2020版高考化学（课标Ⅱ）一轮课件：专题十七　电化学 .pptx

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1、专题十七 电化学,高考化学 (课标专用),考点一 原电池的工作原理 金属的电化学腐蚀与防护,五年高考,A组 课标卷区题组,1.(2018课标,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为: 3CO2+4Na 2Na2CO3+C。下列说法错误的是 ( ),A.放电时,Cl 向负极移动 B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2 C.放电时,正极反应为:3CO2+4e- 2C +C D.充电时,正极反应为:Na+e- Na,答案 D 本题考查二次电池的工作原理。放电时,负极反应为:4

2、Na-4e- 4Na+,正极反应为 3CO2+4e- C+2C ;Na+移向正极,C 、Cl 移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相 反,B正确;充电时,阳极反应为2C +C-4e- 3CO2,D错误。,规律总结 二次电池充、放电的电极判断 二次电池充电时,“正接正、负接负”;放电时的正极为充电时的阳极;放电时的负极为充电时 的阴极。,2.(2016课标,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错 误的是 ( ) A.负极反应式为Mg-2e- Mg2+ B.正极反应式为Ag+e- Ag C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg+2H

3、2O Mg(OH)2+H2,答案 B Mg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e- Ag+Cl-,B 项错误。,思路分析 AgCl为正极材料,得电子生成Ag和Cl-,正极附近溶液中c(Cl-)逐渐增大,负极周围 Mg2+浓度逐渐增大,故Cl-向负极移动,Mg2+向正极移动。,关联知识 Mg可以和热水缓慢反应生成Mg(OH)2和H2。,3.(2013课标,11,6分)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之 间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是 ( ) A.电池反应中有NaCl生成 B.电池的总反应是金

4、属钠还原三价铝离子 C.正极反应为:NiCl2+2e- Ni+2Cl- D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动,答案 B 该原电池的负极反应为:Na-e- Na+,正极反应为:NiCl2+2e- Ni+2Cl-,电池总反 应为:2Na+NiCl2 2NaCl+Ni。B项错误。,审题方法 抓住试题中的关键词:Ni/NiCl2和金属钠。 活泼的金属作负极,发生氧化反应。,思路梳理 根据选项涉及的问题先分析出原电池的正、负极反应,再写出电池总反应,最后判 断各选项正确与否。,4.(2011课标,11,6分)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为: Fe+Ni2O3+3H2O Fe(OH)2+2N

5、i(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是 ( ) A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e- Fe(OH)2 C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低 D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e- Ni2O3+3H2O,答案 C A项,由电池反应可知,Ni2O3Ni(OH)2,Ni的化合价由+3价+2价,化合价降低,发生 还原反应,故Ni2O3为正极;FeFe(OH)2,Fe的化合价由0价+2价,化合价升高,发生氧化反应,故 Fe为负极,正确。B项,负极发生氧化反应:Fe+2OH-2e- Fe(OH)2,正确。C

6、项,阴极发生还原 反应:Fe(OH)2+2e- Fe+2OH-,c(OH-)增大,溶液的pH升高,故错误;D项,阳极发生氧化反应,电 极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e- Ni2O3+3H2O,正确。,5.(2015课标,26,14分)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围 是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回 收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示: 溶解度/(g/100 g水),回答下列问题: (1)该电池的正极反应式为 , 电池反应的离子方程式为 。 (2)维持电流强度为0.5 A,电池

7、工作5分钟,理论上消耗锌 g。(已知F=96 500 Cmol-1) (3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过 分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、 和 ,欲从中得到较纯的 MnO2,最简便的方法为 ,其原理是 。 (4)用废电池的锌皮制备ZnSO47H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2 SO4和H2O2溶解,铁变为 ,加碱调节至pH为 时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于 110-5 molL-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为 时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 molL-1)。若上述过程不加H2O2后果

8、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+可写为Zn(NH3 、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为N (2)0.05(2分) (3)加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 空气中加热 碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(每空1分,共5分) (4)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分离不开 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分),解析 (1)该电池为酸性锌锰干电池,电极反应式为负极:Zn-2e- Zn2+,正极:2MnO2+2e-+2H+ 2MnOOH。

