天津市2020年高考化學一輪復習 專題十一 電化學教師用書.docx

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專題十一　電化學 挖命題 【考情探究】 考點 內(nèi)容解讀 5年考情 預測熱度 考題示例 難度 關聯(lián)考點 原電池工作原理及應用 1.通過化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化,認識常見的能量轉(zhuǎn)化形式及其重要應用。 2.了解原電池在實際中的應用。 3.理解原電池的工作原理并正確書寫電極反應和總反應方程式。 2018天津理綜,10(3) 2016天津理綜,10(1) 2015天津理綜,4 2014天津理綜,6 中 化學反應與能量、氧化還原反應 ★★★ 電解原理及應用 1.通過化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化,認識常見的能量轉(zhuǎn)化形式及其重要應用。 2.理解電解池的工作原理并正確書寫電極反應和總反應方程式。 3.了解電解池在實際中的應用。 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 ★★★ 金屬的腐蝕與防護 1.能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因。 2.了解金屬腐蝕的危害和金屬的防護措施。 2018天津理綜,3 2016天津理綜,3 2014天津理綜,1 易 ★☆☆ 分析解讀　　電化學是高考命題的熱點,其中原電池與電解池的工作原理、新型電池的分析及應用、金屬的腐蝕與防護、電解產(chǎn)物的判斷與計算、電極的判斷與電極反應式的書寫等內(nèi)容是考查的重點?？疾榭忌目茖W探究與創(chuàng)新意識和科學態(tài)度與社會責任的素養(yǎng)。 【真題典例】 破考點 【考點集訓】 考點一　原電池工作原理及應用 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是合成有機高聚物的單體的結構簡式。下列說法中正確的是(　　) 圖1 圖2 A.放電時,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,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生成有機高聚物溶劑 D.有機高聚物溶劑分子中含醚鍵和酯基 答案　D　 2.研究小組進行如下表所示的原電池實驗: 實驗編號 ① ② 實驗裝置 實驗現(xiàn)象 連接裝置5分鐘后,靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn),兩側銅片表面均無明顯現(xiàn)象 左側鐵片表面持續(xù)產(chǎn)生氣泡,連接裝置5分鐘后,靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn),右側鐵片表面無明顯現(xiàn)象 下列關于該實驗的敘述中,正確的是(　　) A.兩裝置的鹽橋中,陽離子均向右側移動 B.實驗①中,左側的銅被腐蝕 C.實驗②中,左側電極的電極反應式為2H++2e- H2↑ D.實驗①和實驗②中,均有O2得電子的反應發(fā)生 答案　D　 3.下圖所示為鋅銅原電池。下列敘述中正確的是(　　) A.鹽橋的作用是傳導離子 B.外電路電子由銅片流向鋅片 C.鋅片上的電極反應式為Zn2++2e- Zn D.外電路中有0.2 mol電子通過時,銅片表面增重約3.2 g 答案　A　 考點二　電解原理及應用 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。關于該過程,下列說法正確的是(　　) A.A電極上發(fā)生還原反應 B.B電極為電子的流出極 C.產(chǎn)生的氧化劑為O2 D.第二步的反應為3Cl2+2NH3 N2+6HCl 答案　D　 2.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H2 B.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,其作用是增強溶液導電性 答案　D　 3.高鐵酸鈉(Na2FeO4)是具有紫色光澤的粉末,是一種高效綠色強氧化劑,堿性條件下穩(wěn)定,可用于廢水和生活用水的處理。實驗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:2H2O+2e- H2↑+2OH- C.高濃度的NaOH溶液,有利于發(fā)生Fe-6e-+8OH- FeO42-+4H2O D.制備Na2FeO4時,若用飽和NaCl溶液,可有效避免陽極產(chǎn)生氣體 答案　D　 考點三　金屬的腐蝕與防護 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O2 D.隔絕氧氣或電解質(zhì)溶液均可有效防止鐵生銹 答案　C　 2.利用如下實驗探究鐵釘在不同溶液中的吸氧腐蝕。 實驗裝置 實驗編號 浸泡液 pH 氧氣濃度隨時間的變化 ① 1.0 mol/L NH4Cl 5 ② 0.5 mol/L(NH4)2SO4 5 ③ 1.0 mol/L NaCl 7 ④ 0.5 mol/L Na2SO4 7 下列說法不正確的是(　　) A.上述正極反應均為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)嶒灑苤屑尤肷倭?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　B　 3.生鐵在pH=2和pH=4的鹽酸中發(fā)生腐蝕。在密閉容器中,用壓強傳感器記錄該過程的壓強變化,如下圖所示。下列說法中不正確的是(　　) A.兩容器中負極反應均為Fe-2e- Fe2+ B.曲線a記錄的是pH=2的鹽酸中壓強的變化 C.曲線b記錄的容器中正極反應是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】 方法1　原電池正、負極的判斷及電極反應式的書寫 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,N為電池的正極 C.充電時,陰極反應為Li++e- Li D.充電時,接線柱A應與外接電源的正極相連 答案　D　 2.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)生的電極反應為Zn-2e- Zn2+ C.燒杯a中發(fā)生的反應為O2+4H++4e- 2H2O,溶液pH降低 D.向燒杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,有藍色沉淀生成 答案　B　 3.科學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.可將有機電解液改為水溶液 C.正極的電極反應式為O2+4e-+2H2O 4OH- D.電池總反應方程式為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.通電一段時間后,石墨電極附近溶液先變紅 C.Fe電極的電極反應:4OH--4e- 2H2O+O2↑ D.電解飽和食鹽水的總反應:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 答案　D　 2.某興趣小組為了分析電解硝酸溶液時放電的離子,設計了如圖裝置進行實驗(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極為負極,b極為正極 B.電解時,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2∶1 D.X極的電極反應式是2H++NO3-+e- NO2↑+H2O 答案　C　 過專題 【五年高考】 考點一　原電池工作原理及應用 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。