天津市2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題十一 電化學(xué)教師用書.docx

專題十一電化學(xué)挖命題【考情探究】考點(diǎn)內(nèi)容解讀5年考情預(yù)測熱度考題示例難度關(guān)聯(lián)考點(diǎn)原電池工作原理及應(yīng)用1.通過化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化,認(rèn)識(shí)常見的能量轉(zhuǎn)化形式及其重要應(yīng)用。2.了解原電池在實(shí)際中的應(yīng)用。3.理解原電池的工作原理并正確書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2018天津理綜,10(3)2016天津理綜,10(1)2015天津理綜,42014天津理綜,6中化學(xué)反應(yīng)與能量、氧化還原反應(yīng)電解原理及應(yīng)用1.通過化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化,認(rèn)識(shí)常見的能量轉(zhuǎn)化形式及其重要應(yīng)用。2.理解電解池的工作原理并正確書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。3.了解電解池在實(shí)際中的應(yīng)用。2017天津理綜,3、7(4)2016天津理綜,10(5)2015天津理綜,9(4)中氧化還原反應(yīng)金屬的腐蝕與防護(hù)1.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。2.了解金屬腐蝕的危害和金屬的防護(hù)措施。2018天津理綜,32016天津理綜,32014天津理綜,1易分析解讀電化學(xué)是高考命題的熱點(diǎn),其中原電池與電解池的工作原理、新型電池的分析及應(yīng)用、金屬的腐蝕與防護(hù)、電解產(chǎn)物的判斷與計(jì)算、電極的判斷與電極反應(yīng)式的書寫等內(nèi)容是考查的重點(diǎn)?？疾榭忌目茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的素養(yǎng)?！菊骖}典例】破考點(diǎn)【考點(diǎn)集訓(xùn)】考點(diǎn)一原電池工作原理及應(yīng)用1.一種以石墨和過渡金屬氧化物作電極材料、以固態(tài)有機(jī)高聚物作電解質(zhì)溶劑的鋰離子電池的工作原理如圖1所示,圖2是合成有機(jī)高聚物的單體的結(jié)構(gòu)簡式。下列說法中正確的是()圖1圖2A.放電時(shí),外電路電子由過渡金屬氧化物電極流向石墨電極B.充電時(shí),石墨電極作陽極,過渡金屬氧化物作陰極C.圖2所示的兩種單體可通過縮聚反應(yīng)生成有機(jī)高聚物溶劑D.有機(jī)高聚物溶劑分子中含醚鍵和酯基答案D2.研究小組進(jìn)行如下表所示的原電池實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)編號(hào)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象連接裝置5分鐘后,靈敏電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn),兩側(cè)銅片表面均無明顯現(xiàn)象左側(cè)鐵片表面持續(xù)產(chǎn)生氣泡,連接裝置5分鐘后,靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn),右側(cè)鐵片表面無明顯現(xiàn)象下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述中,正確的是()A.兩裝置的鹽橋中,陽離子均向右側(cè)移動(dòng)B.實(shí)驗(yàn)中,左側(cè)的銅被腐蝕C.實(shí)驗(yàn)中,左側(cè)電極的電極反應(yīng)式為2H+2e- H2D.實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)中,均有O2得電子的反應(yīng)發(fā)生答案D3.下圖所示為鋅銅原電池。下列敘述中正確的是()A.鹽橋的作用是傳導(dǎo)離子B.外電路電子由銅片流向鋅片C.鋅片上的電極反應(yīng)式為Zn2+2e- ZnD.外電路中有0.2 mol電子通過時(shí),銅片表面增重約3.2 g答案A考點(diǎn)二電解原理及應(yīng)用1.垃圾滲濾液中含有大量的氨氮物質(zhì)(用NH3表示)和氯化物,把垃圾滲濾液加入如圖所示的電解池(電極為惰性材料)中進(jìn)行凈化。該凈化過程分兩步:第一步電解產(chǎn)生氧化劑,第二步氧化劑氧化氨氮物質(zhì)生成N2。關(guān)于該過程,下列說法正確的是()A.A電極上發(fā)生還原反應(yīng)B.B電極為電子的流出極C.產(chǎn)生的氧化劑為O2D.第二步的反應(yīng)為3Cl2+2NH3 N2+6HCl答案D2.電解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的裝置如下圖所示。下列說法中不正確的是()A.陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A是H2B.溶液中Na+由陽極室向陰極室遷移C.陽極OH-放電,H+濃度增大,CO32-轉(zhuǎn)化為HCO3-D.物質(zhì)B是NaCl,其作用是增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性答案D3.高鐵酸鈉(Na2FeO4)是具有紫色光澤的粉末,是一種高效綠色強(qiáng)氧化劑,堿性條件下穩(wěn)定,可用于廢水和生活用水的處理。實(shí)驗(yàn)室以石墨和鐵釘為電極,以不同濃度的NaOH溶液為電解質(zhì)溶液,控制一定電壓電解制備高鐵酸鈉,電解裝置和現(xiàn)象如下:c(NaOH)陰極現(xiàn)象陽極現(xiàn)象1 molL-1產(chǎn)生無色氣體產(chǎn)生無色氣體,10 min內(nèi)溶液顏色無明顯變化10 molL-1產(chǎn)生大量無色氣體產(chǎn)生大量無色氣體,3 min后溶液變?yōu)闇\紫紅色,隨后逐漸加深15 molL-1產(chǎn)生大量無色氣體產(chǎn)生大量無色氣體,1 min后溶液變?yōu)闇\紫紅色,隨后逐漸加深下列說法中不正確的是()A.a為鐵釘,b為石墨B.