9、(2)电量Q=It=0.5 A560 s=150 C,则m(Zn)= 65 gmol-1=0.05 g。(3)由表格中信息可知,ZnCl2的溶解度受温度影响较大,NH4Cl的溶解度受温度影响较小,故 可通过加热浓缩、冷却结晶的方法分离。(4)KspFe(OH)3=c(Fe3+)c3(OH-)=110-5c3(OH-)=110-39, c(OH-)=10-11.3molL-1,pOH=11.3,则pH=2.7。KspZn(OH)2=c(Zn2+)c2(OH-)=0.1c2(OH-)=110-17, c(OH-)=10-8 molL-1,pOH=8,则pH=6。因Zn(OH)2和Fe(OH)2的K

10、sp接近,若不用H2O2将Fe2+氧化 为Fe3+,沉淀Zn2+时,Fe2+也可转化为Fe(OH)2沉淀,而使制得的ZnSO47H2O不纯净。,审题方法 题目给出相关物质的Ksp,说明在分离除杂的过程中,可以利用溶解性,采用调节pH 的方法将杂质成分除去。,疑难突破 除去Fe元素的基本思路是先将其氧化成Fe3+,然后采用调节pH的方式,将Fe3+转化成 沉淀而过滤除去。,考点二 电解原理及其应用,6.(2017课标,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶 液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是 ( ) A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用

11、不锈钢网作为阴极 C.阴极的电极反应式为:Al3+3e- Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动,答案 C 本题考查电解原理的应用。 O3发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A正确;阴 极材料应为金属或导电的非金属,可选用不锈钢网,B正确;电解质溶液中含有大量H+,故阴极的 电极反应式为2H+2e- H2,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳极,D正确。,知识拓展 电解原理的应用,1.电解原理在“金属防腐”中的应用。如:外加电流的阴极保护法。,2.电解原理在“物质制备”中的应用。如:尿素CO(NH2)2制氢气。,3.电解原理在“环境治理”中的应用。如:用电解法消除CN-。,7.(2014课标,1

12、2,6分)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下 列叙述错误的是 ( ),A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLi C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移,答案 C 由图可知,b极(Li电极)为负极,a极为正极,放电时,Li+从负极(b)向正极(a)迁移,A项、 D项正确;该电池放电时,负极:xLi-xe- xLi+,正极:Li1-xMn2O4+xLi+xe- LiMn2O4,a极Mn元 素的化合价发生变化,C项错误;由放电反应可得充电时的反应,B项正确。,规律方法 对于原电池,负极流出电子,

13、发生失电子的氧化反应;正极流入电子,发生得电子的 还原反应;在原电池内部,通过电解质电离出来的阴、阳离子的定向移动形成内电路。,B组 课标、课标、自主命题省(区、市)卷题组,考点一 原电池的工作原理 金属的电化学腐蚀与防护,1.(2019课标,12,6分)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在 电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是 ( ),A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能 B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+ 2H+2MV+ C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3 D.电池工作时质子通过交换膜

14、由负极区向正极区移动,答案 B 本题涉及原电池的工作原理及应用,以生物燃料电池为载体考查学生接受、吸 收、整合化学信息的能力。借助不同形式的能量转化过程,体现了宏观辨识与微观探析的学 科核心素养和关注社会发展、科技进步、生产生活的价值观念。 A项,现有工业合成氨的反应条件是高温、高压、催化剂,则题述方法合成氨条件更为温和,同 时可将化学能转化为电能,正确;B项,阴(正)极区,在固氮酶催化作用下发生反应N2+6H+6MV+ 2NH3+6MV2+,错误;C项,由B项分析可知正极区N2被还原为NH3,正确;D项,原电池工作时, 质子(H+)通过交换膜由负极区向正极区移动,正确。,思路点拨 根据电极反

15、应类型确定电极名称。左电极:MV+MV2+发生氧化反应,故为负极,则 右电极为正极。,2.(2019课标,13,6分)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D- Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-ZnNiOOH二次电池,结构如下 图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。 下列说法错误的是 ( ) A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高 B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e- NiOOH(s)+H2O(l) C.放电时负极反应为Zn(

16、s)+2OH-(aq)-2e- ZnO(s)+H2O(l),D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区,答案 D 本题涉及二次电池知识,以新型三维多孔海绵状Zn的信息为切入点,考查了学生接 受、吸收、整合化学信息的能力,运用电化学原理解决实际问题,体现了证据推理与模型认知 的学科核心素养。 A项,依题干信息可知正确;B项,充电时阳极发生氧化反应,正确;C项,放电时Zn作负极失去电 子,发生氧化反应,正确;D项,放电时,OH-由正极区向负极区迁移。,解题关键 掌握原电池和电解池的反应原理及二次电池知识,同时注意从题干中获取关键信息。,3.(2019天津理综,6,6分)我国科学家研制了一种新型

