1、专题7化学能与电能的转化【考情探究】课标解读考点原电池原理及其应用电解原理及其应用解读1.理解原电池的构成、工作原理及应用。能书写电极反应式和总反应方程式2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施3.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用1.了解电解池的工作原理,认识电解在实现物质转化和储存能量中的实际应用2.能书写电极反应式和总反应方程式考情分析电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸,是历年高考的热点。通常以新型二次电池为载体考查原电池原理与电解原理。试题难度中等,预计在今后的高考中对本专题知识的考查形式会保持稳定备考指导要牢固掌握原电池与电解池的工作原理及
2、电极反应式的书写技巧。电化学主要放在具体问题情境里进行考查,是证据推理与模型认知核心素养的基本载体,建议将知识情景化、问题化,在解决实际问题过程中掌握电化学的相关知识【真题探秘】基础篇 固本夯基【基础集训】考点一原电池原理及其应用1.(2020届湖南师大附中月考三,7)伏打电堆由几组锌和银的圆板堆积而成,所有的圆板之间夹放着几张盐水泡过的布。如图所示为最初的伏打电堆模型,由八组锌和银串联组成的圆板堆积而成。下列说法正确的是()A.该电池发生的反应为析氢腐蚀B.电池长时间工作后,中间的布上会有白色固体颗粒生成,该固体颗粒为Ag2OC.当电路中转移0.1 mol电子时,消耗锌板的总质量为26 gD
3、.该伏打电堆工作时,在银板附近会有Cl2放出答案C2.(2020届湖南师大附中月考二,10)如图所示,两套实验装置中进行的实验都涉及金属的腐蚀,假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是()A.装置在反应过程中只生成NO2气体B.装置在开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀C.装置在反应过程中能产生氢气D.装置在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2+答案C3.(2020届湖南雅礼中学月考二,16)一种酸性“二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点,其电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是()A.多孔碳能增大气固接触面积,提高反应速率,该电极为负极B.电
4、极b上发生的反应为CH3OCH3-12e- 2CO2+12H+C.H+由a电极向b电极迁移D.二甲醚直接燃料电池能量密度(kWhkg-1)约为甲醇(CH3OH)直接燃料电池能量密度的1.4倍答案D4.(2019湖南师大附中月考五,9)全钒电池以惰性材料作电极,在电解质溶液中发生的电池总反应为VO2+(蓝色)+H2O+V3+(绿色) VO2+(黄色)+V2+(紫色)+2H+。下列说法错误的是()A.充电时,反应每生成2 mol H+时转移的电子的物质的量为1 molB.充电时,阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色C.放电时,负极反应为V2+-e- V3+D.放电过程中,正极附近溶液的酸性减弱答案B考点
5、二电解原理及其应用5.(2020届湖南师大附中月考二,12)常温下,NCl3是一种黄色黏稠状液体,是制备新型水消毒剂ClO2的原料,可以采用如图所示装置制备NCl3。下列说法正确的是()A.每生成1 mol NCl3,理论上有4 mol H+经质子交换膜由右侧向左侧迁移B.可用湿润的KI-淀粉试纸检验气体MC.石墨电极的电极反应式为NH4+3Cl-6e- NCl3+4H+D.电解过程中,电子的流动方向为电源负极铂棒石墨棒电源正极答案C6.(2020届湖南长郡中学月考一,12)体积为1 L的某溶液中含有以下离子(忽略水的电离及离子的水解):离子Cu2+Al3+SO42-Cl-物质的量浓度(mol
6、/L)22b2用惰性电极电解该溶液,当电路中有6 mol e-通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是()A.b=2B.阴极析出的金属是铜与铝C.阳极生成了22.4 L Cl2D.电解后溶液中的c(H+)=2 mol/L答案D7.(2019辽宁五校协作体联合模拟,12)高压直流电线路的瓷绝缘子经日晒雨淋容易出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是()A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e- H2+2OH-C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2+2e- ZnD.断电时,仍
7、能防止铁帽被腐蚀答案C8.(2019安徽合肥调研,12)图甲为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能,图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。下列说法不正确的是()A.图甲的X点要与图乙中的a极连接B.图乙中b极的电极反应式为2Cl-2e- Cl2C.当N极消耗1 mol气体时,有2 mol H+通过离子交换膜D.若有机废水中主要含有淀粉,则图甲中M极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne- 6nCO2+24nH+答案C综合篇 知能转换【综合集训】模型观原电池、电解池工作原理模型的构建 1.(2018湖南H11教育联盟联考,8)化学用语
