1、单元质量检测单元质量检测(四四) 电化学基础综合检测电化学基础综合检测 一、选择题(本题包括 16 小题，每题 3 分，共 48 分；每小题只有一个选项符合题目要 求。) 1 中华文明源远流长， 下面中国国宝级文物的表面不会因电化学腐蚀被氧化的是( ) 解析：秦朝铜马车、春秋越王剑、商代司母戍鼎都是由铜合金铸成，除了铜外，它们中 还含有不如铜活泼的金属，在空气中能形成原电池，铜作负极被腐蚀，故 A、B、D 不符合 题意；唐三彩是陶瓷制品，不是合金，故不会形成原电池，故 C 符合题意。 答案：C 2下列有关电化学的描述不正确的是( ) A废旧电池不能随意丢弃，应回收 B氢氧燃料电池中，负极上的电
2、极反应式一定是 H22e =2H C电解饱和食盐水时，阴极上有氢气生成 D析氢腐蚀发生在酸性介质中 解析： 某些废旧电池中含有重金属， 随意丢弃会污染环境， 应回收集中处理， A 项正确； 氢氧燃料电池中，若电解质溶液为碱性溶液，则负极上的电极反应式为 H22e 2OH =2H2O，B 项错误；电解饱和食盐水时，阴极上发生还原反应生成氢气，C 项正确；析氢 腐蚀发生时，阴极反应式为 2H 2e=H 2，D 项正确。 答案：B 3如图装置为某实验小组设计的铜锌原电池，下列关于其说法错误的是( ) A装置甲中电子流动方向为 Zn电流表Cu B装置乙比装置甲提供的电流更稳定 C装置乙的盐桥中 K 移
3、向 Zn 极，Cl移向 Cu 极 D若装置己中用铁丝替代盐桥，反应原理发生改变 解析：装置甲是原电池，Zn 为负极，Cu 为正极，电子由负极经外电路流向正极，则电 子流动方向为 Zn电流表Cu，A 项正确；装置乙中含有盐桥，使其中产生的电流更稳定， B 项正确；装置乙中，Zn 极上发生反应：Zn2e =Zn2，Cu 极上发生反应：Cu22e =Cu，则为保持溶液的电中性，盐桥中 Cl 向 Zn 极移动，K向 Cu 极移动，C 项错误；若 装置乙中用铁丝替代盐桥， 右侧烧杯中能自发发生氧化还原反应而形成原电池， 则左侧烧杯 中形成电解池，故反应原理发生改变，D 项正确。 答案：C 4关于下列各装
4、置图的叙述中，不正确的是( ) A用装置精炼铜，则 a 极为粗铜，电解质溶液为 CuSO4溶液 B用装置进行电镀，镀件接在 b 极上 C装置的总反应：Cu2Fe3 =Cu22Fe2 D装置中的铁钉几乎没有被腐蚀 解析：装置为电解池，根据电流方向可知，a 为阳极小为阴极，精炼铜时，a 极为粗 铜，发生氧化反应“极为精铜，发生还原反应，电解质溶液为 CuSO4溶液，故 A 正确；用 装置进行电镀，镀层金属接在阳极 a 板上，镀件接在阴极 b 极上，故 B 正确；装置是 原电池装置，Fe 作负极，发生氧化反应，Fe3 在正极 Cu 的表面发生还原反应，因此总反应 是 Fe2Fe3 =3Fe2，故 C
5、 错误；浓硫酸具有暖水性，在干燥的环境中铁难以被腐蚀，因 此装置中的铁钉几乎没有被腐蚀，故 D 正确。 答案：C 5化学科技工作者对含有碳杂质的金属铝腐蚀与溶液酸碱性的关系进行了研究，25 时得出溶液 pH 对铝的腐蚀的影响如图所示，下列说法正确的是( ) A常温下，金属铝在浓硫酸中的腐蚀速率大于在盐酸中的腐蚀速率 B金属铝在 pH8.5 的 Na2CO3溶液中发生电化学腐蚀而析出氧气 C电解法不能使金属铝表面生成致密的氧化膜 D金属铝在中性环境中不易被腐蚀 解析：常温下，Al 在浓硫酸中发生钝化，A 项错误；金属铝在碱性条件下发生吸氧腐 蚀，不会产生 O2，会消耗 O2，B 项错误；AI 作
6、阳极，稀硫酸作电解液，电解时可形成 Al2O3 保护膜：2Al6e 3H 2O=Al2O36H ，C 项错误；根据图示可知，25 ，pH7 时， 腐蚀度为 0，故金属铝在中性环境中不易被腐蚀，D 项正确。 答案：D 6全钒电池以惰性材料作电极，在电解质溶液中发生的总反应为 VO2 (蓝色)H 2OV 3(紫色) 充电 放电 NO 2(黄色)V 2(绿色)2H 下列说法正确的是( ) A当电池放电时，VO 2被氧化 B放电时，负极反应式为 VO 22H e=VO2H 2O C充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色 D放电过程中，正极附近溶液的 pH 变大 解析：当电池放电时，VO 2VO 2，V