17、的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理 示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是 ( ) A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e- 2I-+Br- B.放电时,溶液中离子的数目增大,C.充电时,b电极每增重0.65 g,溶液中有0.02 mol I-被氧化 D.充电时,a电极接外电源负极,答案 D 本题涉及原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识,通过工作原理示意图 的分析,考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。新型高能电池的原理应用体现了科学 探究与创新意识的学科核心素养。 由工作原理示意图中Zn2+迁移的方向可判断放电时a为正极,b为负极。放电时,a

18、极得到电子,发 生还原反应,使溶液中离子数目增大,A、B项正确;充电时,a极接外接电源的正极,D项错误;充 电时,b极为阴极,电极反应式为Zn2+2e- Zn,每增重0.65 g,转移0.02 mol电子,a极为阳极,电 极反应式为2I-+Br-2e- I2Br-,转移0.02 mol电子,有0.02 mol I-被氧化,C项正确。,解题思路 根据示意图判断电池的正、负极,再结合图中微粒变化的情况书写出电极反应式, 根据两极转移电子守恒作出正确计算。,4.(2019江苏单科,10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中, 进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说

19、法正确的是 ( ),A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e- Fe3+ B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀,答案 C 本题涉及的考点为金属的电化学腐蚀,考查了考生接受、吸收、整合化学信息的 能力,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。 铁作负极,Fe-2e- Fe2+,A不正确;电化学腐蚀过程中化学能不可能全部转化为电能,还有部 分转化为热能,B不正确;活性炭的存在构成了原电池,加快了负极铁的腐蚀,C正确;以水代替 NaCl溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,只是吸氧腐蚀的速率会减慢,D不正确。,知识总结 在中性或极弱的酸

20、性环境中钢铁发生吸氧腐蚀,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-;在酸性环境中钢铁发生析氢腐蚀,正极的电极反应式为2H+2e- H2。,5.(2018课标,11,6分)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材 料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是 ( ) A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1- )O2,答案 D 本题考查原电池原理和电解原理的综合运用。A项,依据题意和可充电电池装置图 判

21、断出,放电时锂电极作负极,多孔碳材料电极作正极,错误;B项,在原电池中,外电路电子由负 极流向正极,即放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极,错误;C项,充电时,电解质溶 液中的阳离子向阴极区迁移,即Li+向锂电极区迁移,错误;D项,充电时,Li+在阴极区得到电子生 成Li,阳极区生成O2,即电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1- )O2,正确。,方法技巧 可充电电池的工作原理 可充电电池中,放电过程用原电池原理分析,充电过程用电解原理分析;分析电化学问题 时,先判断出电极,然后根据工作原理分析。,6.(2015课标,11,6分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置

22、,其工作 原理如图所示。下列有关微生物电池的说法 的是 ( ),D.电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区,答案 A 根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H12O6在负极上发生氧化反应,电极反应式 为C6H12O6-24e-+6H2O 6CO2+24H+;O2在正极上发生还原反应,电极反应式为6O2+24e-+24H+ 12H2O。负极有CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质 子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为C6H12O

23、6+6O2 6CO2+6H2O,正确。,规律方法 微生物电池也是燃料电池的一种,其实质还是氧化还原反应。,7.(2016课标,11,6分)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH 溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH 。下列说法正确的是 ( ) A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动 B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小 C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e- Zn(OH D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况),答案 C 充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH 2Zn+O2+ 4

24、OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e- Zn(OH ,故C项正确;每消耗1 mol O2电路中通过4 mol电子,故D项错误。,解题关键 充电时: 阳极:4OH-4e- 2H2O+O2 阴极:2Zn(OH +4e- 2Zn+8OH- 总反应:2Zn(OH 2Zn+2H2O+O2+4OH-,8.(2017课标,11,6分)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a 常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS8 8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是 ( ),A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2

25、S6+2Li+2e- 3Li2S4 B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多,答案 D 电池工作时为原电池,电池内部阳离子向正极移动,根据图示中Li+移动方向可知,电 极a为正极,依次发生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的转化,A正确;电池工作时负极反应式为Li- e- Li+,当转移0.02 mol电子时,负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol,质量为0.14 g,B正确;石 墨烯具有导电性,可以提高电极a的导电能力,C正确;电池充电时为电解池,此时Li

