电化学有关题选1.(1998全国)100.0g无水氢氧化钾溶于100.0g水.在T温度下电解该溶液,电流强度I=6.00安培,电解时间10.00小时.电解结束温度重新调至T,分离析出的KOH·2H2O固体后,测得剩余溶液的总质量为164.8g.已知不同温度下每100g溶液中无水氢氧化钾的质量为:
温度/℃
0
10
20
30
KOH/g
49.2
50.8
52.8
55.8
求温度T,给出计算过程,最后计算结果只要求两位有效数字.
注:法拉第常数F = 9.65×104 C/mol,相对原子质量:
K 39.1 O16.0 H 1.01
【评析】
(1)过去我们总觉得我国中学生比国际中学生平均计算能力高,另一方面,我们又主张不要在中学化学里过多搞计算,以失去其他课程不能代替的中学化学课程自身的功能,如从宏观与微观两个层次上的思考,带有创造性发展魅力的化学符号体系,从观察到实验而后进行逻辑推理与丰富想象结合的思考,等等,因而多年赛题没有计算题.然而考察近年我国国际竞赛选手的计算能力,发现竟有明显下降趋势,他们常因"低级错误"而丢分——如代错了数,不会列算式,不懂得计算前先找出最佳路线,不懂得有效数字的意义,写数字时发生笔误,甚至不会用计算器,等等——因而决定在今年初赛里适当地增加一些化学计算.
(2)本题涉及的计算的第一部分属于中学化学水平中难度最大的计算之一——带结晶水的溶解度计算,而这个溶解度计算又是与中学物理学中的电量计算结合的,更增加了试题的综合程度.可能有些选手一开始会感到无从下手.解题的第一个突破口是:电解过程哪种物质被分解了 选手应当得出水被电解的结论.这被认为是中学化学的知识.那么,有多少水被分解了呢 这需要会计算总共消耗了多少电量.这属于中学物理学中的基本知识(法拉第常数在中学化学里不要求):
10.00小时6.00安培总共提供电量Q=It=216×103C相当于2.24mol电子每电解1mol水需电子2个, 故有1.12mol水,即20.1g水被电解.
(3)从剩余溶液的总质量(200g-164.8g)知,有35.2g物质离开溶液,其中有20.1g水被电解,由此可得出结晶的KOH·2H2O的质量为15.1g结晶的KOH的质量为(15.1g/92.10g/mol)·M(KOH)=9.2g结晶水的质量为(15.1g/92.10g/mol)×2M(H2O)=5.9g剩余的溶液的质量分数浓度为m(KOH)/[m(H2O)+m(KOH)]=55.1%(多保留1位有效数字).
(4)试题的最终要求是计算电解槽的温度.根据上面的计算结果,每100g溶液里有55.1g KOH,利用试题给出的数据(表),得知T应在20～30oC之间.这是不是就是答案呢 应该说,能够得到这个温度范围就可以给分.但本题问的是温度而不是温度范围,因此只有求出温度才完全符合要求.求算的方法是:设此期间溶解度与温度呈线性关系,则
T=[273+20+(55.1-52.8)/(55.8-52.8)×10] K=301K(答:28℃)
2. (1995四川)有一块10×10cm2的金属片,需要在金属片两面镀上一层0.005 cm 厚的镍,现以硫酸镍溶液为电镀液,已知镍的密度为8.9g/cm3,若此时电流强度为2.0A,问至少需要多少时间才能镀上0.005cm厚的镍层 (已知镍的相对原子质量为58.70)
答案:在阴极上的电极反应:Ni2++2e-=Ni
镍镀层的体积 V=2×10cm×l0cm×0.005cm=1.0cm3
已知 d(Ni)=8.9g/cm3;I=2.0A;F=9.65×104C/mol;M(Ni)=58.70g/cm3
由电解定律得:×2=
t= = =14631s
3. (1986年全国青年化学竞赛试题) 电解法处理含Cr(Ⅵ)废水(pH=4~6,含Cr(Ⅵ) 25~150mg/L)的一种方法是:往废水里加入适量NaCl(1~2g/L),以铁为电极进行电解,同时鼓人空气,经过一段时间后,废水中含Cr量降到可排放的标准.
①加适量NaCl是为了 ;鼓人空气目的是在于 ;
②除Cr过程中发生的主要反应方程式为:
Ⅰ.电极反应: ,
Ⅱ.溶液中的反应 ,
, .
答案:①增大电导;起搅拌作用.
②ⅠFe-2e-=Fe2+; 2H++2e-=H2

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