7、 元素的化合价由5 变为4，VO 2产被还原。 故 A 错误；放电时，负极失电子，负极反应式为 V2 e=V3，故 B 错误；充电时，阳极 发生氧化反应，VO2 VO 2，阳极附近溶液由蓝色逐新变为黄色，故 C 错误；放电过程中， 正极反应式为 VO 22H e=VO2H 2O，正极附近溶液的 pH 变大，故 D 正确。 答案：D 7锂空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正 确的是( ) A正极区产生的 LiOH 可回收利用 B电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替 C该电池放电时，正极的反应式为 O24H 4e=2H 2O D该电池充电时，阴极发生氧化反应：Li e
8、=Li 解析：金属 Li 在负极发生氧化反应生成 Li ，Li向正极移动，与正极区生成的 OH结 合形成 LiOH，从分离出的 LiOH 中可以回收 Li 而循环使用，故正极区产生的 LiOH 可回收 利用，A 正确；Li 能与盐酸反应生成 H2，故电池中的有机电解液不能用稀盐酸代替，B 错 误；该电池放电时，O2在正极得电子发生还原反应生成 OH ，电极反应式为 O 22H2O4e =4OH，C 错误；该电池充电时，阴极上 Li得电子发生还原反应，电极反应式为 Li e =Li，D 错误。 答案：A 8浓差电池是指电池内物质变化仅是由一种物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类 电池。银和硝酸银
9、溶液可构成如图所示的浓差电池。下列说法正确的是( ) ANO 3由交换膜右侧向左侧迁移 Ba 极为负极，发生氧化反应 Cb 极的电极反应式为 Age =Ag D膜右侧溶液浓度最终会大于膜左侧 解析：左侧 AgNO3溶液浓度高，右侧 AgNO3溶液浓度低，该电池工作时，NO 3由阴离 子交换膜左侧向右侧迁移， Ag 在a极上得电子， 发生还原反应生成Ag单质： Age=Ag， 则 b 极上 Ag 失电子，发生氧化反应生成 Ag ，电极反应式为 Age=Ag，即 b 极为负 极，a 极为正极，膜右侧溶液浓度最终不会大于膜左侧。综上可知，A、B、D 项错误，C 项 正确。 答案：C 9空间实验室“天
10、官一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC 是一种将 水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的电池。如图为 RFC 的工作原理示意图，下列说法 正确的是( ) Ac 电极为燃料电池的负极，发生氧化反应 B电解装置和燃料电池装置的隔膜均为阴离子交换膜 Cd 电极的电极反应式为 H22OH 2e=2H 2O D电路中转移 0.4 mol 电子时，b 电极上产生 2.24 L(标准状况下)O2 解析：该装置的左侧为电解装置，右侧为燃料电池装置。由电解装置的电源正、负极可 知，a 电极为阴极，电解生成的气体 X 为 H2，b 电极为阳极，电解生成的气体 Y 为 O2。O2 通入 M 中，故
11、c 电极上通入的是氧化剂，在原电池中发生还原反应，则 c 电极为正极，A 项错误；由右侧装黄的“酸性电解质溶液”可知，c 电极的电极反应式为 O24H 4e =2H2O，d 电极的电极反应式为 H22e =2H，故 H由 N 通过隔膜迁移到 M，则隔膜 为质子交换膜或阳离子交换膜， B、 C 项错误； b 电极为阳极， 阳极上生成 O2， 生成 1 mol O2， 转移 4 mol 电子，故当电路中转移 0.4 mol 电子时，b 电极上产生 0.1 mol O2，即 2.24 L(标准 状况下)O2，D 项正确。 答案：D 10 CNaMO2电池是科学家正在研发的钠离子电池， 据悉该电池可以