下列有關敘述正確的是(　　) A.銅電極上發(fā)生氧化反應 B.電池工作一段時間后,甲池的c(SO42-)減小 C.電池工作一段時間后,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極和正極移動,保持溶液中電荷平衡 答案　C　 2.(2014天津理綜,6,6分)已知:鋰離子電池的總反應為:LixC+Li1-xCoO2 C+LiCoO2 鋰硫電池的總反應為:2Li+S Li2S 有關上述兩種電池說法正確的是(　　) A.鋰離子電池放電時,Li+向負極遷移 B.鋰硫電池充電時,鋰電極發(fā)生還原反應 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　B　 3.(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、儲存和應用三個環(huán)節(jié)。 回答下列問題: (1)與汽油相比,氫氣作為燃料的優(yōu)點是　　　　　　　　　　　　　(至少答出兩點)。但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠低于燃料電池,寫出堿性氫氧燃料電池的負極反應式:　。 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)　H2+2OH--2e- 2H2O B組　統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組 4.(2018北京理綜,12,6分)驗證犧牲陽極的陰極保護法,實驗如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。 ① ② ③ 在Fe表面生成藍色沉淀 試管內(nèi)無明顯變化 試管內(nèi)生成藍色沉淀 下列說法不正確的是(　　) A.對比②③,可以判定Zn保護了Fe B.對比①②,K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化 C.驗證Zn保護Fe時不能用①的方法 D.將Zn換成Cu,用①的方法可判斷Fe比Cu活潑 答案　D　 5.(2018課標Ⅲ,11,6分)一種可充電鋰—空氣電池如圖所示。當電池放電時,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,多孔碳材料電極為負極 B.放電時,外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極 C.充電時,電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移 D.充電時,電池總反應為Li2O2-x 2Li+(1-x2)O2↑ 答案　D　 6.(2016課標Ⅱ,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。下列敘述錯誤的是(　　) A.負極反應式為Mg-2e- Mg2+ B.正極反應式為Ag++e- Ag C.電池放電時Cl-由正極向負極遷移 D.負極會發(fā)生副反應Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑ 答案　B　 7.(2016課標Ⅲ,11,6分)鋅—空氣燃料電池可用作電動車動力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應為2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH)42-。下列說法正確的是(　　) A.充電時,電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動 B.充電時,電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小 C.放電時,負極反應為:Zn+4OH--2e- Zn(OH)42- D.放電時,電路中通過2 mol電子,消耗氧氣22.4 L(標準狀況) 答案　C　 8.(2015課標Ⅰ,11,6分)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是(　　) A.正極反應中有CO2生成 B.微生物促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移 C.質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū) D.電池總反應為C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O 答案　A　 9.(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。下列說法錯誤的是(　　) A.電池總反應式為:2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2 B.正極反應式:Mg-e- Mg2+ C.活性炭可以加快O2在負極上的反應速率 D.電子的移動方向由a經(jīng)外電路到b 答案　C　 10.(2014課標Ⅱ,12,6分)2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是(　　) A.a為電池的正極 B.電池充電反應為LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLi C.放電時,a極鋰的化合價發(fā)生變化 D.放電時,溶液中Li+從b向a遷移 答案　C　 11.(2017課標Ⅲ,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,電池反應為:16Li+xS8 8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是(　　) A.電池工作時,正極可發(fā)生反應:2Li2S6+2Li++2e- 3Li2S4 B.電池工作時,外電路中流過0.02 mol電子,負極材料減重0.14g C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性 D.電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多 答案　D　 12.(2015課標Ⅱ,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。有關數(shù)據(jù)如下表所示: 溶解度/(g/100 g水) 　　　溫度/℃ 化合物　　 0 20 40 60 80 100 NH4Cl 29.3 37.2 45.8 55.3 65.6 77.3 ZnCl2 343 395 452 488 541 614 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10-17 10-17 10-39 回答下列問題: (1)該電池的正極反應式為　　　　　　　　　　,電池反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　。 (2)維持電流強度為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)椤　　　?加堿調(diào)節(jié)至pH為　　　　時,鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于110-5 molL-1時,即可認為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為　　　　時,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- MnOOH 2MnO2+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+　2.7　6　Zn2+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)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池,放電時電池總反應為:Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6(x<1)。