8、是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语正确的是()A.用铜作阴极,石墨作阳极,电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为2Cl-2e- Cl2B.铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb-2e-+SO42- PbSO4C.粗铜精炼时,与电源正极相连的应是粗铜,该极发生的电极反应只有Cu-2e- Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe-2e- Fe2+答案A2.(2018湖南H11教育联盟联考,13)我国最近在太阳能光电催化化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展,相关装置如图所示。下列说法中正确的是()A.该制氢工艺中光能最终转化为化学能B.该装置工作时,H+由b极区流向a极区C.a极上发
9、生的电极反应为Fe3+e- Fe2+D.a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液答案A3.(2018云南临沧一中期末,9)有关下列四个常用电化学装置的叙述中正确的是()A.图所示电池中,负极反应为Zn-2e- Zn2+B.图所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大C.图所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2+浓度始终不变D.图所示电池中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中被还原为Ag答案D4.(2019湖南师大附中月考六,13)第三代混合动力车目前一般使用镍氢电池(M表示储氢合金;汽车在刹车或下坡时,电池处于充电状态)。镍氢电池充放电原理的示意图如下:其总反应式为H2+2NiOOH2Ni(OH)2
10、。根据所给信息判断,下列说法错误的是()A.混合动力汽车上坡或加速时,乙电极的电极反应式为NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-B.混合动力汽车上坡或加速时,电解液中OH-向甲电极移动C.混合动力汽车下坡或刹车时,甲电极周围溶液的pH减小D.混合动力汽车下坡或刹车时,电流的方向为:甲电极发动机乙电极答案C5.(2019湖南师大附中一模,13)化学可以变废为宝,利用电解法处理烟道气中的NO,将其转化为NH4NO3的原理如下图所示,下列说法错误的是()A.该电解池的阳极反应为:NO-3e-+2H2O NO3-+4H+B.为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充的物质A为HNO3C.电极
11、材料为多孔石墨,是为了增大反应物的接触机会,达到加快反应速率的目的D.用NH4NO3的稀溶液代替水可以增强导电能力,有利于电解的顺利进行答案B守恒观电极反应式的书写、与电化学相关的计算6.(2019江西南昌一模,13)微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。下列说法正确的是()A.好氧微生物反应器中反应为NH4+2O2 NO3-+2H+H2OB.B极电势比A极电势低C.A极的电极反应式为CH3COO-+8e-+2H2O 2CO2+7H+D.当电路中通过1 mol电子时,理论上总共生成2.24 L N2答案A7.(2020届湖南雅礼中学
12、月考三,13)四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c分别为阴、阳离子交换膜中的一种。已知:阴离子交换膜只允许阴离子透过,阳离子交换膜只允许阳离子透过,下列叙述正确的是()A.b、c分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜B.通电后室中的Cl-透过c迁移至阳极区C.、四室中的溶液的pH均升高D.电池总反应为4NaCl+6H2O 4NaOH+4HCl+2H2+O2答案D8.(2019湘赣十四校一联,11)乙醛酸()是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸,原理如图所示。该装置中阴、阳两极为惰性电极,两极室均可产生乙醛酸,其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。下列
13、说法正确的是()A.M极与电源的负极相连B.M电极上的电极反应式为OHCCHO+2e-+H2O HOOCCHO+2H+C.若有2 mol H+通过质子交换膜,并完全参与了反应,则该装置中生成的乙醛酸为2 molD.电解一段时间后,N极附近溶液的pH变小答案C9.(2018湖南师大附中月考二,13)如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素CO(NH2)2的化学能直接转化为电能,并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜。下列说法中正确的是()A.铜电极应与X相连接B.H+经过质子交换膜由右向左移动C.当N电极消耗0.25 mol气体时,则铁电极增重16 gD.M电极反应式:CO(NH2
14、)2+H2O-6e- CO2+N2+6H+答案D10.(2018湖南师大附中月考四,13)用石墨作电极电解KCl和CuSO4(等体积混合)混合溶液,电解过程中溶液的pH随时间t的变化如图所示,下列说法正确的是()A.ab段H+被还原,溶液的pH增大B.cd段相当于电解水C.c点时加入适量CuCl2固体,电解液可恢复原来浓度D.原混合溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比为21答案B应用篇 知行合一【应用集训】1.(2019 53原创冲刺卷二,12)2018年北京国际汽车展的新能源汽车使用的动力中,三元锂电池的占有率排名第一。该电池是以镍钴锰材料为正极的新型电池,镍钴锰材料可表示为Li1-n