12、将传统锂电池的 续航能力提升 7 倍。该电池的电池反应式为 NaMO2nC 放电 充电 Na1xMO2NaxCn，下列 有关该电池的说法正确的是( ) A电池放电时，溶液中 Na 向负极移动 B该电池负极的电极反应为 NaMO2xe =Na 1xMO2xNa C消耗相同质量金属时，用锂作负极转移电子的物质的量比用钠时少 D电池充电时的阳极反应式为 nCxNa xe=Na xCn 解析：电池放电时，溶液中 Na 向正极移动，A 项错误；该电池负极失去电子，发生氧 化反应，电极反应为 NaMO2xe =Na 1xMO2xNa ，B 项正确；由于 Li、Na 形成化合 物时均失去 1 个电子，Li、
13、Na 相对原子质量分别是 7.23，故消耗相同质量金属时，用锂作 负极转移电子的物质的量比用钠时多，C 项错误；电池充电时，阳极发生氧化反应，电极反 应式为 NaxCnxe =nCxNa，D 项错误。 答案：B 11如图所示，a、b 是多孔石墨电极，某同学按图示装置进行如下实验：断开 K2，闭 合 K1一段时间，观察到两支玻璃管内都有气泡将电极包围；此时断开 K1，闭合 K2，观察 到电流计 A 的指针有偏转。下列说法不正确的是( ) A断开 K2，闭合 K1一段时间，溶液的 pH 变大 B断开 K1，闭合 K2时，b 极上的电极反应式为 2H 2e=H 2 C断开 K2，闭合 K1时，a 极
14、上的电极反应式为 4OH 4e=O 22H2O D断开 K1，闭合 K2时，OH 向 b 极移动 解析：当断开 K2，闭合 K1时为电解池，此时根据电源判断 a 极为阳极，b 极为阴极， 相当于电解水，故 A 项正确；a 极的电极反应式为 4OH 4e=O 22H2O，故 C 项正 确；当断开 K1，闭合 K2时，该装置为原电池，a 极为正极，电极反应式为 O24e 2H2O=4OH ，b 极为负极，电极反应式为 2H 24OH 4e=4H 2O，故 D 项正确，B 项 错误。 答案：B 12H3PO2可用电渗析法制备。“四室电渗析法”的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分 别只允许阳离子、阴离子通
15、过)，下列说法正确的是( ) A产品室中的氢离子扩散到阳极室中 B阴极室中的钠离子扩散到原料室中 C产品室中的氢氧根离子扩散到原料室中 D原料室中的 H2PO 2扩散到产品室中 解析：阳极的电极反应式为 2HO4e =O 24H ，阴极的电极反应式为 2H 2O2e =H22OH 。阳极室中的氢离子扩散到产品室中，原料室中的钠离子扩散到阴极室中。 根据电荷守恒关系可知，原料室中的 H2PO 2扩散到产品室中。 答案：D 13氨硼烷(NH3 BH3)作为一种非常有前景的储氢材料，近年来日益受到人们的重视。 氨 硼 烷 电 池 可 在 常 温 下 工 作 ， 装 置 如 图 所 示 ， 该 电 池
16、 的 总 反 应 为 NH3 BH3 3H2O2=NH4BO24H2O。下列说法正确的是( ) A右侧电极上发生氧化反应 B电池工作时，H 通过质子交换膜向左侧移动 C正极的电极反应式为 H2O22e =2OH D每消耗 31 g 氨硼烷，理论上转移 6 mol 电子 解析：根据总反应 NH3 BH33H2O2=NH4BO24H2O 可知，H2O2在右侧电极上发生 还原反应，NH3 BH3在左侧电极上发生氧化反应，则左侧电极为电池负极，右侧电极为电池 正极，正极反应式为 H2O22H 2e=2H 2O，故电池工作时，H 通过质子交换膜向右侧 移动，A、B、C 项错误；根据总反应知，每消耗 31
