三年高考高考化学试题分项版解析专题电化学原理综合应用含解析.doc

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1、 专题17 电化学原理综合应用1【2022天津卷】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。答复以下问题：3O2辅助的AlCO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反响产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反响式：_。电池的正极反响式：6O2+6e6O26CO2+6O23C2O42反响过程中O2的作用是_。该电池的总反响式：_。【答案】Al3e=Al3+或2Al6e=2Al3+ 催化剂 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3【解析】2【2022江苏卷】NOx主要指NO和NO2是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。2用稀

2、硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反响式：_。【答案】2HNO22e+H2O3H+NO3【解析】精准分析：2根据电解原理，阳极发生失电子的氧化反响，阳极反响为HNO2失去电子生成HNO3，1molHNO2反响失去2mol电子，结合原子守恒和溶液呈酸性，电解时阳极电极反响式为HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。3【2022新课标1卷】焦亚硫酸钠Na2S2O5在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。答复以下问题：3制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如下图，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极

3、的电极反响式为_。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。【答案】32H2O4e4H+O2 a【解析】4【2022新课标1卷】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质为原料制备金属锌的流程如下图：4电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反响式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。【答案】4Zn2+2eZn 溶浸【解析】精准分析：焙烧时硫元素转化为SO2，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸锌、硫酸亚铁和硫酸镉，二氧化硅与稀硫酸不反响转化为滤渣，由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1中还含有硫酸铅。由于

4、沉淀亚铁离子的pH较大，需要将其氧化为铁离子，通过控制pH得到氢氧化铁沉淀；滤液中参加锌粉置换出Cd，最后将滤液电解得到金属锌。那么4电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的复原反响，因此阴极是锌离子放电，那么阴极的电极反响式为Zn2+2eZn；阳极是氢氧根放电，破坏水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。 5【2022新课标3卷】KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。答复以下问题：3KIO3也可采用“电解法制备，装置如下图。写出电解时阴极的电极反响式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。与“电

5、解法相比，“KClO3氧化法的主要缺乏之处有_写出一点。【答案】32H2O+2e2OH+H2K+；a到b产生Cl2易污染环境等【解析】6【2022江苏卷】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：SiO2在“碱溶时转化为铝硅酸钠沉淀。3“电解是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。 4“电解是电解Na2CO3溶液，原理如下图。阳极的电极反响式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。【答案】3石墨电极被阳极上产生的O2氧化 44CO32+2H2O4e=4HCO3+O2 H27【2022天津卷】某混合物浆

6、液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解别离装置见图2，使浆液别离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。答复和中的问题。含铬元素溶液的别离和利用4用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中别离出来的原因是_，别离后含铬元素的粒子是_；阴极室生成的物质为_写化学式。【答案】4在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液CrO42-和Cr2O72- NaOH和H24用惰性电极电解时，在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液，从而使CrO42-从浆液中别离出

7、来；因2 CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，所以别离后含铬元素的粒子是CrO42-和Cr2O72-；阴极室H+放电生成H2，剩余的OH与透过阳离子交换膜移过来的Na+结合生成NaOH，所以阴极室生成的物质为NaOH和H2。8【2022新课标1卷】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：答复以下问题：3“电解所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要参加的试剂分别为_、_。“电解中阴极反响的主要产物是_。【答案】3NaOH溶液 ；Na2CO3溶液 ；ClO2(或NaClO2)；【解析】3食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用过

8、量NaOH溶液除去Mg2+，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+；向NaCl溶液中参加ClO2，进行电解，阳极发生反响2Cl-2e-=Cl2，反响产生Cl2， 阴极发生反响产生NaClO2，可见“电解中阴极反响的主要产物是NaClO2； 9【2022北京卷】用零价铁Fe去除水体中的硝酸盐NO3-已成为环境修复研究的热点之一。1Fe复原水体中NO3-的反响原理如下图。作负极的物质是_。正极的电极反响式是_。2将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3的去除率和pH，结果如下：初始pHpH=2.5pH=4.5NO3的去除率接近100%50%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态pH=4.5时

9、，NO3的去除率低。其原因是_。4其他条件与2相同，经1小时测定NO3的去除率和pH，结果如下：初始pHpH=2.5pH=4.5NO3的去除率约10%约3%1小时pH接近中性接近中性与2中数据比照，解释2中初始pH不同时，NO3去除率和铁的最终物质形态不同的原因：_。【答案】1铁 NO3+8e+10H+=NH4+3H2O2因为铁外表生成不导电的FeO(OH)，阻止反响进一步发生4Fe2H=Fe2H2，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeOOH转化为可导电的Fe3O4，使反响进行的更完全，初始pH高时，产生的Fe2+浓度小，从而造成NO3去除率和铁的最终物质形态不同。2从p

10、H对硝酸根去除率的影响来看，初始pH=4.5时去除率低，主要是因为铁离子容易水解生成FeO(OH)，同时生成的Fe3O4产率降低，且生成的FeO(OH)不导电，所以NO3-的去除率低；4Fe2H=Fe2H2，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeOOH转化为可导电的Fe3O4，使反响进行的更完全；初始pH高时，由于Fe3+的水解，Fe3+越容易生成FeO(OH)，产生的Fe2+浓度小，从而造成NO3去除率和铁的最终物质形态不同。10【2022江苏卷】铁炭混合物铁屑和活性炭的混合物、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。1铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72的酸

11、性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72转化为Cr3，其电极反响式为_。【答案】1Cr2O72+6e+14H+2Cr3+7H2O 11【2022天津卷】氢能是开展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。答复以下问题：1但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反响式：_。5化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42，镍电极有气泡产生。假设氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。：Na2FeO

12、4只在强碱性条件下稳定，易被H2复原。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室或“阳极室)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_。c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。【答案】1H2+2OH-2e-=2H2O 5阳极室 防止Na2FeO4与H2反响使产率降低M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反响慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。【解析】1碱性氢氧燃料电池的负极反响式为H2+2OH-2e-=2H2O；5根据题意镍电极有气泡产

13、生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反响，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室，故答案为：阳极室；氢气具有复原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2复原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反响使产率降低，故答案为：防止Na2FeO4与H2反响使产率降低；根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反响慢，在N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低，故答案为：M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反响慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。 12【2022浙江卷】催化复原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。5研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，那么生成甲醇的反响发生在极，该电极反响式是。【答案】5阴 CO2+6H+6e=CH3OH+H2O5