. MgSO4 C. Al(NO3)3 D. Na2SO4典型错解：根据电子转移数为0.02mol，计算出析出金属的质量为0.24g，根据Mg2+2e=Mg，错选B。错误原因是，未考虑到离子的放电顺序。正确解答：四个选项中，只有电解CuSO4溶液时，电极上会有金属单质析出，因此答案只能是A。如果CuSO4溶液中Cu2+足量，析出的Cu的质量应为0.64g。本题中电极上只析出了0.24gCu，显然是Cu2+的量不足，多余的电子被H+得到。答案：A。