15、NixCoyMnzO2,x+y+z=1,通常简写为Li1-nMO2,Ni、Co、Mn三种元素分别显+2、+3、+4价,其充电时总反应为LiMO2+C6 Li1-nMO2+LinC6。下列说法不正确的是()A.放电和充电时,电解液的主要作用都是传递离子,构成闭合回路B.在Li1-nMO2材料中,若xyz=235,则n=0.3C.放电时,正极反应为Li1-nMO2+nLi+ne- LiMO2D.充电时,当转移0.2a mol电子时,负极材料减重1.4a g答案D2.(2019 53原创冲刺卷五,11)根据如图所示装置,判断下列说法中不正确的是()A.该装置实现了在常压下电解合成氨气B.该实验的产物
16、充分说明了N2、H2合成氨是可逆反应C.实验中H+从阳极移向阴极D.阴极电极反应式为N2+6H+6e- 2NH3答案B3.(2019福建龙岩一模,12)高能锂离子电池总反应式为2Li+FeS Fe+Li2S,LiPF6SO(CH3)2为电解质,用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。下列说法正确的是()A.LiPF6SO(CH3)2可用Li2SO4水溶液代替B.当转移1 mol e-时,b室离子数增加NA个C.该电池充电时,阳极反应式为Fe+Li2S-2e- FeS+2Li+D.若去除阴离子膜,则电解总反应发生改变答案C4.(2019 53原创冲刺卷一,28)电动汽车工
17、业的快速发展推动了人们对燃料电池的研发。(1)2018年8月清华大学攻克氢燃料电池催化剂量产技术,打破了国外的技术垄断。有一种质子交换膜氢氧燃料电池工作原理如图。N极为电池的极,电极反应式为。图中的扩散层一、二的作用(选填“相同”或“不相同”,下同);催化层一、二的催化原理。(2)利用烃类和水蒸气的反应是工业制备氢气的方法之一,天然气和水蒸气在催化剂表面可以发生反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),查资料得该反应在不同温度下的平衡常数如下图:反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)的逆反应为反应(选填“吸热”或“放热”)。T 时,将CH4(g)和H2O(g)
18、各1 mol投入1 L恒容密闭容器中,平衡时c(CH4)=0.5 mol/L,则T的取值范围为(从上图中横坐标选取整数值作答)。(3)某研究机构设想将浓差电池与氯碱工业结合起来,这样不仅可以节约大量电能,同时又能从浓缩海水中提取LiCl,大大提高经济效益,尤其有利于偏远缺电地区发展氯碱工业。其原理如图所示:a、b、m、n四个出口中放出H2的是;C、D两个电极中可以用涂镍的碳钢网作电极材料的是。上述装置得到2 mol LiCl,同时产生标准状况下Cl2的体积为L。答案(1)正O2+4H+4e- 2H2O相同不相同(2)放热1 1001 200(3)a、mC44.8创新篇守正出奇【创新集训】1.(
19、2019陕西商洛中学五检,11)微生物电解池(MEC)是一项潜在的有吸引力的绿色电解池,其制取氢气的原理如图所示:下列说法正确的是()A.MEC可在高温下工作B.电解池工作时,化学能转变为电能C.活性微生物抑制反应中电子的转移D.阳极的电极反应式为CH3COO-+4H2O-8e- 2HCO3-+9H+答案D2.(2019河南中原名校联考,11)一种电催化合成氨的装置如图所示。该装置工作时,下列说法正确的是()A.图中涉及的能量转化方式共有3种B.两极产生的气体的物质的量之比是11C.电路中每通过1 mol电子,有1 mol H+迁移至a极D.b极上发生的主要反应为N2+6H+6e- 2NH3答
20、案D3.(2019云南保山市级统一检测,12)中国科学家用墨汁书写后的纸张作为空气电极,设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如图甲,电池的工作原理如图乙。下列有关说法正确的是()A.放电时,纸张中的纤维素作为锂电池的负极B.充电时,若阳极放出1 mol O2,则有4 mol e-回到电源正极C.闭合开关K给锂电池充电,X对应充电电极上的反应为Li+e-LiD.放电时,Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极答案C【五年高考】考点一原电池原理及其应用1.(2019天津理综,6,6分)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-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
21、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D2.(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C3.(2018课标,12,6分)我国科学家研
22、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+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是()A.放电时,ClO4-向负极移动B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反应为:3CO2+4e- 2CO32-+CD.充电时,正极反应为:Na+e- Na答案D4.(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)。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是() A.对比,可以判定Zn保护了FeB.
