（新課標Ⅲ）2019版高考化學 專題十一 電化學課件.ppt

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1、專題十一電化學,高考化學 (課標專用),A組統(tǒng)一命題課標卷題組 考點一原電池的工作原理及金屬的電化學腐蝕與防護 1.(2018課標,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,五年高考,D.充電時,電池總反應為Li2O2-x 2Li+(1-)O2,答案D本題考查原電池原理和電解原理的綜合運用。A項,依據(jù)題意和可充電電池裝置圖判斷出,放電時鋰電極作負極,多孔碳材料電極

2、作正極,錯誤;B項,在原電池中,外電路電子由負極流向正極,即放電時,外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極,錯誤;C項,充電時,電解質(zhì)溶液中的陽離子向陰極區(qū)遷移,即Li+向鋰電極區(qū)遷移,錯誤;D項,充電時,Li+在陰極區(qū)得到電子生成Li,陽極區(qū)生成O2,即電池總反應為Li2O2-x 2Li+(1-)O2,正確。,方法技巧可充電電池的工作原理 可充電電池中,放電過程用原電池原理分析,充電過程用電解原理分析;分析電化學問題時,先判斷出電極,然后根據(jù)工作原理分析。,2.(2018課標,12,6分)我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將Na-ClO4溶于有機溶劑作為電解液,鈉和負

3、載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應為:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯誤的是() A.放電時,Cl向負極移動 B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2 C.放電時,正極反應為:3CO2+4e-2C+C D.充電時,正極反應為:Na++e-Na,答案D本題考查二次電池的工作原理。放電時,負極反應為:4Na-4e-4Na+,正極反應為 3CO2+4e-C+2C;Na+移向正極,C、Cl移向負極,A、C正確;充電過程與放電過程相 反,B正確;充電時,陽極反應為2C+C-4e-3CO2,D錯誤。,規(guī)律總結(jié)二次電池充、放電的電極判斷 二次電池充電時,“正接正、負接負”;放電時的正

4、極為充電時的陽極;放電時的負極為充電時的陰極。,3.(2017課標,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(2x8)。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0.14 g 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電池工作時為原電池,電池內(nèi)部陽離子向正極移動,根據(jù)圖示中Li+移動方向可知,電極a為正極,依次發(fā)生S8

5、Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的轉(zhuǎn)化,A正確;電池工作時負極反應式為Li-e- Li+,當轉(zhuǎn)移0.02 mol電子時,負極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol,質(zhì)量為0.14 g,B正確;石 墨烯具有導電性,可以提高電極a的導電能力,C正確;電池充電時為電解池,此時Li2S2的量越來越少,D錯誤。,思路分析結(jié)合反應原理,根據(jù)元素化合價的變化,判斷放電時的正、負極,再結(jié)合電解質(zhì)的性質(zhì)書寫電極反應式。,4.(2017課標,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

6、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本題考查外加電流的陰極保護法。將被保護的金屬(鋼管樁)與電源的負極相連,防止鋼管樁被腐蝕,故其表面腐蝕電流接近于零,A項正確;高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,陽極上發(fā)生氧化反應,失去電子,電子從高硅鑄鐵流向鋼管樁,B項正確;高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,只是用于傳遞電流,故陽極材料不損耗,C項錯誤;金屬的腐蝕受環(huán)境的影響,故通入的電流要根據(jù)環(huán)境條件的變化及時進行調(diào)整,D項正確。,審題技巧本題易因忽視高硅鑄鐵為惰性輔助陽極而導致出錯。通

7、常除金、鉑以外的金屬作為陽極材料,是活性電極,優(yōu)先于溶液中的粒子放電,且起到導電作用。此題指出惰性輔助陽極,“惰性”說明在此條件下鐵不放電,只是起導電作用(輔助)。做題時,應“具體問題具體分析”,不能一味地“按章辦事”。,5.(2016課標,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BMg-AgCl電池中,Mg為負極,AgCl為正極,故正極反應式為AgCl+e- Ag+Cl-,

8、B項 錯誤。,6.(2016課標,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。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 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充電時為電解池,溶液中的陽離子向陰極移動,發(fā)生的反應為2Zn(OH 2Zn+O2 +4OH-+2H2O,電解質(zhì)溶液中c(OH-)增大,故A項、B項均錯誤;放電時負極反應為Zn+4OH--2