17、 g 氨硼烷，则消耗 3 mol H2O2，结合正 极反应式可知，理论上转移 6 mol 电子，D 项正确。 答案：D 14将 0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl 溶于水，配成 100 mL 溶液，用 惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了 0.3 mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体 积(标准状况下)为( ) A7.84 L B6.72 L C5.6 L D4.48 L 解析：混合后 Ag 先与 Cl作用形成 AgCl 沉淀(此时溶液中还剩 Cl 0.4 mol)，当有 0.3 mol Cu 生成时，电路中共转移 0.6 mol e
18、，此时阳极上先生成 0.2 mol Cl 2，然后是 OH 放电 生成 0.05 mol O2，即阳极共生成 0.25 mol 气体，其在标况下的体积为 5.6 L。 答案：C 15一种处理 SO2的流程如图所示，下列说法不正确的是( ) A该流程中原电池的负极反应是 SO22H2O2e =SO2 44H B该流程的优点是 Br2可循环利用，同时得到清洁燃料 C电解槽阴极附近 pH 变大 D该流程说明反应 SO22H2O=H2SO4H2可自发进行 解析：在原电池负极上，还原性物质发生氧化反应，A 正确；根据流程可知有 H2生成， 电解生成的 Br2参与原电池反应，B 正确；电解槽阴极反应式为
19、2H 2e=H 2，酸性减 弱，pH 增大，C 正确；原电池反应一定是自发进行的，电解池反应不一定是自发进行的， 反应 SO22H2O=H2SO4H2不能直接没计成原电池，反应不可自发进行，D 错误。 答案：D 16我国预计在 2020 年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环 利用人体呼出的 CO2并提供 O2，我国科学家设计了一种装置(如图)，实现了“太阳能电 能化学能”转化，总反应方程式为 2CO2=2COO2。关于该装置的下列说法正确的是 ( ) A图中 N 型半导体为正极，P 型半导体为负极 B图中离子交换膜为阳离子交换膜 C反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强 D
20、人体呼出的气体参与 X 电极的反应：CO22e H 2O=CO2OH 解析：题图中左边为原电池，由原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，可以判断 N 型半导体为负极， P 型半导体为正极， A 错误。 电极 X 接原电池的负极， 为电解池的阴极， 则电极 Y 为阳极，OH 在阳极发生氧化反应，电极反应式为 4OH4e=2H 2OO2； CO2在阴极发生还原反应，电极反应式为 2CO24e 2H 2O=2CO4OH ，可以看出 OH 在阳极消耗，在阴极生成，故离子交换膜为阴离子交换膜。B 错误。电解过程中 OH 的数 目基本不变，故电解质溶液的碱性不变，C 错误。CO2在 X 电极上发生得电子
21、的还原反应， D 正确。 答案：D 二、非选择题(本题包括 5 小题，共 52 分) 17(10 分) 电解原理在化学中有广泛应用。如图所示电解池装置中装有电解液 a，X、Y 是两块电 极板，通过导线与直流电源相连。请回答下列问题： (1)若 X、Y 都是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴 酚酞试液，则电解池中 X 电极附近的现象是_，X 电极的电极反应式 为_； 电解饱和 NaCl 溶液的离子方程式是 _ _。 (2)若要在铁上镀银，电解液选用硝酸银溶液，则 X 电极材料是_，电极反应式 是_。 (3)若 Y 电极为铜锌合金，X 电极为纯铜，且电解质溶液中
