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1、2009 届竞赛辅导 2006-12-271化学竞赛辅导电化学 班级_姓名_ _1固体电解质是具有与强电解质水溶液的导电性相当的一类无机固体。这类固体通过其中的离子迁移进行电荷传递，因此又称为固体离子导体。AgI 晶体就是一个很好的固体离子导体，导电时迁移的物种全是 Ag+。利用 AgI 晶体可以制成电化学气敏传感器，下图是一种测定 O2 含量的气体传感器示意图。被分析的 O2 可以通过聚四氟乙烯薄膜，由电池电动势变化可以得知 O2 的含量。（1 ）写出 AlI3 与 O2 的化学反应方程式 。（2 ）传感器中发生的电极反应和电池反应。正极： ；负极 ；电池反应： 。为什么电池电动势变化可以得
2、知 O2 的含量？ （3 ）请设计一个简便的电化学实验。证明 AgI 晶体导电的是 Ag+ 而非 I 离子导电，画出实验装置图、写出实验结果并对结果进行说明。2将铝件与另一种材料作电极，以某种溶液作电解液进行电解，通电后在铝件与电解液的接触面上逐渐形成一层 Al(OH)3 薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量使 Al(OH)3 分解，从而在铝件表面形成一层较厚的氧化膜。某校研究性学习小组根据上述原理，以铝件和铁棒为电极，一定浓度的 NaHCO3 溶液为电解液进行实验。（1）铝件是_极，铁棒是_ 极（2 ）铝件表面形成氢氧化铝薄膜的电极反应式为： （3）电解过程中，必须使电解
3、液 pH 保持相对稳定（不能太大，也不能太小）的原因是（用离子方程式表示）太大，则 太小，则_（4 ）用 NaHCO3 溶液为电解液，会减缓阴极区溶液 pH 的增大，能说明这一原理的离子方程式为 。3下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐，中央为电池，电解质通过泵不断在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过；放电前，被膜隔开的电解质为 Na2S2 和NaBr3，放电后，分别变为 Na2S4 和 NaBr。（1 ）左、右储罐中的电解质分别为：左_，右_ _。（2 ）写出电池充电时，阳极和阴极的电极反应式。阳极： ，
4、阴极： 。2009 届竞赛辅导 2006-12-272（3 ）写出电池充、放电的反应方程式 。（4 ）指出在充电过程中钠离子通过膜的流向： 。4气态废弃物中的硫化氢可用下法转化为可利用的硫：配制一份电解质溶液，主要成分为: K4Fe(CN)6 (200g/L)和 KHCO3 (60g/L)；通电电解，控制电解池的电流密度和槽电压，通入 H2S 气体。写出相应的反应式。已知： (Fe(CN)63 /Fe(CN)64 )= 0.35 V ; KHCO3 溶液中的 (H+/H2) 0.5 V ; (S/S2-) 0.3 V阳极反应： 阴极反应： 涉及硫化氢转化为硫的总反应： 5由实验得知，用电解法将
5、电解液中的金属离子还原为金属单质时，电极所通过的电量 Q 正比于金属的物质的量 n 和金属离子化合价a 的乘积，其比例系数 F 是一个恒量，称为法拉第常数，它与金属的种类无关。已知：阿伏加德罗常数 NA6.02310 23mol1 ；电子电量：e1.6010 19 C；Cu 的原子量：6410 3 kgmol1 。（1 ）试求出法拉第常数 F（电量以库仑为单位，保留三位有效数字）。（2 ）用电镀的方法在半径为 R 的铜球壳表面均匀镀上很薄的银层，在电镀槽中铜球是 （阳极还是阴极）？另一电极是 材料。若电流强度为 I，通过时间为 t，银的相对原子质量为 A，银的密度为 ，求镀层的厚度 d。（3
6、）金属铜的理想堆积模型为面心立方紧密堆积，右图为金属铜晶胞，设它的边长为 acm。将涂黑了的 Cu 原子连接起来构成的面在晶体学中称为（1，1，1）面，求（1，1，1）面所截得的 Cu 占整个（1，1，1）面面积的百分率。（4 ）在 1 个盛有 CuSO4 溶液的电解槽内电镀铜，其中阴极经过特殊处理，只有 1 个（1，1，1）面暴露在电解质溶液中，其余各面均被保护。假设此面面积为 bcm2，电镀时电流恒为 I。Cu 2 在此面上做恒速率均匀沉积，tmin 后，有一层 Cu 原子恰好在阴极上沉积完毕，求这是已沉积的第几层 Cu 原子?6在一个放有多孔隔板容器中，被隔开的一部分盛放的是质量相等的两