9、e- Zn(OH,故C項正確;每消耗1 mol O2,電路中通過4 mol電子,故D項錯誤。,思路分析根據(jù)原電池及電解池的工作原理分析判斷。,知識拓展1.,2.失電子,3.原電池充電時:正極接電源正極,電池正極變陽極。,7.(2015課標,11,6分,0.588)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根據(jù)微生物電池工作原理示意圖可知:C6H12O6在負極上發(fā)生

10、氧化反應,電極反應式為C6H12O6-24e-+6H2O 6CO2+24H+;O2在正極上發(fā)生還原反應,電極反應式為6O2+24e-+24 H+ 12H2O。負極有CO2生成,A項錯誤;B項,微生物促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移,正確;C項,質(zhì) 子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū),正確;D項,電池總反應為C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,正 確。,思路分析由題干信息可知該裝置為原電池,再結(jié)合該電池工作原理示意圖可知左側(cè)電極為負極,右側(cè)電極為正極。,8.(2015課標,26,14分,0.182)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NH4C

11、l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),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

12、和H2O2溶解,鐵變?yōu)?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(14分)(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、Zn(NH3)2Cl2等,H+可寫為N (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+2.7

13、6Zn2+和Fe2+分離不開Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分),解析(1)該電池為酸性鋅錳干電池,電極反應式為負極:Zn-2e- Zn2+,正極:2MnO2+2e-+2H+ 2MnOOH。(2)電量Q=It=0.5 A560 s=150 C,則m(Zn)=65 gmol-1=0.05 g。(3)由表格中信息可知,ZnCl2的溶解度受溫度影響較大,NH4Cl的溶解度受溫度影響較小,故可通過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶的方法分離。(4)KspFe(OH)3=c(Fe3+)c3(OH-)=110-5c3(OH-)=110-39, c(OH-)=10-11.3molL-1,pOH=1

14、1.3,則pH=2.7。KspZn(OH)2=c(Zn2+)c2(OH-)=0.1c2(OH-)=110-17,c(OH-)=10-8 molL-1,pOH=8,則pH=6。因Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp接近,若不用H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,沉淀Zn2+時,Fe2+也可轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2沉淀,而使制得的ZnSO47H2O不純凈。,審題技巧題目給出相關物質(zhì)的Ksp,說明在分離除雜的過程中,可以利用溶解性,采用調(diào)節(jié)pH的方法將雜質(zhì)成分除去。,疑難突破除去Fe元素的基本思路是先將其氧化成Fe3+,然后采用調(diào)節(jié)pH的方式,將Fe3+轉(zhuǎn)化成沉淀而過濾除去。,考點二電解原理及其應用 1

15、.(2018課標,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: EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+ 2EDTA-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

16、為酸性,答案C本題考查電解原理的應用。由石墨烯電極區(qū)反應可知該極發(fā)生氧化反應,為陽極,則ZnO石墨烯為陰極。陰極的電極反應為:CO2+2H++2e- CO+H2O,A正確;裝置工作時 涉及三個反應,Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化循環(huán)進行,總反應為CO2與H2S之間的反應,根據(jù)得失電子守恒可知總反應為:CO2+H2S CO+H2O+S,B正確;石墨烯與電源正極相連,ZnO石墨烯與電源 負極相連,故石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的高,C錯誤;Fe2+、Fe3+均在酸性環(huán)境中穩(wěn)定存在,D正確。,審題技巧解題的關鍵是電極名稱的確定。如本題中CO2CO為還原反應陰極,Fe2+Fe3+為氧化反應陽極。,2.(2

17、017課標,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本題考查電解原理的應用。O3發(fā)生氧化反應,故鋁質(zhì)工件為陽極,A正確;陰 極材料應為金屬或?qū)щ姷姆墙饘?B正確;電解質(zhì)溶液中含有大量H+,故陰極的電極反應式為2H++2e- H2,C不正確;在電解池中,陰離子移向陽極,D正確。,知識拓展電解原理的應用,1.電解原理在“金屬防腐”中的應用。如:外加電流的陰極保

18、護法。,2.電解原理在“物質(zhì)制備”中的應用。如:尿素CO(NH2)2制氫氣。,3.電解原理在“環(huán)境治理”中的應用。如:用電解法消除CN-。,3.(2016課標,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S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S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

19、mol電子的電量時,會有0.5 mol的O2生成,答案B負極區(qū)(陰極)電極反應為:4H++4e- 2H2,正極區(qū)(陽極)電極反應為:4OH--4e- 2H2O+O2。A項,通電后S向正極移動,正極區(qū)OH-放電,溶液酸性增強,pH減小;C項,負 極反應為4H++4e- 2H2,溶液pH增大;D項,當電路中通過1 mol電子的電量時,會有0.25 mol O2生成。,知識拓展陽離子交換膜(以電解飽和NaCl溶液為例),只允許陽離子(Na+)通過,而阻止陰離子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通過,這樣既能防止H2和Cl2混合爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO。電解或電鍍時,電極質(zhì)