26、2S2的量越来 越少,D错误。,思路分析 结合反应原理,根据元素化合价的变化,判断放电时的正、负极,再结合电解质的性 质书写电极反应式。,9.(2017课标,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工 作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 ( ) A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,答案 C 本题考查外加电流的阴极保护法。将被保护的金属(钢管桩)与电源的负极相连,防 止钢管桩被腐蚀

27、,外加保护电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流,故其表面腐蚀电流接近 于零,A项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,阳极上发生氧化反应,失去电子,电子从高硅铸铁流 向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,只是用于传递电流,故阳极材料不损耗,C项错 误;金属的腐蚀受环境的影响,故通入的电流要根据环境条件的变化及时进行调整,D项正确。,审题技巧 本题易因忽视高硅铸铁为惰性辅助阳极而导致出错。通常除金、铂以外的金属 作为阳极材料,是活性电极,优先于溶液中的粒子放电,且起到导电作用。此题指出惰性辅助阳 极,“惰性”说明在此条件下铁不放电,只是起导电作用(辅助)。做题时,应“具体问题具体分 析”,不能一味

28、地“按章办事”。,10.(2018北京理综,12,6分)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。,下列说法不正确的是 ( ) A.对比,可以判定Zn保护了Fe B.对比,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化 C.验证Zn保护Fe时不能用的方法 D.将Zn换成Cu,用的方法可判断Fe比Cu活泼,答案 D 本题考查原电池的原理、Fe2+的检验等知识。在中,若将Zn换成Cu,此时Fe作负 极,其周围必然会出现Fe2+,Fe2+遇K3Fe(CN)6会出现蓝色沉淀,与原来的实验现象相同,也就 是说,在中无论与Fe连接的金属活动性如何,实验现象都是一样的,所以用的方法无法

29、判断 Fe与Cu的活泼性强弱。,规律方法 做对比实验时,一定要弄清哪些实验条件是相同的,哪些是变化的。,11.(2017江苏单科,12,4分)下列说法正确的是 ( ) A.反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的H0 B.地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀 C.常温下,KspMg(OH)2=5.610-12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)5.610-4 molL-1 D.常温常压下,锌与稀H2SO4反应生成11.2 L H2,反应中转移的电子数为6.021023,答案 BC 本题考查H、S的判断、金属防腐、与Ksp有关的计算、气体摩尔体积的应 用。N2(g)+3H

30、2(g) 2NH3(g)的H0,S0,A不正确;地下钢铁管道用导线连接锌块属于牺 牲阳极的阴极保护法,B正确;KspMg(OH)2=c(Mg2+)c2(OH-),pH=10的溶液中Mg2+最大浓度为5.6 10-4molL-1,C正确;常温常压下11.2 L H2的物质的量不是0.5 mol,D不正确。,知识拓展 气体分子数增多的反应:S0,气体分子数减少的反应:S0。,12.(2015江苏单科,11,4分)下列说法正确的是 ( ) A.若H2O2分解产生1 mol O2,理论上转移的电子数约为46.021023 B.室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶

31、液pH7 C.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 D.一定条件下反应N2+3H2 2NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3),答案 C A项,由2H2O2 2H2O+O2可知,每生成1 mol O2转移的电子数约为26.021023; B项,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后形成CH3COONa和CH3COOH的混合溶液,pH7;C项正确;D项,反应N2+3H2 2NH3达到平衡时,v正(H2)v逆(NH3)= 32,即2v正(H2)=3v逆(NH3)。,13.(2015重庆理综,11,14分)我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值

32、和历史价值。但出土 的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。 (1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第 周期。 (2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119 g、20.7 g,则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为 。 (3)研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作 用,下列叙述正确的是 。 A.降低了反应的活化能 B.增大了反应的速率 C.降低了反应的焓变 D.增大了反应的平衡常数 (4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,Ag2O 与有害组分CuCl发生复分解反应,该化学方程式

33、为 。 (5)如图所示为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。,腐蚀过程中,负极是 (填图中字母“a”或“b”或“c”); 环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3 Cl,其离子方程式为 ; 若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为 L (标准状况)。,答案 (1)四 (2)101 (3)A、B (4)Ag2O+2CuCl 2AgCl+Cu2O (5)c 2Cu2+3OH-+Cl- Cu2(OH)3Cl 0.448,解析 (2)Sn和Pb原子的数目之比为 =101。(3)催化剂可以降低反 应的活化能,增大反应速率,但

