高考化学大题冲关滚动练电化学原理综合应用题.pdf

大题冲关滚动练之六大题冲关滚动练之六电化学原理综合应用题电化学原理综合应用题1化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)下列相关说法正确的是_(填序号)。A通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣B二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用C除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料D近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为2Ni(OH)2Cd(OH)22NiO(OH)2H2O已知 Ni(OH)2和 Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是_(填序号)。A以上反应是可逆反应B反应环境为碱性C电池放电时 Cd 作负极D该电池是一种二次电池(3)在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：a、b 两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。充电放电Cda 电极是电源的_极；若该电池为飞行员提供了360kg 的水，则电路中通过了_mol 电子。2金属铜不溶于稀硫酸，可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。现将一定量的铜片加入到100mL 稀硫酸和硫酸铁的混合液中，铜片完全溶解(不考虑盐的水解及溶液体积的变化)。(1)写出铜溶解于上述混合液的离子方程式：_。(2)若铜完全溶解时，溶液中的 Fe3、Cu2、H 三种离子的物质的量浓度相等，且测得溶液的 pH1，则溶解铜的质量是_g，溶液中的 c(SO2L1。4)_mol(3)若欲在如图所示的装置中发生(1)中的反应，请判断图中的正、负极，并选出适当的物质作电极，写出电极反应式，填在相应的表格中。X 极Y 极正、负极判断电极材料电极反应式3.(1)某课外活动小组同学用图1 装置进行实验，试回答下列问题：若开始时开关 K 与 a 连接，则铁发生电化学腐蚀中的_腐蚀。若开始时开关 K 与 b 连接，则总反应的离子方程式为_。图 1 图 2(2)芒硝化学式为 Na2SO410H2O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图2 所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。该电解槽的阳极反应式为_。此时通过阴离子交换膜的离子数_(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)_导出。通电开始后，阴极附近溶液pH 会增大，请简述原因：_。若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为_。已知 H2的燃烧热为 285.8kJmol1，则该燃料电池工作产生36gH2O 时，理论上有_kJ 的能量转化为电能。4高氯酸铵(AP)受高温和猛烈撞击能引起爆炸，可用作火箭推进剂。目前制备高氯酸铵的流程如下：Cl2 混合物 A HClO HClO3 HClO4 NH4ClO4NaOH溶液 水蒸气电解电解NH3H2O(1)写出 Cl2和 NaOH 溶液反应的离子方程式：_。将 HClO3加入到电解槽中，电解产生H2和 O3，产生 H2的电极名称为_，写出产生 O3的电极反应式：_。O3与 ClO3反应生成 ClO4，O3与 ClO3反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(2)工业上含有 ClO4的废水可用微生物法处理：向含有ClO4的废水中加入铁来制造厌氧环境，其主要原理是发生析氢腐蚀，析氢腐蚀时溶液pH 变化为_(填“增大”或“减小”)，负极反应式为_。(3)已知 Fe2可用 K3Fe(CN)6来检验(呈蓝色)。将图装置中的铁棒末端分别连上一块锌片和铜片，并静置于含有 K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如图所示)发生了变化，则下列说法正确的是_。a甲区呈现红色 b乙区呈现蓝色c丙区产生 Cu2d丁区产生 Fe25已知：Cu2O 溶于硫酸，立即发生反应：Cu2O2H=Cu2CuH2O。部分难溶物的颜色和常温下的 Ksp如下表所示：颜色Ksp(25)Cu(OH)2蓝色1.61019CuOH黄色1.01014CuCl白色1.2106Cu2O砖红色某研究性学习小组对电解饱和食盐水进行了如下探究：实验装置如图所示，接通电源后，发现a、b 电极上均有大量气泡产生。(1)电解过程中的总离子反应方程式为_。(2)为了确定电源的正、负极，下列操作一定行之有效的是(填序号)。A观察两极产生气体的颜色B往 U 形管两端分别滴入数滴酚酞试液C用燃着的木条靠近U 形管口D在 U 形管口置一张湿润的淀粉-KI 试纸实验把上述电解装置的石墨棒换成铜棒，用直流电源进行电解，装置如图所示。