23、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D5.(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-x2)O2答案D考点二电解原理及其应用6.(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
24、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: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+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2S CO+H2O+SC.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C7.(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
25、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.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为:Al3+3e- AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案C8.(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:2Li2S6+2Li+2e- 3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 gC.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,
26、电池中Li2S2的量越多答案D9.(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之比,目的是(选填字
27、母序号)。a.促进CH4转化b.促进CO转化为CO2c.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+2H2O 4H2+CO2C(s)+2H2O(g) CO2(g
28、)+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)K12H2O+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10.(2018课标,27,14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
29、,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
30、+H2O(2)NaHSO3得到NaHSO3过饱和溶液(3)2H2O-4e- O2+4H+a(4)S2O52-+2I2+3H2O 2SO42-+4I-+6H+0.128教师专用题组 考点一原电池原理及其应用1.(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C2.(2016课标,11,6分)Mg-AgC
31、l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- AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2O Mg(OH)2+H2答案B3.(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)42-。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)42-D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗
32、氧气22.4 L(标准状况)答案C4.(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)温度/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回答下列问题:(1)该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式
33、为。(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作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H2SO4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
34、H2O2后果是,原因是。答案(14分)(1)MnO2+H+e- MnOOH2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)注:式中Zn2+可写为Zn(NH3)42+、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为NH4+(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+2.76Zn2+和Fe2+分离不开Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分)考点二电解原理及其应用5.(2016北京理综,12,6分)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝;b处
35、变红,局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生下列对实验现象的解释或推测不合理的是()A.a、d处:2H2O+2e- H2+2OH-B.b处:2Cl-2e- Cl2C.c处发生了反应:Fe-2e- Fe2+D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜答案B6.(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
36、+-18e- C3H8O+5H2O答案B7.(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【三年模拟】时间:35分钟分值:80分一、选择题(每小题5分,共55分)1.(2020届湖南雅礼中学月考三,9)利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是()A.氯碱工业中,X电极上的反应式是4OH-4e- 2H2O+O2B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜D.制取金属钠时,Z是熔融的氯化钠答案D2.(2020届湖南长沙一中月考二
37、,8)深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌(一种厌氧微生物)的作用下,能被硫酸根离子腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示。下列与此原理有关的说法错误的是()A.负极反应为SO42-+5H2O+8e- HS-+9OH-B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为FeO或Fe(OH)2D.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀答案A3.(2020届湖南长沙一中月考二,10)手持技术的氧电化学传感器可用于测定O2含量,下图为某种氧电化学传感器的原理示意图。已知在测定O2含量过程中,电解质溶液的质量保持不变。一定时间内,若通过传感器的待测气体为a L(标准状况),某电极增重了b g
