2022年高三化学培优强化训练电化学 .pdf

1 高三化学培优强化训练 15 电化学【基础巩固训练 】1电解 NO 制备 NH4NO3，其工作原理如下图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充 A。A 是_，理由是 _ 。第 1 题图第 2 题图2氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，上图是供氨水式燃料电池工作原理：氨气燃料电池的电解质溶液最好选择(填“ 酸性 ” 、“ 碱性” 或“ 中性” )溶液。空气在进入电池装置前需要除去气体。氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池正极的电极反应式是。3天宫一号的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。右图为RFC 工作原理示意图，a、b、c、d 均为Pt 电极。下列说法正确的是AB 区的 OH-通过隔膜向a 电极移动， A 区 pH 增大B图中右管中的OH-通过隔膜向c 电极移动， d 电极上发生还原反应Cc 是正极，电极上的电极反应为2H+2e-=H2D当有 lmol 电子转移时， b 电极产生气体Y 的体积为11.2L 4现有 200 mL 含 KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液，其中c(NO3- )=3 molL-l，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到标准状况下2. 24 L 气体。假定电解后溶液体积不变，则下列说法不正确的是A电解过程中共转移0.4 mol 电子B原混合液中c(K+)为 2.0 molL-lC电解得到的Cu 的质量为 6.4 g D电解后溶液中c(H+)为 0.1 molL-l5电解法处理氮氧化物是目前大气污染治理的一个新思路。其原理是将NOx在电解池中分解成无污染的 N2和 O2除去，如下图所示，两电极间是固体氧化物电解质，在一定条件下可自由传导O2-。则电解池阴极的电极反应式为_。第 5 题图；第 6-(2)题图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 6已知铬的相对原子质量是52，回答下来有关“铬”的问题。(1)金属及塑料制品表面镀铬不仅美观还可提高金属制品抗腐蚀性能。常见镀铬液由重铬酸(H2Cr2O7)和催化剂硫酸组成。重铬酸中，Cr 元素的化合价为_。镀铬时由CrO42-放电产生铬镀层。阴极的电极反应式为_ 。(2)电镀废水中Cr2O72-具有高毒性，必须经处理后转化为无毒的Cr(III) 才能排放。电解法处理含铬的强酸性废水的原理如上图所示，铁电极参与过程，起至关重要的作用。图中 A 为电源 _极；电解时阴极产生的气体为_ (写化学式 )。写出实现铬转化反应的离子方程式：_ 。已知室温下，KspCr(OH)31 1030，KspFe(OH)34 1038。欲使溶液中的Cr3+浓度小于1 106mol L1)，需调节溶液pH 的范围是。(3)工业上处理100 L Cr2O72含量为 108 mg L1的含铬废水，至少需要L(标准状况 )SO2。(4)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有 Cr2O72的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上 Cr2O72转化为 Cr3，其电极反应式为_。7全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。下图是钒电池基本工作原理示意图，请回答下列问题：(1)钒的氧化物是化学工业中最佳催化剂之一，有“ 化学面包 ”之称。已知钒原子的质子数为23，则钒在元素周期表中的位置是 _。(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同种类的钒离子(V2+、 V3+、VO2+、VO2+)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为V2+VO2+2H+VO2+V3+ +H2O。放电时的正极反应式为_，充电时， b 为外界电源的 _极，充电时电池的负极反应式为_ 。(3)为保证电池稳定运行，“ 隔膜 ” 选用质子交换膜，利用钒电池进行电解精炼铜，每得到64 g 精铜，钒电池正负极电解液质量将相差_g(水分子无法透过隔膜，假设原正负极电解液质量相同)。8某小组研究可逆反应AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O 时，设计了如图所示的原电池：(1)电池工作时，盐桥中的阴离子向极移动 (填 C1或 C2)；若向 B 池里滴加NaOH 溶液，平衡向方向移动，此时 C2极的电极反应式为。(2)下 列判断正确的是。a微安表指针为0 时，该反应处于平衡状态。b向 A 池中加入淀粉溶液，溶液变蓝说明该反应处于平衡状态。