陰極主要發(fā)生反應(yīng):2H2O+2e- H2+2OH-C.高濃度的NaOH溶液,有利于發(fā)生Fe-6e-+8OH- FeO42-+4H2OD.制備Na2FeO4時(shí),若用飽和NaCl溶液,可有效避免陽極產(chǎn)生氣體答案D考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)1.全世界每年因生銹損失的鋼鐵,約占世界年產(chǎn)量的四分之一。一種鋼鐵銹蝕原理示意圖如下,下列說法中不正確的是()鐵銹蝕中的電化學(xué)過程A.缺氧區(qū):Fe-2e- Fe2+B.富氧區(qū):O2+2H2O+4e- 4OH-C.Fe失去的電子通過電解質(zhì)溶液傳遞給O2D.隔絕氧氣或電解質(zhì)溶液均可有效防止鐵生銹答案C2.利用如下實(shí)驗(yàn)探究鐵釘在不同溶液中的吸氧腐蝕。實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)編號(hào)浸泡液pH氧氣濃度隨時(shí)間的變化1.0 mol/L NH4Cl50.5 mol/L(NH4)2SO451.0 mol/L NaCl70.5 mol/L Na2SO47下列說法不正確的是()A.上述正極反應(yīng)均為O2+4e-+2H2O 4OH-B.在不同溶液中,Cl-是影響吸氧腐蝕速率的主要因素C.向?qū)嶒?yàn)中加入少量(NH4)2SO4固體,吸氧腐蝕速率加快D.在300 min內(nèi),鐵釘在酸性溶液中的平均吸氧腐蝕速率大于中性溶液中的平均吸氧腐蝕速率答案B3.生鐵在pH=2和pH=4的鹽酸中發(fā)生腐蝕。在密閉容器中,用壓強(qiáng)傳感器記錄該過程的壓強(qiáng)變化,如下圖所示。下列說法中不正確的是()A.兩容器中負(fù)極反應(yīng)均為Fe-2e- Fe2+B.曲線a記錄的是pH=2的鹽酸中壓強(qiáng)的變化C.曲線b記錄的容器中正極反應(yīng)是O2+4e-+2H2O 4OH-D.在弱酸性溶液中,生鐵能發(fā)生吸氧腐蝕答案C煉技法【方法集訓(xùn)】方法1原電池正、負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫1.一種鋰銅可充電電池,工作原理如圖所示。在該電池中,非水系電解液和水系電解液被鋰離子固體電解質(zhì)陶瓷片(LISICON)隔開。下列說法中不正確的是()A.陶瓷片允許Li+通過,不允許水分子通過B.放電時(shí),N為電池的正極C.充電時(shí),陰極反應(yīng)為Li+e- LiD.充電時(shí),接線柱A應(yīng)與外接電源的正極相連答案D2.根據(jù)圖示,下列判斷正確的是()A.電子從Zn極流出,流入Fe極,經(jīng)鹽橋回到Zn極B.燒杯b中發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn-2e- Zn2+C.燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為O2+4H+4e- 2H2O,溶液pH降低D.向燒杯a中加入少量K3Fe(CN)6溶液,有藍(lán)色沉淀生成答案B3.科學(xué)家研制出了一種新型的鋰空氣電池,其工作原理如圖所示。關(guān)于該電池的說法中不正確的是()A.回收水性電解液可制取鋰B.可將有機(jī)電解液改為水溶液C.正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O 4OH-D.電池總反應(yīng)方程式為4Li+O2+2H2O 4LiOH答案B方法2電解池中陰、陽極的判斷與電極反應(yīng)式的書寫1.如圖是模擬工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置圖,下列敘述正確的是()A.a為電源的正極B.通電一段時(shí)間后,石墨電極附近溶液先變紅C.Fe電極的電極反應(yīng):4OH-4e- 2H2O+O2D.電解飽和食鹽水的總反應(yīng):2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2答案D2.某興趣小組為了分析電解硝酸溶液時(shí)放電的離子,設(shè)計(jì)了如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(石墨電極)。電解過程中,X極產(chǎn)生了紅棕色氣體,則下列說法中不合理的是()A.a極為負(fù)極,b極為正極B.電解時(shí),Y極附近溶液pH降低C.相同條件下,陰、陽兩極產(chǎn)生的氣體體積比是21D.X極的電極反應(yīng)式是2H+NO3-+e- NO2+H2O答案C過專題【五年高考】考點(diǎn)一原電池工作原理及應(yīng)用A組自主命題天津卷題組1.(2015天津理綜,4,6分)鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關(guān)敘述正確的是()A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作一段時(shí)間后,甲池的c(SO42-)減小C.電池工作一段時(shí)間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng),保持溶液中電荷平衡答案C2.(2014天津理綜,6,6分)已知:鋰離子電池的總反應(yīng)為:LixC+Li1-xCoO2 C+LiCoO2鋰硫電池的總反應(yīng)為:2Li+S Li2S有關(guān)上述兩種電池說法正確的是()A.鋰離子電池放電時(shí),Li+向負(fù)極遷移B.鋰硫電池充電時(shí),鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)C.理論上兩種電池的比能量相同D.如圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電答案B3.(2016天津理綜,10,節(jié)選)氫能是發(fā)展中的新能源,它的利用包括氫的制備、儲(chǔ)存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉栴}:(1)與汽油相比,氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是(至少答出兩點(diǎn))。