34、不能改变反应物与生成物的总能量,即对反应的H无影响;反应 的平衡常数只随温度的变化而变化。(4)复分解反应中各元素化合价均不变。(5)铜作负极 失电子,产物是Cu2+;4.29 g Cu2(OH)3Cl中含有0.04 mol Cu2+,Cu-2e- Cu2+,则转移0.08 mol电 子,需耗氧0.02 mol,标准状况下为0.448 L。,考点二 电解原理及其应用,14.(2018课标,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中 CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO) 和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:

35、 EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+ 2EDTA-Fe3+H2S 2H+S+2EDTA-Fe2+,该装置工作时,下列叙述错误的是 ( ) A.阴极的电极反应:CO2+2H+2e- CO+H2O B.协同转化总反应:CO2+H2S CO+H2O+S C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低 D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性,答案 C 本题考查电解原理的应用。由石墨烯电极区反应可知该极发生氧化反应,为阳 极,则ZnO石墨烯为阴极。阴极的电极反应为:CO2+2H+2e- CO+H2O,A正确;装置工作时 涉及三个反应,Fe2+与Fe3+的转

36、化循环进行,总反应为CO2与H2S之间的反应,根据得失电子守恒 可知总反应为:CO2+H2S CO+H2O+S,B正确;石墨烯与电源正极相连,ZnO石墨烯与电源 负极相连,故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高,C错误;Fe2+、Fe3+均在酸性环境中稳定存 在,D正确。,审题技巧 解题的关键是电极名称的确定。如本题中CO2CO为还原反应阴极,Fe2+Fe3+为氧化反应阳极。,15.(2015福建理综,9,6分)纯净物X、Y、Z转化关系如图所示,下列判断正确的是 ( ) A.X可能是金属铜 B.Y不可能是氢气 C.Z可能是氯化钠 D.Z可能是三氧化硫,答案 A 若用惰性电极电解CuCl2溶液,可

37、以生成Cu和Cl2,Cu可以在Cl2中燃烧生成CuCl2,故X 可能是金属铜,A正确;若用惰性电极电解HCl的水溶液,可生成H2和Cl2,H2和Cl2在点燃的条件下 可以生成HCl,故Y可能是H2,故B错误;在水溶液中Na+不可能放电,故C错误;若Z是三氧化硫,则 Z的水溶液为H2SO4溶液,电解H2SO4溶液得到的X和Y作用不会生成三氧化硫,故D错误。,16.(2015四川理综,4,6分)用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为910, 阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是 ( ) A.用石墨作阳极,铁作阴极 B.阳极的电极反应式:C

38、l-+2OH-2e- ClO-+H2O C.阴极的电极反应式:2H2O+2e- H2+2OH- D.除去CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+ N2+2CO2+5Cl-+H2O,答案 D D项,控制溶液pH为910,溶液呈碱性,离子方程式应为2CN-+5ClO-+H2O N2+ 2CO2+5Cl-+2OH-。,17.(2015浙江理综,11,6分)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和 CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是 ( ),A.X是电源的负极 B.阴极的电极反应式是:H2O+2e- H2+O2- CO2+2e- CO+O2-

39、,C.总反应可表示为:H2O+CO2 H2+CO+O2 D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11,答案 D 由图示可看出:H2OH2、CO2CO均为还原反应,X应为电源负极,A项正确;阴极 电极反应式为H2O+2e- H2+O2-和CO2+2e- CO+O2-,阳极电极反应式为2O2-4e- O2, 总反应为H2O+CO2 H2+CO+O2,B、C项正确;阴、阳两极生成气体的物质的量之比为21, D项不正确。,18.(2015福建理综,11,6分)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O 和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是 ( ) A.该装置将化学

40、能转化为光能和电能 B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移 C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被还原 D.a电极的反应为:3CO2+18H+-18e- C3H8O+5H2O,答案 B 由模拟“人工树叶”电化学实验装置可知,该装置将光能和电能转化为化学能,故 A错误;在电解池内部,阳离子向阴极迁移,故H+从b极区向a极区迁移,B正确;阴极上:3CO2C3H8O 18e-,阳极上:2H2OO24e-,根据得失电子守恒可知,当阳极生成1 mol O2时,阴极被还原的CO2 的质量为 44 g/mol=29.3 g,故C错误;a电极的反应为3CO2+18H+18e- C3H8O+5H2