观察到的现象如下所示：开始无明显现象，随后液面以下的铜棒表面逐渐变暗；5 min 后，b 极附近开始出现白色沉淀，并逐渐增多，且向a 极扩散；10 min 后，最靠近 a 极的白色沉淀开始变成红色；12 min 后，b 极附近的白色沉淀开始变成黄色，然后逐渐变成橙黄色；a 极一直有大量气泡产生；停止电解，将U 形管中悬浊液静置一段时间后，上层溶液呈无色，没有出现蓝色，下层沉淀全部显砖红色。(3)a 极发生的电极反应方程式为_。(4)电解 5 min 后，b 极发生的电极反应方程式为_。(5)12 min 后，b 极附近出现的橙黄色沉淀的成分是，原因是_。(6)最后沉淀的成分是，请设计一实验验证此成分：_。答案答案1(1)A(2)BCD(3)负 40000解析(1)B 项二次电池可以多次使用，但不可能无限次重复使用。C 项氧气可用作燃料电池的氧化剂，而不是燃料。D 项废旧电池进行集中处理的主要原因是电池中含有汞、镉和铅等金属离子，它们会对土壤、水源造成污染。(2)两个反应方向的条件不同，不能称为可逆反应。(3)电路中通过的电子的物质的量为(360000g18gmol1)240000mol。2(1)Cu2Fe3=Cu22Fe2(2)0.640.5(3)判断X 极Y 极正、负极电极材料负极正极电极反应式铜碳Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe23(1)吸氧2Cl 2H2O=2OH H2Cl2(2)4OH 4e=2H2OO2小于DH 放电促进水的电离，使OH 浓度增大H22e 2OH=2H2O571.6解析(1)开关 K 与 a 连接，形成原电池，由于电解质溶液为饱和食盐水，铁发生吸氧腐蚀。开关 K 与 b 连接，为石墨作阳极电解饱和食盐水，总反应的离子方程式为 2Cl2H2O=2OHCl2H2。(2)该电解槽中阳极为 OH放电，电极反应式为 4OH4e=2H2OO2。阳极 OH放电，因此电解电解SO24 向阳极迁移，阴极H放电，因此Na向阴极迁移，显然通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。NaOH 在阴极产生，因此从出口 D 导出。通电开始后，阴极上 H放电，促进水的电离，OH浓度增大，因此 pH 增大。碱性氢氧燃料电池中负极为H2放电，电极反应式为H22e12OH=2H2O。该电池的总反应式为 2H2O2=2H2O，由于 H2(g)O2(g)=H2O(l)H2285.8kJmol1，当电池工作产生 36gH2O 时，理论上转化的电能为 285.8kJmol12mol571.6kJ。4(1)Cl22OH=Cl ClO H2O 阴极 6OH 6e=O33H2O13(2)增大 Fe2e=Fe2(3)ad解析(1)从化合价的变化情况分析，H2是还原产物，因此是在电解池的阴极产生。O3是氧化产物，在阳极产生，阳极上阴离子放电，只有溶液中的OH放电，由此可写出电极反应生成 ClO时，氧化产物已明确，在酸性条件下 O 的还原产物反应式。O3与 ClO343必为 H2O，故根据得失电子守恒可得两者物质的量之比。(2)析氢腐蚀的原理是：负极反应 Fe2e=Fe2，正极反应 2H2e=H2，溶液的 pH 增大。(3)发生的均是吸氧腐蚀，当 Fe 上连 Zn 时，负极反应为 Zn2e=Zn2，正极反应为 O22H2O4e=4OH，故甲区呈现红色，乙区无蓝色出现。当Fe 上连 Cu 时，负极反应为Fe2e=Fe2，正极反应为 O22H2O4e=4OH，故丁区产生Fe2，丁区呈现蓝色，丙区呈现红色，应选 ad。5(1)2Cl 2H2O=2OH H2Cl2(2)BD(3)2H2O2e=2OH H2(4)CuCl e=CuCl(5)CuOH 和 Cu2OKsp(CuOH)Ksp(CuCl)，CuCl 转化为黄色的 CuOH 沉淀，CuOH 不稳定分解生成 Cu2O，所以橙黄色沉淀的成分为CuOH 和 Cu2O 的混合物(6)Cu2O 取少量样品放入试管，滴加少量稀硫酸，观察到沉淀部分溶解且溶液呈蓝色，说明沉淀成分为 Cu2O解析(1)用惰性电极电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl2H2O=2NaOHH2Cl2，故离子方程式为 2Cl2H2O=2OHH2Cl2。(2)由于电解生成的气体量较小，不一定能观察到气体颜色，A 项错误；由于电解过程中阴极附近OH浓度增大，电解电解电解滴加酚酞试液后溶液变红，B 项正确；点燃可燃性气体前一定要检验纯度，C 项错误；由于 2KICl2=2KClI2，生成的碘单质遇淀粉变蓝，D 项正确。即选 BD。(3)a 极为阴极，溶液中的 H放电，而它是由水电离产生的，故电极反应为 2H2O2e=2OHH2。(4)根据观察到的现象可知，铜不可能失去2e，而是失去一个e生成 Cu，然后与 Cl反应生成 CuCl 白色沉淀，电极反应式为CuCle=CuCl。(5)b 极生成的CuCl沉淀向a极扩散，而a极OH向b移动，遇到CuCl后，根据Ksp(CuOH)Ksp(CuCl)，故 CuClOH=CuOHCl，而黄色 CuOH 沉淀不稳定，发生分解 2CuOH=Cu2OH2O，所以橙黄色沉淀的成分为 CuOH 和 Cu2O 的混合物。(6)依据颜色推知最后沉淀为 Cu2O；结合已知信息，可让生成的沉淀与稀硫酸反应即可得以验证。