但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池,寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式:。答案(1)污染小可再生來源廣資源豐富燃燒熱值高(任寫其中2個(gè))H2+2OH-2e- 2H2OB組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組4.(2018北京理綜,12,6分)驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法,實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說法不正確的是()A.對(duì)比,可以判定Zn保護(hù)了FeB.對(duì)比,K3Fe(CN)6可能將Fe氧化C.驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用的方法D.將Zn換成Cu,用的方法可判斷Fe比Cu活潑答案D5.(2018課標(biāo),11,6分)一種可充電鋰空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí),O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是() A.放電時(shí),多孔碳材料電極為負(fù)極B.放電時(shí),外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時(shí),電池總反應(yīng)為Li2O2-x 2Li+(1-x2)O2答案D6.(2016課標(biāo),11,6分)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e- Mg2+B.正極反應(yīng)式為Ag+e- AgC.電池放電時(shí)Cl-由正極向負(fù)極遷移D.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2O Mg(OH)2+H2答案B7.(2016課標(biāo),11,6分)鋅空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH)42-。下列說法正確的是()A.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動(dòng)B.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小C.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:Zn+4OH-2e- Zn(OH)42-D.放電時(shí),電路中通過2 mol電子,消耗氧氣22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)答案C8.(2015課標(biāo),11,6分)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是()A.正極反應(yīng)中有CO2生成B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O答案A9.(2018海南單科,8,4分)一種鎂氧電池如圖所示,電極材料為金屬鎂和吸附氧氣的活性炭,電解液為KOH濃溶液。下列說法錯(cuò)誤的是()A.電池總反應(yīng)式為:2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2B.正極反應(yīng)式:Mg-e- Mg2+C.活性炭可以加快O2在負(fù)極上的反應(yīng)速率D.電子的移動(dòng)方向由a經(jīng)外電路到b答案C10.(2014課標(biāo),12,6分)2013年3月我國科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.a為電池的正極B.電池充電反應(yīng)為LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLiC.放電時(shí),a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化D.放電時(shí),溶液中Li+從b向a遷移答案C11.(2017課標(biāo),11,6分)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為:16Li+xS8 8Li2Sx(2x8)。下列說法錯(cuò)誤的是()A.電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li+2e- 3Li2S4B.電池工作時(shí),外電路中流過0.02 mol電子,負(fù)極材料減重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D.電池充電時(shí)間越長,電池中Li2S2的量越多答案D12.(2015課標(biāo),26,14分)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池可得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:溶解度/(g/100 g水)溫度/化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39回答下列問題:(1)該電池的正極反應(yīng)式為,電池反應(yīng)的離子方程式為。(2)維持電流強(qiáng)度為0.5 A,電池工作5分鐘,理論上消耗鋅g。(已知F=96 500 Cmol-1)(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通過分離回收;濾渣的主要成分是MnO2、和,欲從中得到較純的MnO2,最簡便的方法為,其原理是。(4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO47H2O的過程中,需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,鐵變?yōu)?