41、O,故 D错误。,19.(2019北京理综,27,14分)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热 点。 (1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为41,甲烷和水蒸气反应的方程 式是 。 已知反应器中还存在如下反应: .CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H1 .CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H2 .CH4(g) C(s)+2H2(g) H3 为积炭反应,利用H1和H2计算H3时,还需要利用 反应的H。 反应物投料比采用n(H2O)n(CH4)=41,大于初始反应的化学计量数

42、之比,目的是 (选填字母序号)。,a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成 用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。 从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率 (填“升高”“降低”或“不 变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因: 。,(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交 替得到H2和O2。 制H2时,连接 。产生H2的电极反应式是 。 改变开关连接方式,可得O2。 结合和中电极3的电极反应式,说明电极3的作用: 。,答案 (1)CH4+2

43、H2O 4H2+CO2 C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g) 2CO(g) abc 降低 CaO+CO2 CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积 (2)K1 2H2O+2e- H2+2OH- 制H2时,电极3发生反应:Ni(OH)2+OH-e- NiOOH+H2O。制O2时,上述电极反应逆向进行, 使电极3得以循环使用,解析 本题考查的内容是化学反应原理中的化学反应与能量变化、化学平衡的移动、电化 学等。试题的综合性强、信息量大,侧重考查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力和分 析问题、解决问题的能力,体现了变化观念与平衡

44、思想、证据推理与模型认知的学科核心素 养及培养学生关注社会发展、科技进步的意识和创新思维、创新意识的价值观念。 (1)反应中有固体碳生成,而、中都没有碳参与反应,所以必须有一个有碳参与的反应 的H才能计算H3。 (2)控制开关连接K1时,电极1作阴极,H2O在电极周围放电产生H2。 开关连接K1时,电极3作阳极,Ni(OH)2被氧化为NiOOH;开关连接K2时,电极3作阴极,NiOOH 被还原为Ni(OH)2。,解题思路 在解答(2)时,我们要认真观察光伏电池工作示意图,了解其工作原理。该装置中开 关连接K1、K2均为电解装置,只不过是电极3分别作阳极和阴极。,20.(2018课标,27,14

45、分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。 回答下列问题: (1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式 。 (2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为: pH=4.1时,中为 溶液(写化学式)。 工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是 。 (3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和 Na2SO3。阳极的电极反应式为 。电解后, 室的NaHSO3浓度 增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。,(4)Na2S2O5可用作食品

46、的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样 品,用0.010 00 molL-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为 ,该样品中Na2S2O5的残留量为 gL-1(以SO2计)。,答案 (1)2NaHSO3 Na2S2O5+H2O (2)NaHSO3 得到NaHSO3过饱和溶液 (3)2H2O-4e- O2+4H+ a (4)S2 +2I2+3H2O 2S +4I-+6H+ 0.128,解析 (1)NaHSO3与Na2S2O5中硫元素化合价均为+4价,根据观察法配平反应方程式:2NaHSO3 Na2S2O5+H2O。 (2)中所

47、得溶液的pH=4.1,硫元素的存在形式应为HS ,故中为NaHSO3溶液。 过程是利用Na2CO3与NaHSO3反应转化为Na2SO3,过程利用SO2与Na2SO3反应生成NaHSO3: Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3,制得高浓度的NaHSO3,更有利于Na2S2O5的制备。 (3)根据装置图可知左侧为阳极,溶质为H2SO4,实际放电的是水电离出的OH-,电极反应式为2H2O-4e- O2+4H+。电解过程中,阳离子(H+)向右侧移动,则a室中S +H+ HS ,NaHSO3 浓度增大。 (4)Na2S2O5作食品的抗氧化剂,则具有强还原性,被氧化为S ;S2 2S ,I2 2I

48、-, 依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可配平反应的离子方程式:S2 +2I2+3H2O 2S +4I-+6H+。 根据滴定反应的离子方程式及硫原子守恒可得如下关系式: 2SO2 S2 2I2 64 g 1 mol m(SO2) 0.010 00 molL-10.010 00 L,m(SO2)=6.410-3g 则样品中Na2S2O5的残留量为 =0.128 gL-1。,方法技巧 守恒法在此题中应用较多。如第(4)问中S2 与I2反应的方程式要利用得失电子 守恒、电荷守恒和原子守恒配平。,21.(2017江苏单科,16,12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3 等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下: 注:SiO