20、量減小的電極必為陽極;電極質(zhì)量增大的電極必為陰極,即溶液中的金屬陽離子得電子變成金屬吸附在陰極上。,4.(2014課標,12,6分,0.347)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由圖可知,b極(Li電極)為負極,a極為正極,放電時,Li+從負極(b)向正極(a)遷移,A項、D項正確;該電池放電時,負極:xLi-xe- xLi+,正極:Li1-xMn2O4+xLi++xe- LiMn2

21、O4,a極Mn元 素的化合價發(fā)生變化,C項錯誤;由放電反應可得充電時的反應,B項正確。,解題技巧首先根據(jù)原電池原理結(jié)合題給信息準確判斷電池的正、負極;然后理清兩極上的電極反應式及電池反應;最后結(jié)合選項進行作答。,5.(2018課標,27,14分)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}: (1)生產(chǎn)Na2S2O5,通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學方程式。 (2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為: pH=4.1時,中為溶液(寫化學式)。 工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是。 (3)制備Na2S2

22、O5也可采用三室膜電解技術,裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應式為。電解后,室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。,(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時,取50.00 mL葡萄酒樣品,用0.010 00 molL-1的碘標準液滴定至終點,消耗10.00 mL。滴定反應的離子方程式為,該樣品中Na2S2O5的殘留量為gL-1(以SO2計)。,答案(1)2NaHSO3 Na2S2O5+H2O (2)NaHSO3得到NaHSO3過飽和溶液 (3)2H2O-4e- O2+4H+a

23、 (4)S2+2I2+3H2O 2S+4I-+6H+0.128,解析本題考查工藝流程、電解原理的應用、氧化還原滴定與計算。 (1)NaHSO3與Na2S2O5中硫元素化合價均為+4價,根據(jù)觀察法配平反應方程式:2NaHSO3 Na2S2O5+H2O。 (2)中所得溶液的pH=4.1,硫元素的存在形式應為HS,故中為NaHSO3溶液。 過程是利用Na2CO3與NaHSO3反應轉(zhuǎn)化為Na2SO3,過程利用SO2與Na2SO3反應生成NaH-SO3:Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3,制得高濃度的NaHSO3,更有利于Na2S2O5的制備。 (3)根據(jù)裝置圖可知左側(cè)為陽極,溶質(zhì)為H2SO4

24、,實際放電的是水電離出的OH-,電極反應式為2H2O-4e- O2+4H+。電解過程中,陽離子(H+)向右側(cè)移動,則a室中S+H+ HS,NaHSO3濃度 增大。 (4)Na2S2O5作食品的抗氧化劑,則具有強還原性,被氧化為S;S2 2S,I2 2I-, 依據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒可配平反應的離子方程式:S2+2I2+3H2O 2S +4I-+6H+。 根據(jù)滴定反應的離子方程式及硫原子守恒可得如下關系式:,64 g 1 mol m(SO2) 0.010 00 molL-10.010 00 L m(SO2)=6.410-3g 則樣品中Na2S2O5的殘留量為=0

25、.128 gL-1。,2SO2S22I2,方法技巧守恒法在此題中應用較多。如第(4)問中S2與I2反應的方程式要利用得失電子 守恒、電荷守恒和原子守恒配平。,考點一原電池的工作原理及金屬的電化學腐蝕與防護 1.(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)。,B組自主命題省(區(qū)、市)卷題組,下列說法不正確的是() A.對比,可以判定Zn保護了Fe B.對比,K3Fe(CN)6可能將Fe氧化 C.驗證Zn保護Fe時不能用的方法 D.將Zn換成Cu,用的方法可判斷Fe比Cu活潑,答案D本題考查原電池的原理、Fe2+的檢驗等知識。在中,若將

26、Zn換成Cu,此時Fe作負極,其周圍必然會出現(xiàn)Fe2+,Fe2+遇K3Fe(CN)6會出現(xiàn)藍色沉淀,與原來的實驗現(xiàn)象相同,也就是說,在中無論與Fe連接的金屬活動性如何,實驗現(xiàn)象都是一樣的,所以用的方法無法判斷Fe與Cu的活潑性強弱。,規(guī)律方法做對比實驗時,一定要弄清哪些實驗條件是相同的,哪些是變化的。,2.(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H0 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,KspMg(OH)2=5.610-12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)5.610-4 molL-1 D.常

