高中 | 电解池原理 题目答案及解析

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选修四

第四章 电化学基础

第三节 电解池

电解池原理

某电化学制冷系统的装置如图所示。${{\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{3+}}$${{\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{2+}}$在电极上发生相互转化,伴随着热量的吸收或释放,经由泵推动电解质溶液的循环流动$\left( ①\to ②\to③ \to ④\to ① \right)$实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热,其他区域绝热。下列描述错误的是$(\quad\ \ \ \ )$

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阴极反应为${{\\left[ \\text{Fe}{{\\left( {{\\text{H}}_{2}}\\text{O} \\right)}_{6}} \\right]}^{3+}}+{{\\text{e}}^{-}}={{\\left[ \\text{Fe}{{\\left( {{\\text{H}}_{2}}\\text{O} \\right)}_{6}} \\right]}^{2+}}$

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已知②处的电解液温度比①处的低,可推断${{\\left[ \\text{Fe}{{\\left( {{\\text{H}}_{2}}\\text{O} \\right)}_{6}} \\right]}^{2+}}$${{\\left[ \\text{Fe}{{\\left( {{\\text{H}}_{2}}\\text{O} \\right)}_{6}} \\right]}^{3+}}$稳定

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多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换

","

已知电子转移过程非常快,物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后${{\\left[ \\text{Fe}{{\\left( {{\\text{H}}_{2}}\\text{O} \\right)}_{6}} \\right]}^{2+}}$${{\\left[ \\text{Fe}{{\\left( {{\\text{H}}_{2}}\\text{O} \\right)}_{6}} \\right]}^{3+}}$离子结构的改变

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[["B"]]

由图可知,左侧电极发生反应$\rm {{\left[ Fe{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{2+}}-{{\text{e}}^{-}}={{\left[ Fe{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{3+}}$,则左侧为阳极,右侧电极反应为$\rm {{\left[ Fe{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{3+}}+{{\text{e}}^{-}}={{\left[ Fe{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{2+}}$,则右侧电极为阴极,据此解答。

$\rm A$.由分析可知,阴极反应为$\rm {{\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{3+}}+{{\text{e}}^{-}}={{\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{2+}}$$\rm A$正确;

$\rm B$.已知②处的电解液温度比①处的低,则可推断$\rm {{\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{3+}}+{{\text{e}}^{-}}={{\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{2+}}$是吸热反应,无法推断$\rm {{\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{3+}}$$\rm {{\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{2+}}$的稳定性,$\rm B$错误;

$\rm C$.多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流,可阻止热交换,$\rm C$正确;

$\rm D$.题干明确指出电子转移过程非常快,物质结构来不及改变。这意味着电子转移$\rm ($即氧化还原反应$\rm )$本身不会直接导致结构变化,热效应实际上来源于电子转移完成后,新生成的离子:$\rm {{\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{2+}}$$\rm {{\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)}_{6}} \right]}^{3+}}$因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化,$\rm D$正确;

故选:$\rm B$

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