溶氧分析仪能连续、自动测量水中微量的溶解氧含量,可用于工业锅炉用水,实验室制备除氧水等方面。溶氧分析仪的核心部件是氧传感器,传感器中银做阳极,金做阴极,二电极之
题型:不详难度:来源:
溶氧分析仪能连续、自动测量水中微量的溶解氧含量,可用于工业锅炉用水,实验室制备除氧水等方面。溶氧分析仪的核心部件是氧传感器,传感器中银做阳极,金做阴极,二电极之间连接一稳定的直流电源,以氯化钾溶液为电解质溶液,电解质溶液与取样水之间有一层氧气可以透过的薄膜,测量金电极上产生的还原电流的大小得出氧气的含量。 ⑴ 试写出溶氧分析仪的有关电极反应式 阴极_______________________________,阳极____________________________________ ⑵ 请从你写的电极反应式推测影响氧传感器的性能的因素可能有哪些? 在高温下高炉中氧含量的测定可用氧化锆(ZrO2)氧传感器来测定,在氧化锆中加入MgO,Y2O3等立方晶系的氧化物后,在600℃以上高温时成为氧的快离子导体。其导电性能主要源于掺杂晶体中的氧离子空位。下图为氧化锆固体电解质的导电原理。
⑶ 写出高氧侧和低氧侧的电极反应式 高氧侧______________________________,低氧侧________________________________ ⑷ 若某掺杂电极Y2O3的ZrO2晶体中氧离子空位数为3.01×1020个,则理论上掺杂的Y2O3质量为多少克? |
答案
⑴ 阴极反应O2 + 2H2O + 4e ="=" 4OH- 阳极反应Ag– e- + Cl- ="=" AgCl (2分,各1分) ⑵ pH值,H2S的浓度,重金属离子(写出二个即可) (2分) ⑶ O2+ 4e - ="==" 2O2- , 2O2-— 4e- ="==" O2 (2分,各1分) ⑷ 每掺杂1molY2O3得到的氧离子空位为1mol, 计算得Y2O3质量为: (3.01X1020/NA)´M Y2O3 =1.13´10-1g (三位有效数字)(2分) |
解析
⑴此问中,一个关键问题是要判断该电化学装置的类型。虽然题中各种描述,该装置是电解池,但是从测量原理等方面来看,这却是一个原电池装置。该装置利用原电池产生的电流对稳定直流电的抵消作用,来测量电流强度,进而确定O2的浓度。因此,在正极,O2+ 2H2O + 4e ="=" 4OH-,由于O2的浓度不一样,影响了该电对的电极电势。负极Ag失电子,并与Cl-形成沉淀。 ⑵影响氧传感器的因素就是影响⑴中两个电极电极电势大小的因素。正极的电势与溶液pH有关,负极由于Ag(Ⅰ)的存在形式会影响到该电极的电极电势,因此影响Ag(Ⅰ)存在形式的因素都会对氧传感器的性能产生影响。 ⑶根据题意,该固体电解质中载荷离子为O2-,因此与恒定电流正极相连一侧,即高氧侧,失去电子,产生还原电流,因此电极反应式为:O2+ 4e - ="==" 2O2- 。另一侧O2-得电子生成O2。 ⑷氧离子空位的物质的量为3.01×1020/6.02×1023=5.00×10-4(mol),每一个Y3+置换一个Zr4+,正电荷减小1,因此根据电荷守恒原理n(Y)=2n(Y2O3) =5.00×10-4×2 mol,得n(Y2O3)=5.00×10-4 mol,从而求得其摩尔质量。 |
举一反三
在如图所示的8个装置中,属于原电池的是( )
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下列有关原电池叙述正确的是( )A.原电池是将化学能转变成电能的装置 | B.在原电池中失去电子的一极是阴极 | C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 | D.原电池的负极发生的是还原反应 |
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某一同学根据离子反应方程式2Fe3++Fe====3Fe2+来设计原电池。下列设计方案中可行的是( )A.电极材料为铁和锌,电解质溶液为FeCl3溶液 | B.电极材料为铁和铜,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 | C.电极材料为铁和石墨,电解质溶液为FeCl2溶液 | D.电极材料为石墨,电解质溶液为FeCl3溶液 |
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分别用A、B、C、D四块金属片做如图所示实验,实验数据如下:
金属片
| 电子流动方向
| 电压表读数
| A
| Cu←A
| +0.67
| B
| Cu→B
| -0.71
| C
| Cu←C
| +1.35
| D
| Cu←D
| +0.30
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已知:构成两电极的金属活动性相差越大,电压表读数越大。请依据表中数据判断: (1)_________金属可能是最强的还原剂。 (2)_________金属一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。 (3)若滤纸不用盐溶液浸润而改用NaOH溶液浸润,则在滤纸上能看到有蓝色沉淀析出的是_________(填字母)。金属对应的原电池的电极反应为:负极: _________,正极: _________。 |
一种新型燃料电池,是用两根金属铂做电极插入KOH溶液中,然后向两极上分别通入H2和O2,下解说法不正确的是( )A.通入H2的电极为负极 | B.通入O2的一极电极反应为4H2O+O2+8e=8OH- | C.随着放电的进行,负极附近pH上升 | D.标准状况下通入5.6LO2完全反应后有1mol电子转移 |
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