27、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本題考查H與S的判斷、金屬防腐、與Ksp有關的計算、氣體摩爾體積的應用。N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的H<0,S<0,A不正確;地下鋼鐵管道用導線連接鋅塊屬于犧 牲陽極的陰極保護法,B正確;KspMg(OH)2=c(Mg2+)c2(OH-),則c(Mg2+)=molL-1=5.610- 4molL-1,pH=10的溶液中Mg2+最大濃度為5.610-4molL-1,C正確;常溫常壓下11.2 L H2的物質(zhì)的量不是0.5 mol,D不正確。,知識拓展氣體分子數(shù)增多的反應:S0,氣體分

28、子數(shù)減少的反應:S<0。,3.(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++C6C.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由放電時電池總反應可知,放電時負極反應式為LixC6-xe- C6+xLi+,正極反應式 為Li1-xCoO2+x

29、e-+xLi+ LiCoO2,在原電池內(nèi)部陽離子由負極向正極遷移,A、B項均正確;充電 時陰極反應式為C6+xLi++xe- LixC6,陽極反應式為LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+,轉(zhuǎn)移x mol e-,石墨電極增重7x g,若轉(zhuǎn)移1 mol e-,石墨電極將增重7 g,C項不正確,D項正確。,4.(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

30、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CA項,采用多孔電極可以提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于O2擴散至電極表面;B項,單位質(zhì)量的Mg、Al、Zn反應,Al轉(zhuǎn)移的電子數(shù)最多,故Al-空氣電池的理論比能量最高;C項,由于電池中間為陰離子交換膜,故Mn+不能通過,則正極

31、的電極反應式為O2+4e-+2H2O 4OH-;D項,在Mg-空氣電池中,負極的電極反應式為Mg-2e- Mg2+,為防止負極區(qū)沉積 Mg(OH)2,可采用陽離子交換膜阻止OH-進入負極區(qū)。,5.(2016江蘇單科,7,2分)下列說法正確的是() A.氫氧燃料電池工作時,H2在負極上失去電子 B.0.1 molL-1 Na2CO3溶液加熱后,溶液的pH減小 C.常溫常壓下,22.4 L Cl2中含有的分子數(shù)為6.021023個 D.室溫下,稀釋0.1 molL-1 CH3COOH溶液,溶液的導電能力增強,答案AA項,原電池工作時,負極失電子,故正確;B項,0.1 molL-1 Na2CO3溶液

32、加熱后,C水 解程度變大,C+H2O HC+OH-平衡右移,溶液堿性增強,pH增大,故錯誤;C項,常溫常壓 下,22.4 L Cl2的物質(zhì)的量不是1 mol,故錯誤;D項,室溫下,稀釋0.1 molL-1 CH3COOH溶液,溶液中離子總濃度減小,溶液導電能力減弱,故錯誤。,6.(2014北京理綜,8,6分)下列電池工作時,O2在正極放電的是(),答案B氫燃料電池中,負極上H2放電,正極上O2放電,A、C、D中均不存在O2放電,故選B。,7.(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+

33、Cl- B.放電時,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,則電池總反應隨之改變 D.當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時,交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子,答案D原電池的正極反應為Cl2+2e- 2Cl-,故A項錯誤;放電時,白色沉淀AgCl在左側(cè)電 極處產(chǎn)生,故B項錯誤;當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時,原電池左側(cè)發(fā)生的反應為:Ag-e-+Cl- AgCl,減少了0.01 mol的Cl-,根據(jù)電荷守恒原理,左側(cè)溶液中的H+通過陽離子交換膜向右側(cè)轉(zhuǎn)移0.01 mol,故D項正確。,8.(2014天津理綜,1,6分)化學與生產(chǎn)、生活息息相關,下列敘述錯誤

34、的是() A.鐵表面鍍鋅可增強其抗腐蝕性 B.用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可減少白色污染 C.大量燃燒化石燃料是造成霧霾天氣的一種重要因素 D.含重金屬離子的電鍍廢液不能隨意排放,答案BA項,鐵表面鍍鋅,當發(fā)生電化學腐蝕時,Fe作正極被保護。B項,聚乙烯塑料非常穩(wěn)定,不易降解,而聚乳酸塑料是易降解的塑料,故應用聚乳酸塑料代替聚乙烯塑料來減少白色污染,故B項錯誤。D項,重金屬離子對土壤、水都會產(chǎn)生污染,所以含重金屬離子的電鍍廢液不能隨意排放。,9.(2016北京理綜,26,13分)用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(N)已成為環(huán)境修復研究的熱 點之一。 (1)Fe還原水體中N的反應原理如下圖所示。