38、。下列说法正确的是()A.Pt电极为负极B.反应过程中转移OH-的物质的量为0.125b molC.Pb电极上发生的电极反应为Pb-2e-+2OH- Pb(OH)2D.待测气体中氧气的体积分数为0.35ba答案B4.(2020届湖南长沙一中月考二,14)某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管作电极材料,以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物作固态电解质,其电池总反应为MnO2+12Zn+(1+x6)H2O+16ZnSO4MnOOH+16ZnSO4Zn(OH)23xH2O,其电池结构如图1所示,图2是有机高聚物的结构片段。下列说法中,不正确的是()A.碳纳米管具有导电性,可用作电极材料B.放电时,Zn2+移
39、向MnO2膜C.充电时,电池的阳极反应为MnOOH-e- MnO2+H+D.合成有机高聚物的单体是答案C5.(2020届湖南师大附中月考三,13)由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池称为浓差电池,电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极。如图所示装置中,X电极与Y电极初始质量相等。进行实验时,先闭合K2,断开K1,一段时间后,再断开K2,闭合K1,即可形成浓差电池,电流计指针偏转。下列说法不正确的是()A.充电前,该电池两电极不存在电势差B.放电时,右池中的NO3-通过离子交换膜移向左池C.充电时,当外电路通过0.1 mol电子时,两电极的质量差为10.8 gD.放电时,电极Y为电池
40、的正极答案C6.(2020届湖南长沙明德中学月考二,13)2019年诺贝尔化学奖于2019年10月9日隆重揭晓!John B.Goodenough、M.Stanley Whittingham、Akira Yoshino三位科学家共同荣获诺贝尔化学奖,他们在锂电池的发展上做出了卓越贡献。用Li、石墨复合材料与Fe2O3纳米材料作电极的锂离子电池,在循环充放电过程中可实现对磁性的可逆调控。下列有关说法错误的是()A.该电池的电解质溶液可以是硫酸溶液B.放电时,总反应是6Li+Fe2O3 3Li2O+2FeC.充电时,阳极反应是2Fe+3Li2O-6e- Fe2O3+6Li+D.充放电过程中,电池可
41、在被磁铁吸引和不吸引之间循环调控答案A7.(2018湖南长郡中学二模,11)铝离子电池研发中心的成立,标志着高性能铝离子电池从实验研发向生产应用的推广和迈进。该速充电池以金属铝和特殊的三维石墨泡沫(Cn)为电极,用AlCl4-、Al2Cl7-和有机阳离子(R+)组成电解质溶液,其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.充电时,每生成1 mol Al,电解质溶液中会增加4 mol AlCl4-B.充电时,铝电极上发生还原反应C.充电时,AlCl4-向铝电极方向移动D.放电时,负极反应式为Al-3e-+7AlCl4- 4Al2Cl7-答案C8.(2019湖南四校摸底调研,8)LED系列产品
42、是一类新型节能产品。图甲是NaBH4/H2O2燃料电池的装置示意图,图乙是LED发光二极管的装置示意图。下列叙述错误的是()A.电池应选用阳离子交换膜,Na+向A极区移动B.电池A极区的电极反应式为H2O2+2e- 2OH-C.每有1 mol NaBH4参加反应,转移电子数为4NAD.要使LED发光二极管正常发光,图乙中的导线a应与图甲中的B极相连答案C9.(2019湖北部分重点中学起点考试,12)硼酸(H3BO3)为一元弱酸,已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3+OH- B(OH)4-,H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、
43、阴离子通过)。下列说法正确的是()A.当电路中通过1 mol电子时,可得到1 mol H3BO3B.将电源的正、负极反接,工作原理不变C.阴极室的电极反应式为2H2O-4e- O2+4H+D.B(OH)4-穿过阴膜进入阴极室,Na+穿过阳膜进入产品室答案A10.(2019江西名校3月联考,11)利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5,装置如图所示,下列说法正确的是()A.b电极反应式是O2+4e-+2H2O 4OH-B.电解后乙装置d电极附近溶液的pH不变C.c电极反应式为N2O4-2e-+H2O N2O5+2H+D.甲中每消耗1 mol SO2,乙装置中有1 mol H+
44、通过隔膜答案B11.(2018广东珠海摸底,11)一定条件下,实验室利用如图所示装置,通过测量电压求算Ksp(AgCl)。工作一段时间后,两电极质量均增大。下列说法正确的是()A.右池中银电极作负极B.总反应式为Ag+Cl- AgClC.正极电极反应式为Ag-e- Ag+D.盐桥中的NO3-向右池方向移动答案B二、非选择题(25分)12.(2020届湖南长郡中学月考三,12)(12分)如图所示,A、B、C、D均为石墨电极,E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素的单质,且E能与NaOH溶液反应,按图示接通电路,反应一段时间。(1)甲池是(填“原电池”或“电解池”)装置,电极A的名称是。(2)C极
45、为(填“阴极”或“阳极”),电极反应式为。(3)烧杯中溶液会变蓝的是(填“a”或“b”)。(4)甲池中总反应的离子方程式为。答案(1)电解池阳极(2)阳极2Cl-2e- Cl2(3)a(4)2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+13.(2020届湖南师大附中月考三,16)(13分)电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染,其中所含的Cr()是主要污染物,可采用多种处理方法将其除去。查阅资料可知:在酸性环境下,Cr()通常以Cr2O72-的形式存在;Cr2O72-的氧化能力强于CrO42-;常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示;阳离子Fe3+Fe2+Cr3+开始沉淀的pH1
46、.97.04.3沉淀完全的pH3.29.05.6.腐蚀电池法(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭,利用原电池原理还原Cr()。下列关于焦炭的说法正确的是(填字母代号)。a.作原电池的正极b.在反应中作还原剂c.表面可能有气泡产生.电解还原法向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体,以Fe为电极电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。电解装置如图1所示。图1(2)A极连接电源的极,A极上发生的电极反应式为。(3)电解开始时,B极上除了发生产生H2的反应外,还有少量Cr2O72-在B极上直接放电,该反应的电极反应式为。(4)电解过程中,溶液的pH不同时,通电时间(t)与溶液中铬元素去除率的关系如图2所示。图2由图可知,电解还原法反应采取的最佳pH范围为(填字母代号)。 a.24b.46c.610解释曲线和曲线去除率低的原因:。答案(1)ac(2)正Fe-2e- Fe2+(3)Cr2O72-+14H+6e- 2Cr3+7H2O(4)b曲线的pH较小,此时Cr()被还原生成的Cr3+难以生成Cr(OH)3沉淀,仍以Cr3+形式存在于溶液中,导致去除率较低;曲线的pH较大,铬元素主要以CrO42-形式存在,其氧化能力弱于Cr2O72-,Cr()难以被还原并生成沉淀,导致去除率较低