cAsO43-、AsO33-离子浓度相等时，该反应处于平衡状态。(3)若在 5min 时间内电路中通过了1.204 104C 的电量，则化学反应速率v(I-)为。(4)该反应的平衡常数表达式K= 。(5)已知反应达到平衡时，AsO43-离子转化率为25%，则 I-离子的转化率。A大于 25% B小于 25% c等于 25% d无法确定(6)反应达到平衡后，若将AsO43-、I-、H+、AsO33-、I2的浓度均减少到原来的一半，上述平衡向方向移动。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 【能力提升训练 】1探测冥王星的“ 新地平线号 ” 载有 10.9 千克钚 (Pu23894)燃料电池系统，形成闭合回路池是由辐射射线(高速电子流 )的放射源、 收集这些电子的集电器以及两者之间的绝缘体三部分组成。下列有关说法正确的是A钚电池是将核能转化为电能B核原料是可再生能源C放射源为正极，集电器为负极DPu23894的原子质量是C126原子质量的238 倍2目前商用的锂离子电池大多采用各种嵌锂的碳/石墨材料为负极，LiCoO2或 LiNiO2等复合氧化物为正极材料。尖晶石型Li4Ti5O12是一种很有应用前景的锂离子电池负极材料，在嵌锂过程中变为岩盐型 Li7Ti5O12。回答问题：(1)LiNiO2 、Li4Ti5O12中， Ni 和 Ti 元素的化合价分别是多少、。(2)将 TiO2和 Li2CO3混合后在空气中加热到1073K，可得到Li4Ti5O12，写出方程式：。(3)若用 LiNiO2 、Li4Ti5O12做锂离子电池的两极，写出充电过程中两极的电极反应式：、。3一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油(以 C4H10为例 )蒸气，电池的电解质是掺杂了 Y2O3的 ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-，回答如下问题：(1)这个电池负极发生的反应是。(2)人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是。(3)汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生物质而堵塞电极的气体通道。4利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一。某研究小组设计了如下图所示的循环系统实现光分解水制氢。反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供，反应体系中I2和Fe3+等可循环使用。(1)写出电解池A、 电解池 B 和光催化反应池中反应的离子方程式。电解池 A：电解池 B：光催化反应池：(2)若电解池A 中生成 3.36 L H2(标准状况 )，电解池B 中生成 Fe2+的物质的量是。(3)若循环系统处于稳定工作状态时，电解池 A 中流入和流出的HI 浓度分别为a mol L-1和 b mol L-1，光催化反应生成Fe3+的速率为c mol min-1，循环系统中溶液的流量为Q(流量为单位时间内流过的溶液体积 )。试用含所给字母的代数式表示溶液的流量Q。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 【信息加工处理】在电解生产中，法拉第常数F 是个很重要的数据，F=96500C/mol 。在实际生产中，不可能得到理论上相应的量的电解产物，因为同时有副反应的存在。通常把实际产量与理论产量之比称为电流效率，即：。5电解铝工业， 设电流效率为80%，电解电流为80.0A，要获得 0.10kg 金属铝， 需要电解小时。6有一硝酸盐晶体，化学式为M(NO3)x nH2O，经测定其摩尔质量为242g/mol。取 1.21g 该晶体溶于水配成100mL 溶液，倒入电解槽中进行电解，已知所用的电流为1A，电解时间为16.08min，M在阴极上完全被还原沉积，电解完毕后电极增重0.32g，且在此过程中阴极上只有M 被还原。 (已知1mol 电子带 96500C 的电量 ) (1) 通过计算确定该晶体的化学式。(2) 电解后溶液的pH 值(假设溶液体积不变)。7含有银、铜、铬的一种合金，质量为1.500g。溶解后溶液中含有Ag+、Cu2+、Cr3+，用水稀释到500.00mL 。(1)取出 50.00mL 溶液，加入过量稀碱溶液，分离出沉淀物，滤液用足量H2O2氧化，酸化上述溶液，用 25.00mL 0.100mol/L 的 Fe(II) 盐溶液还原其中的Cr2O72-生成 Cr3+，未反应的Fe(II) 盐溶液用0.0200mol/L KMnO4溶液滴定，耗液17.20 mL。(2)在另一个实验中，取200.00mL 原始溶液进行电解，电解析出金属的电流效率是90%，电流强度为 2A，在 14.50min 内，三种金属恰好完全析出。求合金中各金属的质量分数。