35、 作負極的物質(zhì)是。 正極的電極反應式是。 (2)將足量鐵粉投入水體中,經(jīng)24小時測定N的去除率和pH,結(jié)果如下:,pH=4.5時,N的去除率低。其原因是。 (3)實驗發(fā)現(xiàn):在初始pH=4.5的水體中投入足量鐵粉的同時,補充一定量的Fe2+可以明顯提高N的去除率。對Fe2+的作用提出兩種假設: .Fe2+直接還原N; .Fe2+破壞FeO(OH)氧化層。 做對比實驗,結(jié)果如下圖所示。可得到的結(jié)論是 。 同位素示蹤法證實Fe2+能與FeO(OH)反應生成Fe3O4。結(jié)合該反應的離子方程式,解釋加入Fe2+提高N去除率的原因:。,(4)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時測定N的去除率和pH,結(jié)果如下:,

36、與(2)中數(shù)據(jù)對比,解釋(2)中初始pH不同時,N去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因: 。,答案(1)Fe N+8e-+10H+ N+3H2O (2)FeO(OH)不導電,阻礙電子轉(zhuǎn)移 (3)本實驗條件下,Fe2+不能直接還原N;在Fe和Fe2+共同作用下能提高N去除率 Fe2++2FeO(OH) Fe3O4+2H+,Fe2+將不導電的FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導電的Fe3O4,利于電子轉(zhuǎn) 移 (4)初始pH低時,產(chǎn)生的Fe2+充足;初始pH高時,產(chǎn)生的Fe2+不足,解析(1)由圖示可知,Fe失去電子作負極,N在正極發(fā)生反應轉(zhuǎn)化為N:N+8e-+10H+ N+3H2O。 (4)初始pH低時,產(chǎn)生的

37、Fe2+充足,能有效防止FeO(OH)的生成。,10.(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

38、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。,腐蝕過程中,負極是(填圖中字母“a”或“b”或“c”); 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; 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(1)四(2)101(3)A、B (4)Ag2O+2CuCl 2AgCl+Cu2O (5)c2Cu2++3OH-+Cl- Cu2(OH)3Cl0.448,解析(2

39、)Sn和Pb原子的數(shù)目之比為=101。(3)催化劑可以降低反 應的活化能,增大反應速率,但不能改變反應物與生成物的總能量,即對反應的H無影響;反應的平衡常數(shù)只隨溫度的變化而變化。(4)復分解反應中各元素化合價均不變。(5)銅作負極失電子,產(chǎn)物是Cu2+;4.29 g Cu2(OH)3Cl中含有0.04 mol Cu2+,Cu-2e- Cu2+,則轉(zhuǎn)移0.08 mol電 子,需耗氧0.02 mol,標準狀況下為0.448 L。,考點二電解原理及其應用 1.(2016北京理綜,12,6分)用石墨電極完成下列電解實驗。,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+

40、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根據(jù)實驗一的實驗現(xiàn)象可判斷出c為陽極,d為陰極,a、d處的電極反應均為2H2O+2e- H2+2OH-,c處的電極反應為Fe-2e- Fe2+,由于Fe2+的顏色較淺,短時間觀察不到明顯 的現(xiàn)象?！癰處變紅”,說明有H+生成,則發(fā)生了電極反應2H2O-4e- 4H++O2;“局部褪 色”說明在該電極上Cl-放電生成了Cl2,電極反應為2Cl--2e- Cl2。實驗二中每個銅珠的 左側(cè)為陽極,右側(cè)為陰極,其中銅珠的左側(cè)銅放電變成銅離子,銅離子移動到m處,在m

41、處放電變成銅析出。,2.(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11,答案DH2OH2、CO2CO均為還原過程,X應為電源負極,A項正確;陰極電極反應式為H2O+2e- H2+O2-和CO2+2e- CO+O2-,陽極電極反應式為2O2--4e- O2,總反應為H2O+

