这十二道题由易到难,练习电解推理的五节课:电极作用、熔融产物、半反应式、水溶液情形和电镀。
先写出你自己的答案,再打开解析。下面所有数据都是为练习而虚构的。使用 Ar:Cu = 64、Al = 27,室温室压下 1 摩尔气体为 24 dm³。
题目
1. 某电极接在电源正极。说出它的名称,并指出哪种离子移向它。
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它是阳极。负离子(阴离子)移向它,因为异性电荷相吸。见电极的作用。
2. 解释为什么固态溴化铅(II)不导电,而熔融的则能导电。
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固态中,Pb²⁺ 和 Br⁻ 固定在晶格里。熔融后,离子可以自由移动,携带电流通过液体。
3. 用惰性电极电解熔融溴化铅(II)。写出每个电极上的产物。
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离子:Pb²⁺ 和 Br⁻。阴极是铅,阳极是溴。见熔融产物。
4. 电解熔融氯化镁 MgCl₂。写出产物和总方程式。
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Mg²⁺ 去阴极,Cl⁻ 去阳极。产物:镁和氯。总反应:MgCl₂ → Mg + Cl₂。原子检查:两边都是 1 个 Mg 和 2 个 Cl。
5. 写出第 4 题每个电极的半反应式,并说明哪个是氧化,哪个是还原。
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阴极:Mg²⁺ + 2e⁻ → Mg,还原(得到电子)。阳极:2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻,氧化(失去电子)。两者都涉及 2 个电子,相加得 MgCl₂ → Mg + Cl₂。见半反应式。
6. 熔融氧化铝的半反应式为 Al³⁺ + 3e⁻ → Al 和 2O²⁻ → O₂ + 4e⁻。把它们合并成一个总方程式。
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使电子数相等。3 和 4 的最小公倍数是 12。第一个乘以 4:4Al³⁺ + 12e⁻ → 4Al。第二个乘以 3:6O²⁻ → 3O₂ + 12e⁻。相加并抵消电子:4Al³⁺ + 6O²⁻ → 4Al + 3O₂。
即 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂。核对:两边都是 4 个 Al 和 6 个 O。
7. 用惰性电极电解硫酸铜(II)溶液。写出每个电极的产物,并解释为什么是这些而不是别的。
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阴极:铜,因为铜比氢不活泼,所以放电的是 Cu²⁺ 而不是 H⁺。阳极:氧,因为没有卤离子,所以 OH⁻ 失去电子。见水溶液与熔融情形。
8.(虚构数据。)第 7 题的电解池中沉积了 0.64 g 铜。这是多少摩尔铜?转移了多少摩尔电子?室温室压下阳极生成多少体积的氧气?
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Cu 的物质的量 = 0.64 ÷ 64 = 0.01 mol。
每个 Cu²⁺ 得到 2 个电子,所以电子 = 2 × 0.01 = 0.02 mol。
在阳极,4 个电子放出 1 个 O₂。所以 O₂ = 0.02 ÷ 4 = 0.005 mol。体积 = 0.005 × 24 = 0.12 dm³ = 120 cm³。
用比例检查:Cu : O₂ = 2 : 1,所以 0.01 mol Cu 对应 0.005 mol O₂。摩尔与方程式比例辅导工具展示了同样的模式。
9.(虚构数据。)第 6 题的铝电解池中生成了 0.40 mol 铝。生成多少摩尔氧气?铝的质量是多少?
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由 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂,Al : O₂ = 4 : 3。O₂ 的物质的量 = 0.40 × 3/4 = 0.30 mol。
Al 的质量 = 0.40 × 27 = 10.8 g。
检查:0.30 ÷ 0.40 = 0.75 = 3/4,与比例相符。
10. 用惰性电极电解浓氯化钠溶液。写出每个电极上的气体,以及留在溶液中的物质。
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阴极:氢气,因为钠比氢活泼。阳极:氯气,因为氯离子是浓溶液中的卤离子。留在溶液中的是氢氧化钠,来自没有放电的 Na⁺ 和 OH⁻。
11. 一扇铁门要镀镍。写出阴极、阳极和合适的电解质,并写出阴极的半反应式。
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阴极:铁门。阳极:镍电极。电解质:含镍(II)离子的溶液,例如硫酸镍(II)溶液。阴极:Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni。见电镀示意图。
12. 有同学写道:“电解时,电子从阴极经过电解质流向阳极。“指出错误并改正。
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电子不会流过电解质。它们在导线和电极中移动,电流在电解质中由离子携带。另外,电子是从阳极出发,经外电路流向阴极,所以所说的方向也是反的。
如果你做错了
| 哪里出了问题 | 题号 | 去看 |
|---|---|---|
| 混淆阳极与阴极,或离子的移动方向 | 1, 2, 12 | 电极与电解质的作用 |
| 熔融产物错误,或加进了氢 | 3, 4 | 预测熔融产物 |
| 电子写错边,或方程式没配平 | 5, 6 | 半反应式 |
| 水溶液产物错误,或溶液中剩下的物质错误 | 7, 10 | 水溶液与熔融情形 |
| 摩尔或比例出错 | 8, 9 | 摩尔与方程式比例辅导工具和方程式配平推理训练器 |
| 电镀示意图混淆 | 11 | 电镀示意图 |
把每次出错记录在错题记录与重测队列中,几天后再做一道类似的题。
当某种模式不断重复时,我们的老师可以在一对一线上化学补习中追查原因。