22、含有足量的 Cu2 ，通电一段 时间后，假设阳极恰好完全溶解，此时阴极质量增加 7.68 g，溶液质量增加 0.03 g，则合金 中 Cu、Zn 的物质的量之比为_。 解析： (1)若 X、 Y 都是一情性电极， a 是饱和 NaCl 溶液， H 在 X 电极上放电生成氢气， 同时 X 电极附近有 OH 生成，导致溶液呈碱性，无色酚酞试液遇碱变红色，X 电极的电极 反应式为 2H 2e=H 2；电解饱和 NaCl 溶液的离子方程式是 2Cl 2H 2O= 通电 2OH H2Cl2。(2)若要在铁上镀银，电解液选用硝酸银溶液，则阳极 Y 为 Ag，阴极 X 为 Fe，X 电极的电极反应式为 Ag
23、 e=Ag。(3)Y 电极(阳极)为铜锌合金，X 电极(阴极)为 纯铜，且电解质溶液中含有足量的 Cu2 ，则 Cu2在阴疲上发生还原反应转化为铜，阴极增 加的铜的物质的量为 7.68 g 64 g mol 10.12mol，由于金属活动性：ZnCu，故阳极上 Zn 先氧化 溶解，Cu 后氧化溶解，当阳极恰好完全溶解时，溶液增加的质量为合金中锌和铜的质量差， 即 0.03 g。设合金中锌的物质的量为 x mol，则： ZnCu2 =Zn2Cu m 65 g 96 g 1 g 65x g 0.03 g 65 65x 1 0.03，解得 x0.03。设合金中铜的物质的量为 y mol，由得失电子守
24、恒可知，0.03 mol2y mol20.12 mol2，解得 y0.09。则合金中 Cu、Zn 的物质的量之比为 0.09 mol0.03 mol31。 答案： (1)产生气泡，溶液变红色 2H 2e=H 2 2Cl 2H 2O= 通电 2OH H 2Cl2 (2)Fe Ag e=Ag (3)3:1 18(10 分)充电宝基本都由聚合物锂电池作为储电单元，它本身就是一个锂电池聚合物 的存电装置，通过 IC 芯片进行电压的调控，再通过连接电源线充电或储电，然后可以将贮 存的电量释放出来。请回答下列问题： (1)某品牌充电宝属于锂钒氧化物凝胶电池，其电池总反应为 V2O5xLi 放电 充电 Li
25、xV2O5，下列说法正确的是_(填序号)。 A该充电宝充电时，锂电极与外电源的负极相连 B该充电宝的凝胶介质也可用 KOH 溶液代替 C该充电宝充电时，阴极反应式为 LixV2O5xe =V 2O5xLi D.若该充电宝放电时 转移 0.2 mol 电子，则消耗锂 1.4x g (2)另一品牌充电宝工作原理如图所示，该电池的总反应为 Li1xMnO2LixC6 放电 充电 LiMnO2C6(LixC6表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)。 K 与 N 相接时，Li 由_(填“A”或“B”，下同)极区迁移到_极区。 K 与 M 相接时，阳极的电极反应为 _。 K 与 N 相接时，负极的电极反应为
26、_。 解析：(1)A 项，放电时，锂电极是负极，锂被氧化，充电时锂电极连接外电源的负极 作阴极，化合态锂被还原为锂单质，正确。B 项，由于单质锂能与水反应，故该电池不能使 用水溶液作电解液，错误。C 项，充电时阴极上发生的是还原反应，其电极反应为 xLi xe =xLi，错误。D 项，放电反应中 Li 转化为 Li，化合价从 0 上升至1，故消耗 1 mol 金 属 Li，转移 1 mol 电子，则每转移 0.2 mol 电子，理论上消耗 0.2 mol(1.4 g)金属 Li，错误。 (2)K 与 N 相接时，充电宝给平板电脑充电，充电宝为原电池，由电源正、负极可知，A 为屯池正极，B 为电