42、CO2 H2+CO+O2,B、C項正確;陰、陽兩極生成氣體的物質(zhì)的量之比為21,D項不正確。,3.(2015福建理綜,9,6分)純凈物X、Y、Z轉(zhuǎn)化關系如圖所示,下列判斷正確的是() A.X可能是金屬銅B.Y不可能是氫氣 C.Z可能是氯化鈉D.Z可能是三氧化硫,答案A若用惰性電極電解CuCl2溶液,可以生成Cu和Cl2,Cu可以在Cl2中燃燒生成CuCl2,故X可能是金屬銅,A正確;若用惰性電極電解HCl的水溶液,可生成H2和Cl2,H2和Cl2在點燃的條件下可以生成HCl,故Y可能是H2,B錯誤;在水溶液中Na+不可能放電,故C錯誤;若Z是三氧化硫,則Z的水溶液為H2SO4溶液,電解H2SO

43、4溶液得到的X和Y作用不會生成三氧化硫,故D錯誤。,4.(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DD項,控制溶液pH為910,溶液呈堿性,離子方程式應為2CN-+5ClO-+H2O N2+ 2CO2+5Cl-+2OH-。,

44、5.(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BA項,在原電池內(nèi)部,陽離子應移向正極;B項,二次電池充電的過程為電解過程,陰極發(fā)生還原反應;C項,比能量是指這種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能,當二者質(zhì)量相同時,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量不相等,即比能量不同;D項,鋰離子電池與鋰硫電池的正、負極連接錯誤,

45、應將鋰硫電池的鋰電極連接鋰離子電池的石墨電極,硫電極連接LiCoO2電極。,6.(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”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。陽極的電極反應式為,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學式為。,(5)

46、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-2Al+H2O (2)減小 (3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化 (4)4C+2H2O-4e-4HC+O2H2 (5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜,解析本題考查了以鋁土礦為原料制備鋁的工藝流程,涉及離子方程式的書寫和電化學的相關知識。 (1)Al2O3是兩性氧化物,能與強堿反應生成Al和H2O。 (2)“堿溶”時,NaOH溶液應過量,則在“過濾”所得濾液中一定含有過量的NaOH,當加入NaHCO3溶液時,

47、HC+OH- C+H2O,使c(OH-)減小,故pH減小。 (3)電解熔融Al2O3時,陽極反應式為:2O2--4e- O2, O2會與石墨發(fā)生化學反應,從而消耗石墨。 (4)陽極應是H2O電離出的OH-放電,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的條件下,H+與C反應生 成HC,故陽極的電極反應式為:4C+2H2O-4e- 4HC+O2;陰極的電極反應式為:4H2 O+4e- 2H2+4OH-,所以物質(zhì)A為H2。 (5)鋁粉表面有Al2O3薄膜,阻礙反應的進行,而添加少量NH4Cl固體,NH4Cl分解生成的HCl能與Al2O3反應,破壞Al2O3薄膜,有利于Al和N2反應。,疑難突破向“過濾

48、”所得濾液中加入NaHCO3溶液時,除了發(fā)生反應HC+OH- H2O +C,還發(fā)生反應HC+Al+H2O Al(OH)3+C,然后經(jīng)“過濾”得到Al(OH)3,灼 燒Al(OH)3,發(fā)生反應2Al(OH)3 Al2O3+3H2O,再電解熔融的Al2O3可得到Al。,7.(2016天津理綜,10,14分)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:。 (2)氫氣可用于制備H2O2。已知: H2(g)+A(l) B(l)H1 O

49、2(g)+B(l) A(l)+H2O2(l)H2 其中A、B為有機物,兩反應均為自發(fā)反應,則H2(g)+O2(g) H2O2(l)的H0(填“” “<”或“=”)。 (3)在恒溫恒容的密閉容器中,某儲氫反應:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)H<0達到化學平衡。 下列有關敘述正確的是。 a.容器內(nèi)氣體壓強保持不變 b.吸收y mol H2只需1 mol MHx,c.若降溫,該反應的平衡常數(shù)增大 d.若向容器內(nèi)通入少量氫氣,則v(放氫)v(吸氫) (4)利用太陽能直接分解水制氫,是最具吸引力的制氫途徑,其能量轉(zhuǎn)化形式為。 (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Na

50、2FeO4,同時獲得氫氣:Fe+2H2O+2OH- Fe+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Fe ,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:Na2 FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。,圖1 圖2,電解一段時間后,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)生的氣體及時排出,其原因為 。 c(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(共14分)(1)污染小可再生來源廣資源豐富燃燒熱值高(任