加堿調(diào)節(jié)至pH為時(shí),鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于110-5 molL-1時(shí),即可認(rèn)為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為時(shí),鋅開始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1 molL-1)。若上述過程不加H2O2后果是,原因是。答案(1)MnO2+H+e- MnOOH2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)注:式中Zn2+可寫為Zn(NH3)42+、Zn(NH3)2Cl2等,H+可寫為NH4+(2)0.05(2分)(3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶碳粉MnOOH空氣中加熱碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2,MnOOH氧化為MnO2(每空1分,共5分)(4)Fe3+2.76Zn2+和Fe2+分離不開Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分)C組教師專用題組13.(2016四川理綜,5,6分)某電動(dòng)汽車配載一種可充放電的鋰離子電池,放電時(shí)電池總反應(yīng)為:Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6(x<1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是()A.放電時(shí),Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移B.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6-xe- xLi+C6C.充電時(shí),若轉(zhuǎn)移1 mol e-,石墨(C6)電極將增重7x gD.充電時(shí),陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+答案C14.(2016浙江理綜,11,6分)金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為:4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n已知:電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是()A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B.比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高C.M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)nD.在Mg-空氣電池中,為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜答案C15.(2015江蘇單科,10,2分)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A.反應(yīng) CH4+H2O 3H2+CO,每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol 電子B.電極A上H2參與的電極反應(yīng)為:H2+2OH-2e- 2H2OC.電池工作時(shí),CO32-向電極B移動(dòng)D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為:O2+2CO2+4e- 2CO32-答案D16.(2014福建理綜,11,6分)某原電池裝置如圖所示,電池總反應(yīng)為2Ag+Cl2 2AgCl。下列說法正確的是()A.正極反應(yīng)為AgCl+e- Ag+Cl-B.放電時(shí),交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替鹽酸,則電池總反應(yīng)隨之改變D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時(shí),交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol 離子答案D17.(2014大綱全國,9,6分)右圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。下列有關(guān)說法不正確的是()A.放電時(shí)正極反應(yīng)為:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-B.電池的電解液可為KOH溶液C.充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為:MH+OH- H2O+M+e-D.MH是一類儲(chǔ)氫材料,其氫密度越大,電池的能量密度越高答案C18.(2016江蘇單科,20,14分)鐵炭混合物(鐵屑和活性炭的混合物)、納米鐵粉均可用于處理水中污染物。(1)鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O72-的酸性廢水通過鐵炭混合物,在微電池正極上Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+,其電極反應(yīng)式為。(2)在相同條件下,測量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的鐵炭混合物對(duì)水中Cu2+和Pb2+的去除率,結(jié)果如下圖所示。當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí),也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是。當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%時(shí),隨著鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是。