27、池负极，负极上 LixC6失电子被氧化为 Li ，Li向正极移动，Li应由 B 极区迁移到 A 极区。K 与 M 相接时，外接电源给充电宝充电，此时 A 极为阳极，LiMnO2 失电子，其电极反应为 LiMnO2xe =Li 1xMnO2xLi 。K 与 N 相接时，Li xC6在负极 上失去电子生成 Li 和 C 6，其电极反应为 LixC6xe =C 6xLi 。 答案：(1)A (2)B A LiMnO2xe =Li 1xMnO2xLi LixC6xe =C 6xLi 19(10 分)为探究金属的腐蚀情况，某同学取一张用饱和 NaCl 溶液浸湿的石蕊试纸， 平铺在一块金属板上，按如图所示
28、的方法连接电路。 (1)若试纸为红色石蕊试纸，金属板为一锌片，B 处为一灵敏电流计，接通电路，将铅 笔芯(主要成分为石墨)放置在试纸上一段时间，发现电流计指针发生偏转，则铅笔芯与试纸 接触处的电极反应式为_， 此时铅笔芯作_极， 铅笔芯与试纸接 触处颜色_(填序号)。 a变白 b变蓝 c不变 d无法确定 (2)若金属板为一铂片，B 处为一直流电源，接通电源后，当试纸为红色石蕊试纸， 用铅笔在试纸上写字，若出现蓝色字迹，则铅笔芯与试纸接触处的电极反应式为 _；当试纸为蓝色石蕊试纸，将铅笔芯放置在试纸上一段时间后，若 接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，则铅笔芯与试纸接触处的电极反
29、 应式为_。 (3)上述(1)中的变化在本质上与钢铁的_腐蚀类似，若将(1)中的锌换成铁，写出 其总反应方程式： _。 解析：(1)该装置为原电池，锌为负极，铅笔芯为正极，正极上发生的是吸氧腐蚀型反 应，正极区溶液呈碱性，故试纸变蓝色。(2)当 B 为直流电源时，整套装置相当于电解池。 出现蓝色字迹表明铅笔为阴极，阴极上发生 H2O 得电子的反应；当出现双色同心圆时， 表明有氯气生成，铅笔芯为阳极，Cl 放电生成 Cl 2。(3)铁在中性条件下发生的是吸氧腐蚀， 生成的 Fe2 会与正极上生成的 OH结合生成 Fe(OH) 2。 答案： (1)O22H2O4e =4OH 正 b (2)2H2O
30、2e =2OHH 2 2Cl 2e=Cl 2 (3)吸氧 2FeO22HO=2Fe(OH)2 20(10 分)以甲醇为燃料的新型电池，其成本远远低于以氢气为燃料的传统燃料电池， 目前得到广泛的研究，如图甲是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意 图。请回答下列问题： (1)B 极上的电极反应式为 _ (2)若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到 11.2 L(标准 状况下)气体时，消耗甲醇的质量为_g，要使溶液复原，可向电解后的溶液中加入的 物质有_。 (3)目前已开发出用电解法制取 ClO2的新工艺。 如图乙所示，用石墨作电极，在一定条件下电廨饱和食盐水制
31、取 ClO2。若用上述甲 醇燃料电池进行电解，则电解池的电极 a 连接甲醇燃料电池的_(填“A”或“B”) 极，写出阳极上产生 ClO2的电极反应式： _。 电解一段时间，当阴极上产生的气体体积为 112 mL(标准状况下)时，停止电解，则通 过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_mol。 解析：(1)甲醇在 B 电极上失去电子转化为 CO2与 H2O，其中 O2 参与电极反应，电极 反应式为 CH3OH3O26e =CO 22H2O。 (2)阳极上收集的气体是 O2， 当其体积为 11.2 L(标准状况下)时，电路中转移的电子为 2 mol，结合甲醇放电的电极反应式易求出需要消耗 的甲醇为 2