51、寫其中2個) H2+2OH--2e- 2H2O (2)< (3)ac (4)光能轉(zhuǎn)化為化學能 (5)陽極室 防止Na2FeO4與H2反應使產(chǎn)率降低 M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,解析(1)堿性氫氧燃料電池中H2在負極失電子結(jié)合OH-生成H2O。 (2)兩反應的S均小于0,且均為自發(fā)反應,故兩反應均為放熱反應。 H2(g)+A(l) B(l)H1v逆,即v(吸氫)v(放氫),d項不正確。 (5)由題意可知,陽極的電極反應式為Fe-6e-+8OH- Fe+4H2O,陰極的電極反

52、應式為6H2 O+6e- 3H2+6OH-,故電解一段時間后陽極室c(OH-)降低。陰極產(chǎn)生H2,若不及時排出, 則會還原Na2FeO4,使產(chǎn)率降低。由題中信息可知Na2FeO4在強堿性條件下穩(wěn)定,故c(OH-)較低時Na2FeO4穩(wěn)定性差;c(OH-)過高時,鐵電極上會產(chǎn)生Fe(OH)3或Fe2O3,導致Na2FeO4產(chǎn)率降低。,C組教師專用題組,考點一原電池的工作原理及金屬的電化學腐蝕與防護,1.(2014大綱全國,9,6分)下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(

53、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在金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)中,MH(M為零價,H為零價)在負極發(fā)生反應:MH+OH--e- M+H2O,NiOOH在正極發(fā)生反應:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,電解液可為 KOH溶液,A、B正確;充電時,陰極反應式為M+H2O+e- MH+OH-,C錯誤;MH中氫密度越大, 單位體積電池所儲存電量越多,即電池能量密度越高,D正確。,解題關鍵掌握原電池、電解池原理是解題的關鍵。,思路分析要先分析元素化

54、合價,MH合金中M、H的化合價均為0價,MH為負極材料,而NiOOH為正極材料,進而可以分別寫出正、負極的電極反應式。,2.(2013課標,10,6分,0.47)銀質(zhì)器皿日久表面會逐漸變黑,這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學原理可進行如下處理:在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液,再將變黑的銀器浸入該溶液中,一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色會褪去。下列說法正確的是() A.處理過程中銀器一直保持恒重 B.銀器為正極,Ag2S被還原生成單質(zhì)銀 C.該過程中總反應為2Al+3Ag2S 6Ag+Al2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl,答案B根據(jù)電化學原理可知,Al為負極,電極反應為:2Al-6e-

55、2Al3+;銀器為正極,電極反 應為:3Ag2S+6e- 6Ag+3S2-;溶液中反應為:2Al3++3S2-+6H2O 2Al(OH)3+3H2S,三反應 相加可知該過程的總反應為:2Al+3Ag2S+6H2O 2Al(OH)3+6Ag+3H2S,故B正確,C、D錯 誤;銀器表面黑色的Ag2S變成了Ag,質(zhì)量必然減小,A錯誤。,解題關鍵掌握原電池工作原理、氧化還原反應及鹽類水解等知識并能綜合應用是解題的關鍵。,易錯警示A項易認為變黑的銀器處理之后復原而錯選;C項易忽略在溶液中Al3+和S2-發(fā)生相互促進的水解反應。,3.(2013課標,11,6分,0.55)“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構如圖所示

56、,電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導體制作的陶瓷管相隔。下列關于該電池的敘述錯誤的是() A.電池反應中有NaCl生成 B.電池的總反應是金屬鈉還原三價鋁離子 C.正極反應為:NiCl2+2e- Ni+2Cl- D.鈉離子通過鈉離子導體在兩電極間移動,答案B該原電池的負極反應為:Na-e- Na+,正極反應為:NiCl2+2e- Ni+2Cl-,電池總反 應為:2Na+NiCl2 2NaCl+Ni。B項錯誤。,思路分析由圖示可知電池總反應是金屬鈉還原Ni2+,據(jù)此可以寫出總反應,再結(jié)合原電池原理即可解決問題。,4.(2011課標,11,6分)鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電時的總

57、反應為: Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2 下列有關該電池的說法不正確的是() A.電池的電解液為堿性溶液,正極為Ni2O3、負極為Fe B.電池放電時,負極反應為Fe+2OH--2e-Fe(OH)2 C.電池充電過程中,陰極附近溶液的pH降低 D.電池充電時,陽極反應為2Ni(OH)2+2OH--2e-Ni2O3+3H2O,答案C由鐵鎳蓄電池放電時的總反應可知電解液為堿性溶液,放電時負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反應,故Fe為負極,Ni2O3為正極,A正確。放電時Fe失電子被氧化,負極反應為Fe+2OH--2e-Fe(OH)2,B正確。充電時,陰極發(fā)生還原反應,電極