(3)納米鐵粉可用于處理地下水中的污染物。一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液,溶液中BH4-(B元素的化合價(jià)為+3)與Fe2+反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和B(OH)4-,其離子方程式為。納米鐵粉與水中NO3-反應(yīng)的離子方程式為4Fe+NO3-+10H+ 4Fe2+NH4+3H2O研究發(fā)現(xiàn),若pH偏低將會(huì)導(dǎo)致NO3-的去除率下降,其原因是。相同條件下,納米鐵粉去除不同水樣中NO3-的速率有較大差異(見下圖),產(chǎn)生該差異的可能原因是。答案(14分)(1)Cr2O72-+14H+6e- 2Cr3+7H2O(2)活性炭對(duì)Cu2+和Pb2+有吸附作用鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,鐵炭混合物中微電池?cái)?shù)目減少(3)2Fe2+BH4-+4OH- 2Fe+2H2+B(OH)4-納米鐵粉與H+反應(yīng)生成H2Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除NO3-的反應(yīng)(或形成的Fe-Cu原電池增大納米鐵粉去除NO3-的反應(yīng)速率)考點(diǎn)二電解原理及應(yīng)用A組自主命題天津卷題組1.(2017天津理綜,7,節(jié)選)某混合物漿液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4?？紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小組利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置(如圖),使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液,并回收利用?；卮鹣铝袉栴}。(4)用惰性電極電解時(shí),CrO42-能從漿液中分離出來的原因是,分離后含鉻元素的粒子是;陰極室生成的物質(zhì)為(寫化學(xué)式)。答案(4)在直流電源作用下,CrO42-通過陰離子交換膜向陽極室移動(dòng),脫離漿液CrO42-和Cr2O72-NaOH和H22.(2016天津理綜,10,節(jié)選)(5)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4,同時(shí)獲得氫氣:Fe+2H2O+2OH- FeO42-+3H2,工作原理如圖1所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色FeO42-,鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知:Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。 圖1 圖2電解一段時(shí)間后,c(OH-)降低的區(qū)域在(填“陰極室”或“陽極室”)。電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出,其原因?yàn)?。c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2,任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn),分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因 。答案(5)陽極室防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低M點(diǎn):c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢N點(diǎn):c(OH-)過高,鐵電極上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4產(chǎn)率降低B組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組3.(2016北京理綜,12,6分)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍(lán);b處變紅,局部褪色;c處無明顯變化兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生;n處有氣泡產(chǎn)生;下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是()A.a、d處:2H2O+2e- H2+2OH-B.b處:2Cl-2e- Cl2C.c處發(fā)生了反應(yīng):Fe-2e- Fe2+D.根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理,實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅答案B4.(2015福建理綜,11,6分)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示,該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是()A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能B.該裝置工作時(shí),H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被還原D.a電極的反應(yīng)為:3CO2+18H+-18e- C3H8O+5H2O答案B5.(2015四川理綜,4,6分)用如圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時(shí),控制溶液pH為 910,陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是()A.用石墨作陽極,鐵作陰極B.陽極的電極反應(yīng)式:Cl-+2OH-2e- ClO-+H2OC.陰極的電極反應(yīng)式:2H2O+2e- H2+2OH-D.