已知：相对原子质量：Cu-63.55；Cr-52.00；Ag-107.9 ；法拉第常数：9.648 104 C/mol 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5 【综合练习】综合练习1：(1)储氢还可借助有机物，如利用环已烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢。(g)(g)3H2(g) 在某温度下，向恒容容器中加入环已烷，其起始浓度为amol L1，平衡时苯的浓度为bmol L1，该反应的平衡常数K(2)一定条件下，题11 图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其它有机物)。导线中电子转移方向为。(用 A、D 表示) 生成目标产物的电极反应式为。该储氢装置的电流效率 。( 生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数 100%，计算结果保留小数点后1 位。 ) 综合练习2：二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度等于甲醇直接燃料电池(5.93kW?h?kg-1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_,一个二甲醚分子经过电化学氧化 ,可以产生 _个电子的能量；该电池的理论输出电压为1.20V,能量密度E 为？(列式计算，能量密度=电池输出电能 /燃料质量， 1 kW?h = 3.6106J)。能量效率：如果电流恒定，在相等的充电和放电时间内，蓄电池放出电量和充入电量的百分比，称为蓄电池的能量效率。H2O 2.8mol 气体(忽略水蒸汽 ) 含苯的物质的量分数为 10%的混合气10mol 混合气 ,其中苯的物质的量分数为24% 高分子电解质膜(只允许 H通过 ) 多孔性惰性电极D 多孔性惰性电极E 电源A B 题 11 图高温FeSO4/Al2O3名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6 燃料电池的能量效率=转化为电能的热量/燃烧的总热量高三化学培优强化训练 15 电化学【基础巩固训练】1NH3根据反应： 8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的HNO3多2碱性 CO2 O2 + 4e+ 2H2O = 4OH3B 4D 52NOx4xe=N22xO26(1)+6； CrO42- + 8H+ 6e-=Cr +4H2O(2)正、 H2；6Fe2+ +Cr2O72- +14H+=6Fe3+2Cr3+7H2O； pH6 (3)3.36(4)Cr2O72+6e+14H+=2Cr3+7H2O7(1)第四周期 VB 族(2)VO2+2H+e-=VO2+H2O；负； V3+e- =V2+；(3)4 8(1)C1；逆反应； AsO33-2e-H2OAsO43-2H+或 AsO33-H2OAsO43-2H+2e-(2)a (3)0.05molL-1 min-1(4)c(AsO33-) c(I2)/c(AsO43-) c2(I-) c2(H+)；(5)d (6)逆反应【能力训练】1A 2(1)+3； +4 (2)2Li2CO3 + 5TiO2Li4Ti5O12 + 2CO2(条件： 1073K) (3)阳极： LiNiO2 - xe- Li1-xNiO2 + xLi+阴极： Li4Ti5O12+ 3Li+ + xe- Li7Ti5O123(1)2C4H10-52e- +26O2-8CO2+10H2O (2)化学能直接转变成电能，能量转化率高，利用率高(3)碳粒或炭黑4(1)A ：2H+2I- H2+I2 ；B：4Fe3+2H2OO2+4H+4Fe2+光催化反应池：2Fe2+I22Fe3+2I- (2)0.300 mol (3) L min-1 54.65 6(1)Cu(NO3)2 3H2O ； (2)pH=1 7解析： (1)本题涉及的反应方程式为：6Fe2+ Cr2O72- +14H+ 6Fe3+2Cr3+7H2O 5Fe2+ MnO4- +8H+ 5Fe3+ Mn2+ +4H2O 关系式： Cr3+ 0.5 Cr2O72- 3Fe2+；5Fe2+ MnO4-n(Cr)=1/3(0.025000.1005 0.01720 0.0200)500.00/50.00=0.0026mol (2)由法拉第电解定律，2n(Cu)+n(Ag) +3n(Cr) 500.00/200.002 90% 14.50 60 96480=0.0406mol 63.55 n(Cu)+ 107.9 n(Ag) +52.00n(Cr)=1.500 ，将 n(Cr)= 0.0026mol 代入n(Cu) =0.0143mol ，n(Ag) =0.0042 mol 。各金属的质量分数即可求出。参考答案： Cr-9.0% Cu-60.6% Ag-30.2% 【综合练习】1(1)27b4abmol3/L3(2)AD C6H66H6eC6H1264.3% 2名师资料总结 - 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