58、反應為Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-, pH增大,C錯誤。充電時,陽極發(fā)生氧化反應,電極反應為2Ni(OH)2+2OH--2e-Ni2O3+3H2O, D正確。,5.(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Cr2的酸性廢水通過鐵炭混合物,在 微電池正極上Cr2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(jié)果如下圖所示。,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+

59、,其原因是。 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。 一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液,溶液中B(B元素的化合價為+3)與Fe2+反 應生成納米鐵粉、H2和B(OH,其離子方程式為。 納米鐵粉與水中N反應的離子方程式為4Fe+N+10H+ 4Fe2++N+3H2O 研究發(fā)現(xiàn),若pH偏低將會導致N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N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)Cr2+14H++6e-

60、2Cr3++7H2O (2)活性炭對Cu2+和Pb2+有吸附作用 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)2Fe2++B+4OH- 2Fe+2H2+B(OH 納米鐵粉與H+反應生成H2 Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除N的反應(或形成的Fe-Cu原電池增大納米鐵粉去除N的反 應速率),解析(2)活性炭具有吸附作用,可以吸附少量的Cu2+和Pb2+。 鐵炭混合物去除Cu2+和Pb2+是通過發(fā)生置換反應實現(xiàn)的,且發(fā)生的是原電池反應(Fe為負極,活性炭為正極),當鐵的質(zhì)量分數(shù)達到一定數(shù)值后,隨著鐵的質(zhì)量分數(shù)增加,活性炭的質(zhì)量分數(shù)減少,鐵炭混合物中微電池的數(shù)目減少,所以Cu2+和Pb2+的去

61、除率下降。 (3)pH偏低時,溶液中的H+可與納米鐵粉發(fā)生反應:Fe+2H+ Fe2++H2,從而使N的去除 率下降。 、兩種水樣的不同之處是中含有一定量的Cu2+而中沒有,因此去除N的速率產(chǎn) 生差異的可能原因是Cu2+(或Fe與之反應生成的Cu)起到了催化作用,也可能是Fe與Cu2+反應生成Cu進而形成Fe-Cu原電池,加快了反應速率。,6.(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

62、空格):,(2)編號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0t1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(jié)論。 實驗步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作

63、過程):,答案(1),(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(jié)論(不要求寫具體操作過程): 藥品用量和操作同編號實驗(多孔橡皮塞增加進、出導管);,通入氬氣排凈瓶內(nèi)空氣; 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),解析(1)由表格數(shù)據(jù)知:組實驗作參照,組實驗探究醋酸濃度的影響,所以鐵粉質(zhì)量不變;組實驗中醋酸濃度和鐵粉質(zhì)量未變,碳粉質(zhì)量減少,所以實驗目的是碳粉含量的影響。(2)由圖2知,

64、t2時瓶內(nèi)壓強明顯小于起始壓強,說明發(fā)生了吸氧腐蝕;Fe和碳構成了原電池的兩極,電子由負極Fe流向正極碳,碳粉表面發(fā)生了還原反應,電極反應式為:2H2O+O2+4e- 4OH-或4H+ +O2+4e- 2H2O。(3)由圖2知,0t1時瓶內(nèi)壓強增大,假設二可以為Fe與醋酸反應放熱使氣體 受熱體積膨脹。,考點二電解原理及其應用 1.(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

65、 g CO2被還原,D.a電極的反應為:3CO2+18H+-18e- C3H8O+5H2O,答案B由模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置可知,該裝置將光能和電能轉(zhuǎn)化為化學能,故A錯誤;在電解池內(nèi)部,陽離子向陰極遷移,故H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移,B正確;陰極上:3CO2C3H8O 18e-,陽極上:2H2OO24e-,根據(jù)得失電子守恒可知,當陽極生成1 mol O2時,陰極被還原的CO2的質(zhì)量為:44 g/mol=29.3 g,故C錯誤;a電極的反應為:3CO2+18H++18e- C3H8O+5H2O, 故D錯誤。,2.(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

66、離子、Al2C 和AlC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.KClb.KClO3c.MnO2d.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4Al2C+3e- Al+7AlCH2(2)3 (3)b、d不能Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+ 3Fe2+(或只寫Fe+2Fe3+ 3Fe2+),解析(1)電鍍時,鍍件作陰極,與電源負極相連,發(fā)生還原反應。電鍍過程中有機陽離子不參與反應且不產(chǎn)生其他離子,故陰極的電極反應式應為4Al2C+3e- Al+7AlC。若改用AlCl3水溶液作電解液,陰