除去CN-的反應(yīng):2CN-+5ClO-+2H+ N2+2CO2+5Cl-+H2O答案D6.(2015浙江理綜,11,6分)在固態(tài)金屬氧化物電解池中,高溫共電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式,基本原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.X是電源的負(fù)極B.陰極的電極反應(yīng)式是:H2O+2e- H2+O2- CO2+2e- CO+O2-C.總反應(yīng)可表示為:H2O+CO2 H2+CO+O2D.陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是11答案D7.(2018課標(biāo),13,6分)最近我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下圖所示,其中電極分別為ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為:EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+2EDTA-Fe3+H2S 2H+S+2EDTA-Fe2+該裝置工作時(shí),下列敘述錯(cuò)誤的是() A.陰極的電極反應(yīng):CO2+2H+2e- CO+H2OB.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):CO2+H2S CO+H2O+SC.石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性答案C8.(2017課標(biāo),11,6分)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜,電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C.陰極的電極反應(yīng)式為:Al3+3e-AlD.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動(dòng)答案C9.(2016課標(biāo),11,6分)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和SO42-可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是()A.通電后中間隔室的SO42-離子向正極遷移,正極區(qū)溶液pH增大B.該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e- O2+4H+,負(fù)極區(qū)溶液pH降低D.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí),會(huì)有0.5 mol的O2生成答案B10.(2015山東理綜,29,15分)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備,鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。(1)利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為溶液(填化學(xué)式),陽極電極反應(yīng)式為,電解過程中Li+向電極遷移(填“A”或“B”)。(2)利用鈷渣含Co(OH)3、Fe(OH)3等制備鈷氧化物的工藝流程如下:Co(OH)3溶解還原反應(yīng)的離子方程式為。鐵渣中鐵元素的化合價(jià)為。在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2,測得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41 g,CO2體積為1.344 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則鈷氧化物的化學(xué)式為。答案(1)LiOH2Cl-2e-Cl2B(2)2Co(OH)3+SO32-+4H+2Co2+SO42-+5H2O或Co(OH)3+3H+Co3+3H2O,2Co3+SO32-+H2O2Co2+SO42-+2H+3Co3O4C組教師專用題組11.(2014山東理綜,30,16分)離子液體是一種室溫熔融鹽,為非水體系。由有機(jī)陽離子、Al2Cl7-和AlCl4-組成的離子液體作電解液時(shí),可在鋼制品上電鍍鋁。(1)鋼制品應(yīng)接電源的極,已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng),陰極電極反應(yīng)式為。若改用AlCl3水溶液作電解液,則陰極產(chǎn)物為。(2)為測定鍍層厚度,用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層,當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移6 mol電子時(shí),所得還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為mol。(3)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn),需要的試劑還有。a.KClb.KClO3c.MnO2d.Mg取少量鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物,將其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象,(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3,理由是(用離子方程式說明)。答案(1)負(fù)4Al2Cl7-+3e- Al+7AlCl4-H2(2)3(3)b、d不能Fe2O3+6H+ 2Fe3+3H2O、Fe+2Fe3+ 3Fe2+(或只寫Fe+2Fe3+ 3Fe2+)12.(2017江蘇單科,16,12分)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:注:SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。