下列關于該電池的說法不正確的是(　　) A.放電時,Li+在電解質(zhì)中由負極向正極遷移 B.放電時,負極的電極反應式為LixC6-xe- xLi++C6 C.充電時,若轉(zhuǎn)移1 mol e-,石墨(C6)電極將增重7x g D.充電時,陽極的電極反應式為LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+ 答案　C　 14.(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,有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為: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式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)n D.在Mg-空氣電池中,為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜 答案　C　 15.(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。下列有關該電池的說法正確的是(　　) A.反應 CH4+H2O 3H2+CO,每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol 電子 B.電極A上H2參與的電極反應為:H2+2OH--2e- 2H2O C.電池工作時,CO32-向電極B移動 D.電極B上發(fā)生的電極反應為:O2+2CO2+4e- 2CO32- 答案　D　 16.(2014福建理綜,11,6分)某原電池裝置如圖所示,電池總反應為2Ag+Cl2 2AgCl。下列說法正確的是(　　) A.正極反應為AgCl+e- Ag+Cl- B.放電時,交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替鹽酸,則電池總反應隨之改變 D.當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時,交換膜左側溶液中約減少0.02 mol 離子 答案　D　 17.(2014大綱全國,9,6分)右圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。下列有關說法不正確的是(　　) A.放電時正極反應為:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH- B.電池的電解液可為KOH溶液 C.充電時負極反應為:MH+OH- H2O+M+e- D.MH是一類儲氫材料,其氫密度越大,電池的能量密度越高 答案　C　 18.(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+,其電極反應式為　　　　　　　　　　　　　　。 (2)在相同條件下,測量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分數(shù)不同的鐵炭混合物對水中Cu2+和Pb2+的去除率,結果如下圖所示。 ①當鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)為0時,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②當鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)大于50%時,隨著鐵的質(zhì)量分數(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。 ①一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液,溶液中BH4-(B元素的化合價為+3)與Fe2+反應生成納米鐵粉、H2和B(OH)4-,其離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。 ②納米鐵粉與水中NO3-反應的離子方程式為4Fe+NO3-+10H+ 4Fe2++NH4++3H2O 研究發(fā)現(xiàn),若pH偏低將會導致NO3-的去除率下降,其原因是　　　　　　　　　　　　。 ③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)①活性炭對Cu2+和Pb2+有吸附作用 ②鐵的質(zhì)量分數(shù)增加,鐵炭混合物中微電池數(shù)目減少 (3)①2Fe2++BH4-+4OH- 2Fe+2H2↑+B(OH)4- ②納米鐵粉與H+反應生成H2 ③Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除NO3-的反應(或形成的Fe-Cu原電池增大納米鐵粉去除NO3-的反應速率) 考點二　電解原理及應用 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,某研究小組利用設計的電解分離裝置(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,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,脫離漿液　CrO42-和Cr2O72-　NaOH和H2 2.(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)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知:Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。 圖1　　　　　　　　 　圖2　　　　 ①電解一段時間后,c(OH-)降低的區(qū)域在　　　　(填“陰極室”或“陽極室”)。 ②電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出,其原因為　 。 ③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2,任選M、N兩點中的一點,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因　 。 答案　(5)①陽極室　②防止Na2FeO4與H2反應使產(chǎn)率降低 ③M點:c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應慢 N點: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驗。 實驗一 實驗二 裝置 現(xiàn)象 a、d處試紙變藍;b處變紅,局部褪色;c處無明顯變化 兩個石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生;n處有氣泡產(chǎn)生;…… 下列對實驗現(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- Cl2↑ C.c處發(fā)生了反應:Fe-2e- Fe2+ D.根據(jù)實驗一的原理,實驗二中m處能析出銅 答案　B　 4.(2015福建理綜,11,6分)某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置如下圖所示,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.