7、种氯化物混合物的水溶液（底部放一薄石墨层），另一部分盛放的是氯化锌的水溶液（底部放一薄锌片）。这两个薄片可以与在其上析出的沉淀一起称量。将溶液搅拌，用导线将两薄片相连。两者随时间的变化（按称量好递增的次序）列于下表；电极片质量的变化 M（g ）称 量 编 号石 墨(增量) 锌(减量)实验前 000 0001 000 0202 000 0403 049 0562009 届竞赛辅导 2006-12-2734 074 0645 147 0886 130 1047 121 1138 095 1379 095 137（1 ）解析实验结果，写出化学反应方程式。（2 ）在容器的第一部分中盛放的是哪两种金属的
8、氯化物？实验前它们的质量是多少？1（1 ） 4AlI3+3O2=6I2+2Al2O3（2 ）正极：I 2+2e-+2Ag+=2AgI 负极：Ag=Ag +e- 电池反应：I 2+2Ag=2AgIE 的变化由 I2 的变化量引起，而 I2 的变化量由 O2 所致。（3 ）阳极：Ag=Ag +e- ，电极变细阴极：Ag +e-=Ag ，电极变粗若 Ag+导电， AgI 密度均匀；若 I-导电，AgI 密度不均匀，阳极区密度变大。2（1 ）阳极 阴极（2 ） Al-3e-+3HCO3-=Al(OH)3+3CO2（3 ）太大，Al 2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 太小，Al 2O3+6H+=2
9、Al3+3H2O（4 ） HCO3-+OH-=CO32-+H2O3.（1 ）左 ：NaBr 3/NaBr 右： Na2S2/Na2S4（2 ）阳极：3NaBr 2e- = NaBr3 + 2Na+ 阴极：Na 2S4+2Na+2e-=2Na2S2 （3 ）2Na2 NaBr3Na2S4+ NaBr3放 电充 电（4 ） Na+ 的流向为从左到右2009 届竞赛辅导 2006-12-2744.阳极反应：Fe(CN) 64e - =Fe(CN)63阴极反应：2HCO 3 +2 e- =2CO32 +H2涉及硫化氢转化为硫的总反应：Fe(CN) 63+2CO32 +H2S=Fe(CN)64+2HCO
10、3 +S5.（1 ） F=NAq=9.6368104（2 ）阴极为铜，阳极为银，V=4/3 （R+d） 3 R3= 4/3R 3+d3+3 R2d+3 Rd2R 3 4R 2d（当 d0 时）d=ItA/4R 2Fp（3 ）设 Cu 原子半径为 r，r a/4，一个（1，1，1 ）面上有 1/231/632 个 Cu 原子。S Cu2r 2a 2/4，S 总 a2/2，S Cu/S2 3总 /690.7 。（4 ）阴极面上一层 Cu 的物质的量为： 2 ；/3abAN1ab24沉积的 Cu 原子的物质的量是： ，FIt60层数： ANabFIt23/40btA1526.电极片质量的变化 M（g
11、 ）称 量 编 号 石墨 (增量) 分析 锌 (减量)实验前 000 0001 000 0202 000还原产物溶于水，可能为Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2 0403 049 0564 074金属氯化物被还原生成不溶性的氯化物或金属单质 m(C)/m(Zn)65/2=.100, 102 , 99.5与 Cl 的差值为：64.5 ，66.5，64故为 Cu0645 147 0886 130 1047 121 1138 095不溶物中部分组成转入溶液，上述析出物不是金属，而是该金属的低价氯化物。每转移 1mol 电子，石墨电极质量的改变量分别为： m(C)/m(Zn)65/2=.34.7,36.3,35相当于 Cl-进入溶液。Cu2+2Cl-+e-=CuCl+Cl -CuCl+e-=Cu+Cl-1379 095 13712 次，RCl xRCl y 所得的电子数等于 Zn 所失的电子38 次，CuCl 2Cu ，所得的电子数等于 Zn 所失的电子两者相比：n(CuCl2)2 n(RCl x )(xy) = 0.972/65.40.40 2/65.1解得为 FeCl3m(FeCl3)= m(CuCl2)=1.99 g