(1)“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為。(2)向“過濾”所得濾液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH(填“增大”“不變”或“減小”)。(3)“電解”是電解熔融Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因是。(4)“電解”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為。(5)鋁粉在1 000 時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合,有利于AlN的制備,其主要原因是。答案(12分)(1)Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O(2)減小(3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化(4)4CO32-+2H2O-4e-4HCO3-+O2H2(5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組1.(2017課標(biāo),11,6分)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是()A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整答案C2.(2015重慶理綜,11,14分)我國古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕,故對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。(1)原子序數(shù)為29的銅元素位于元素周期表中第周期。(2)某青銅器中Sn、Pb的質(zhì)量分別為119 g、20.7 g,則該青銅器中Sn和Pb原子的數(shù)目之比為。(3)研究發(fā)現(xiàn),腐蝕嚴(yán)重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用,下列敘述正確的是。A.降低了反應(yīng)的活化能B.增大了反應(yīng)的速率C.降低了反應(yīng)的焓變D.增大了反應(yīng)的平衡常數(shù)(4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位,Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),該化學(xué)方程式為。(5)如圖所示為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。腐蝕過程中,負(fù)極是(填圖中字母“a”或“b”或“c”);環(huán)境中的Cl-擴(kuò)散到孔口,并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl,其離子方程式為;若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,則理論上耗氧體積為L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。答案(14分)(1)四(2)101(3)A、B(4)Ag2O+2CuCl 2AgCl+Cu2O(5)c2Cu2+3OH-+Cl- Cu2(OH)3Cl0.448教師專用題組3.(2017江蘇單科,12,4分)下列說法正確的是()A.反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的H<0,S>0B.地下鋼鐵管道用導(dǎo)線連接鋅塊可以減緩管道的腐蝕C.常溫下,KspMg(OH)2=5.610-12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)5.610-4 molL-1D.常溫常壓下,鋅與稀H2SO4反應(yīng)生成11.2 L H2,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6.021023答案BC4.(2015江蘇單科,11,4分)下列說法正確的是()A.若H2O2分解產(chǎn)生1 mol O2,理論上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為46.021023B.室溫下,pH=3的CH3COOH溶液與pH=11的NaOH溶液等體積混合,溶液pH>7C.鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護(hù)法防止其腐蝕D.一定條件下反應(yīng)N2+3H2 2NH3達(dá)到平衡時(shí),3v正(H2)=2v逆(NH3)答案C5.(2014安徽理綜,28,14分)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素,將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部,塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液,同時(shí)測量容器中的壓強(qiáng)變化。(1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格):編號(hào)實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶挤?g鐵粉/g醋酸/%為以下實(shí)驗(yàn)作參照0.52.090.0醋酸濃度的影響0.536.00.22.090.0 (2)編號(hào)實(shí)驗(yàn)測得容器中壓強(qiáng)隨時(shí)間變化如圖2。t2時(shí),容器中壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng),其原因是鐵發(fā)生了腐蝕,請(qǐng)?jiān)趫D3中用箭頭標(biāo)出發(fā)生該腐蝕時(shí)電子流動(dòng)方向;此時(shí),碳粉表面發(fā)生了(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),其電極反應(yīng)式是。