該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為光能和電能 B.該裝置工作時,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電極的反應為:3CO2+18H+-18e- C3H8O+5H2O 答案　B　 5.(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,控制溶液pH為 9~10,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.陽極的電極反應式:Cl-+2OH--2e- ClO-+H2O C.陰極的電極反應式:2H2O+2e- H2↑+2OH- D.除去CN-的反應:2CN-+5ClO-+2H+ N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O 答案　D　 6.(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是電源的負極 B.陰極的電極反應式是:H2O+2e- H2+O2- 　　　　　　　　　　 CO2+2e- CO+O2- C.總反應可表示為:H2O+CO2 H2+CO+O2 D.陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1 答案　D 7.(2018課標Ⅰ,13,6分)最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實現(xiàn)對天然氣中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)生反應為: ①EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+ ②2EDTA-Fe3++H2S 2H++S+2EDTA-Fe2+ 該裝置工作時,下列敘述錯誤的是(　　) 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.陰極的電極反應:CO2+2H++2e- CO+H2O B.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應:CO2+H2S CO+H2O+S C.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　C　 8.(2017課標Ⅱ,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.陰極的電極反應式為:Al3++3e-Al D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動 答案　C　 9.(2016課標Ⅰ,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廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C.負極反應為2H2O-4e- O2+4H+,負極區(qū)溶液pH降低 D.當電路中通過1 mol電子的電量時,會有0.5 mol的O2生成 答案　B　 10.(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(填化學式),陽極電極反應式為　　　　　　　　　　　　,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溶解還原反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。鐵渣中鐵元素的化合價為　　　　。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(標準狀況),則鈷氧化物的化學式為　　　　。 答案　(1)LiOH　2Cl--2e-Cl2↑　B (2)2Co(OH)3+SO32-+4H+2Co2++SO42-+5H2O [或Co(OH)3+3H+Co3++3H2O,2Co3++SO32-+H2O2Co2++SO42-+2H+]　+3　Co3O4 C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。由有機陽離子、Al2Cl7-和AlCl4-組成的離子液體作電解液時,可在鋼制品上電鍍鋁。 (1)鋼制品應接電源的　　　　極,已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應,陰極電極反應式為　　　　　　　　　　　　　　。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,當反應轉(zhuǎn)移6 mol電子時,所得還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為　　　　mol。 (3)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應實驗,需要的試劑還有　　　。 a.KCl b.KClO3 c.MnO2 d.Mg 取少量鋁熱反應所得的固體混合物,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　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”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。 (1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　。 (2)向“過濾Ⅰ”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Ⅰ”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Ⅱ”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。陽極的電極反應式為　　　　　　　　　　　　　,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學式為　　　　　。 (5)鋁粉在1 000 ℃時可與N2反應制備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-+O2↑　H2 (5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜 考點三　金屬的腐蝕與防護 統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組 1.(2017課標Ⅰ,11,6分)支撐海港碼頭基礎的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護法進行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是(　　) A.通入保護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.通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整 答案　C　 2.(2015重慶理綜,11,14分)我國古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術價值和歷史價值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕,故對其進行修復和防護具有重要意義。 (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),腐蝕嚴重的青銅器表面大都存在CuCl。