32、 mol1 632 g mol 110.67 g；由于电解 CuSO 4溶寝时有 H 生成，且有 Cu、O 2 脱离溶液体系，故可加入 CuO 或 CuCO，使溶液复原。(3)由图中 Na 的移动方向知 a 电 极是阳极，它应连接电源的正极(A 极)，电池工作时 Cl 失去电子转化为 ClO 2，相应的电极 反应式为 2H2OCl 5e=ClO 24H ；阴极反应式为 2H 2O2e =H 22OH ， 阴极上生成 0.005 mol 氢气时，产生 0.01 mol OH ，由电中性原理知通过阳离子交换膜的阳 离子应该为 0.01 mol。 答案： (1)CH3OH3O2 6e=CO 22H2
33、O (2)10.67 CuO 或 CuCO3 (3)A 2H2OCl 5e=ClO 24H 0.01 21(12 分)在实验室模拟工业上以黄铜矿矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所 示： .将黄铜矿精矿(主要受成分 CuFeS2，含有少量 CaO、MgO、Al2O3)粉碎。 .采用如下装置进行电化学浸出实验。 将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，匀速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加 入少量催化剂。 .一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应： 2RH(有机相)Cu2 (水相) R2Cu(有机相)2H (水相) 分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使 Cu2
34、得以再生。 .电解硫酸铜溶液制得金属铜。 (1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应： CuFeS24H =Cu2Fe22H 2S 2Fe3 H 2S=2Fe 2S2H 阳极区硫酸铁的主要作用是 _。 电解过程中，阳极区 Fe3 的浓度基本保持不变，原因是 _ _( 填 离子方程式)。 (2)若在实验室进行步骤，分离有机相和水相的主要实验仪器是_；加入有 机萃取剂的目的是_。 (3)步骤，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2 得以再生的原理是 _ _。 (4)步骤，若电解 200 mL 0.5 mol L 1 的 CuSO4溶液，生成铜 3.2 g，此时溶液中离子 浓度由大到小的顺
35、序是_。(忽略电解前后溶液体积的变化) 解析：(1)由发生的反应可知，Fe3 氧化吸收硫化氢气体，防止环境污染Fe2被还原 为 Fe2 ，Fe2在阳极放电 Fe2e=Fe3，又生成 Fe2，电解过程中，阳极区 Fe3的浓度 基本保持不变。(2)有机相和水相不互溶，分离有机相和水相通常利用分液的方法，使用的 主要仪器为分液漏斗；加入有机萃取刑的目的是富集 Cu2 ，并使 Cu2与其他金属阳离子分 离。(3)向有机相中加入一定浓度的硫酸，增大 H 浓度，使平衡 2RH(有机相)Cu2(水 相)R2Cu(有机相)2H (水相)逆向移动， Cu2进入水相得以再生。(4)电解 CuSO 4溶液的 离子方
36、程式为 2Cu2 2H 2O= 电解 2Cu4H O 2，200 mL 0.5 mol L 1 的 CuSO4溶液中， n(CuSO4)0.2 L0.5 mol L 10.1 mol；生成铜 3.2 g，物质的量为 3.2 g 64 g mol 10.05 mo，故 电解过程中，消耗 Cu2 0.05 mol，生成 0.1 mol H，由于溶液中 Cu2水解和 H 2O 的电离， 故 n(H )0.1 mol、n(Cu2)c(SO2 4)c(Cu 2c(OH)。 答案： (1)吸收硫化氧气体，防止环境污染 Fe2 e=Fe3 (2)分液漏斗 富集 Cu2 ，并使 Cu2与其他金属阳离子分离 (3)增大 H 浓度，使平衡 2RH(有机相)Cu2(水相) R2Cu(有机相)2H (水相)逆向 移动，Cu2 进入水相得以再生 (4)c(H )c(SO2 4)c(Cu 2)c(OH)