(3)該小組對(duì)圖2中0t1時(shí)壓強(qiáng)變大的原因提出了如下假設(shè),請(qǐng)你完成假設(shè)二:假設(shè)一:發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體;假設(shè)二:;(4)為驗(yàn)證假設(shè)一,某同學(xué)設(shè)計(jì)了檢驗(yàn)收集的氣體中是否含有H2的方案。請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)一,寫出實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論。實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過程):答案(1)編號(hào)實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶挤?g鐵粉/g醋酸/%2.0碳粉含量的影響 (2)吸氧還原2H2O+O2+4e- 4OH-(或4H+O2+4e- 2H2O)(3)反應(yīng)放熱,溫度升高(4)實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過程):藥品用量和操作同編號(hào)實(shí)驗(yàn)(多孔橡皮塞增加進(jìn)、出導(dǎo)管);通入氬氣排凈瓶內(nèi)空氣;滴入醋酸溶液,同時(shí)測量瓶內(nèi)壓強(qiáng)變化(也可測溫度變化,檢驗(yàn)Fe2+等)。如果瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大,假設(shè)一成立。否則假設(shè)一不成立。(本題屬于開放性試題,合理答案均給分)【三年模擬】一、選擇題(每題6分,共30分)1.(2017天津南開二模,1)化學(xué)與生產(chǎn)、生活息息相關(guān),下列敘述錯(cuò)誤的是()A.鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性B.二氧化硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧螩.可用蘸濃鹽酸的玻璃棒檢驗(yàn)輸送氨氣的管道是否漏氣D.酒精能使蛋白質(zhì)變性,可用于殺菌消毒答案B2.(2017天津南開二模,5)研究人員發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進(jìn)行發(fā)電,在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO2+2Ag+2NaCl Na2Mn5O10+2AgCl。下列“水”電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說法正確的是()A.正極反應(yīng)式:Ag+Cl-e- AgClB.每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移3 mol電子C.Na+不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng)D.AgCl是氧化產(chǎn)物答案D3.(2018天津部分區(qū)縣一模,5)工業(yè)上常用隔膜電解法將乙醛轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸來處理高濃度乙醛廢水。探究性學(xué)習(xí)小組用如圖所示裝置電解一定濃度的乙醛-Na2SO4溶液,模擬乙醛廢水的處理過程。下列說法正確的是()A.a為直流電源的負(fù)極B.陽極的電極反應(yīng)式為CH3CHO-2e-+H2O CH3COOH+2H+C.電解過程中,陰極區(qū)的pH逐漸減小D.理論上陽極區(qū)處理廢水的能力是陰極區(qū)的兩倍答案B4.(2018天津河西一模,4)用電解法制備LiOH的工作原理如圖所示。下列敘述正確的是()A.a極附近溶液的pH增大B.陽極可獲得的產(chǎn)品有硫酸和氧氣C.b極發(fā)生的反應(yīng)為Li+e- LiD.當(dāng)電路中通過4 mol e-時(shí),陰極可得到2 mol LiOH答案B5.(2017天津紅橋二模,6)一種碳納米管新型二次電池的裝置如圖所示。下列說法中正確的是()A.離子交換膜選用陽離子交換膜(只允許陽離子通過)B.正極的電極反應(yīng)為NiO(OH)+H2O+e- Ni(OH)2+OH-C.導(dǎo)線中通過1 mol電子時(shí),理論上負(fù)極區(qū)溶液質(zhì)量增加1 gD.充電時(shí),碳電極與電源的正極相連答案B二、非選擇題(共10分)6.(2018天津和平二模,10,節(jié)選)(4分)含氮化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都有重要應(yīng)用。(3)使用間接電化學(xué)法可處理燃燒煙氣中的NO,裝置如圖所示。已知電解池的陰極室中溶液的pH在47之間,寫出陰極的電極反應(yīng)式:,用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理:。答案(3)2HSO3-+2e-+2H+ S2O42-+2H2O(2分) 2NO+2S2O42-+2H2O N2+4HSO3-(2分)7.(2017天津河北區(qū)二模,10,節(jié)選)(2分)(3)CH4燃料電池利用率很高,裝置中添加1 L 2 molL-1 的KOH溶液為電解質(zhì)溶液,持續(xù)緩慢通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下甲烷2.24 L 時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為。答案(3)CH4-8e-+10OH- CO32-+7H2O(2分)8.(2017天津紅橋二模,10,節(jié)選)(4分)(2)甲烷固體燃料電池屬于第三代燃料電池,是一種在高溫下直接將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置。其工作原理如下圖所示。a是電池的極(填“正”或“負(fù)”)。b極的電極反應(yīng)式為。答案(2)正(2分)CH4+4O2-8e- CO2+2H2O(2分)