關于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用,下列敘述正確的是　　　　。 A.降低了反應的活化能 B.增大了反應的速率 C.降低了反應的焓變 D.增大了反應的平衡常數(shù) (4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位,Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復分解反應,該化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)如圖所示為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖。 ①腐蝕過程中,負極是　　　　(填圖中字母“a”或“b”或“c”); ②環(huán)境中的Cl-擴散到孔口,并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl,其離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　; ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,則理論上耗氧體積為　　　L(標準狀況)。 答案　(14分)(1)四　(2)10∶1　(3)A、B (4)Ag2O+2CuCl 2AgCl+Cu2O (5)①c?、?Cu2++3OH-+Cl- Cu2(OH)3Cl↓?、?.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N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的ΔH<0,ΔS>0 B.地下鋼鐵管道用導線連接鋅塊可以減緩管道的腐蝕 C.常溫下,Ksp[Mg(OH)2]=5.610-12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)≤5.610-4 molL-1 D.常溫常壓下,鋅與稀H2SO4反應生成11.2 L H2,反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6.021023 答案　BC　 4.(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46.021023 B.室溫下,pH=3的CH3COOH溶液與pH=11的NaOH溶液等體積混合,溶液pH>7 C.鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕 D.一定條件下反應N2+3H2 2NH3達到平衡時,3v正(H2)=2v逆(NH3) 答案　C　 5.(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,同時測量容器中的壓強變化。 (1)請完成以下實驗設計表(表中不要留空格): 編號 實驗目的 碳粉/g 鐵粉/g 醋酸/% ① 為以下實驗作參照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸濃度的影響 0.5 36.0 ③ 0.2 2.0 90.0 (2)編號①實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時,容器中壓強明顯小于起始壓強,其原因是鐵發(fā)生了 腐蝕,請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向;此時,碳粉表面發(fā)生了　　　　(填“氧化”或“還原”)反應,其電極反應式是　。 (3)該小組對圖2中0~t1時壓強變大的原因提出了如下假設,請你完成假設二: 假設一:發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體; 假設二:　　　　　　　　　　　; …… (4)為驗證假設一,某同學設計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設計一個實驗方案驗證假設一,寫出實驗步驟和結論。 實驗步驟和結論(不要求寫具體操作過程): 答案　(1) 編號 實驗目的 碳粉/g 鐵粉/g 醋酸/% ② 2.0 ③ 碳粉含量的影響 (2)吸氧 還原　2H2O+O2+4e- 4OH-(或4H++O2+4e- 2H2O) (3)反應放熱,溫度升高 (4) 實驗步驟和結論(不要求寫具體操作過程): ①藥品用量和操作同編號①實驗(多孔橡皮塞增加進、出導管); ②通入氬氣排凈瓶內(nèi)空氣; ③滴入醋酸溶液,同時測量瓶內(nèi)壓強變化(也可測溫度變化,檢驗Fe2+等)。 如果瓶內(nèi)壓強增大,假設一成立。否則假設一不成立。 (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)化學與生產(chǎn)、生活息息相關,下列敘述錯誤的是(　　) A.鐵表面鍍鋅可增強其抗腐蝕性 B.二氧化硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧? C.可用蘸濃鹽酸的玻璃棒檢驗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　B　 2.(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行發(fā)電,在海水中電池總反應可表示為5MnO2+2Ag+2NaCl Na2Mn5O10+2AgCl。下列“水”電池在海水中放電時的有關說法正確的是(　　) A.正極反應式:Ag+Cl--e- AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移3 mol電子 C.Na+不斷向“水”電池的負極移動 D.AgCl是氧化產(chǎn)物 答案　D　 3.(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。探究性學習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為直流電源的負極 B.陽極的電極反應式為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　B　 4.(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)生的反應為Li++e- Li D.當電路中通過4 mol e-時,陰極可得到2 mol LiOH 答案　B　 5.(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.正極的電極反應為NiO(OH)+H2O+e- Ni(OH)2+OH- C.導線中通過1 mol電子時,理論上負極區(qū)溶液質(zhì)量增加1 g D.充電時,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)中都有重要應用。 (3)使用間接電化學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4~7之間,寫出陰極的電極反應式:　　　　　　　　　　　,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)緩慢通入標準狀況下甲烷2.24 L 時負極電極反應式為　　　　　　　　　　　。 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存在燃料和氧化劑中的化學能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學發(fā)電裝置。其工作原理如下圖所示。 ①a是電池的　　　　極(填“正”或“負”)。 ②b極的電極反應式為　　　　　　　　　　　　。 答案　(2)①正(2分)　②CH4+4O2--8e- CO2+2H2O(2分)