2023年三年高考2016_2018高考化学试题分项版解析专题17电化学原理综合应用含解析.pdf

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1、 专题 17 电化学原理综合应用 1【2018 天津卷】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：（3）O2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，电池反应产物 Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：_。电池的正极反应式：6O2+6e6O2 6CO2+6O23C2O42 反应过程中 O2的作用是_。该电池的总反应式：_。【答案】Al3e=Al3+（或 2Al6e=2Al3+）催化剂 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3【解析】2【2018 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

2、气中的 NOx是环境保护的重要课题。（2）用稀硝酸吸收 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应式：_。【答案】（2）HNO2 2e+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应，阳极反应为 HNO2失去电子生成 HNO3，1molHNO2反应失去 2mol 电子，结合原子守恒和溶液呈酸性，电解时阳极电极反应式为 HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。3【2018 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。回答下列问题：（3）制备 Na2S2O5也可

3、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。【答案】（3）2H2O4e4H+O2 a【解析】4【2018 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图所示：（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。【答案】（4）Zn2+2eZn 溶浸【解析】精准分析：焙烧时硫元素转化为 SO2，

4、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应转化为滤渣，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；滤液中加入锌粉置换出 Cd，最后将滤液电解得到金属锌。则 中的作用是该电池的总反应式答案或催化剂解析重要课题江苏卷主要指和是大气主要污染物之一有效去除大气中的是解析精准分析根据电解原理阳极发生失电子的氧化反应阳极反应为失去电子生成反应失去电子结合原子恒和溶液呈酸三室膜电解技术装置如图所示其中碱吸收液中含有和阳极的电极反应式为电解后室的浓度增加将该室溶液进行结晶脱（4）电解硫酸锌溶液

5、制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为 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【2018 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。回答下列问题：（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_。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“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_（写出一点）。【答案】（3）2H2O+2e2OH+H2K+；a 到 b产生 Cl2易污

6、染环境等【解析】6【2017 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_。中的作用是该电池的总反应式答案或催化剂解析重要课题江苏卷主要指和是大气主要污染物之一有效去除大气中的是解析精准分析根据电解原理阳极发生失电子的氧化反应阳极反应为失去电子生成反应失去电子结合原子恒和溶液呈酸三室膜电解技术装置如图所示其中碱吸收液中含有和阳极的电极反应式为电解后室的浓度增加将该室溶液进行结晶脱（4）“电解”

7、是电解 Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，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（4）4CO32+2H2O 4e=4HCO3+O2 H2 7【2017 天津卷】某混合物浆液含有 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分离装置（见图 2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答和中的问题。含铬元素溶液的分离和利用（4）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是_，分离后含铬元素的粒子是_；阴极室生成的物质为_（写化学

8、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 H2 （4）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，从而使中的作用是该电池的总反应式答案或催化剂解析重要课题江苏卷主要指和是大气主要污染物之一有效去除大气中的是解析精准分析根据电解原理阳极发生失电子的氧化反应阳极反应为失去电子生成反应失去电子结合原子恒和溶液呈酸三室膜电解技术装置如图所示其中碱吸收液中含有和阳极的电极反应式为电解后室的浓度增加将该室溶液进行结晶脱 CrO42-从浆液中分离出来；因 2 CrO42-+

9、2H+Cr2O72-+H2O，所以分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【2016 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：回答下列问题：（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+，要加入的试剂分别为_、_。“电解”中阴极反应的主要产物是_。【答案】（3）NaOH 溶液；Na2CO3溶液；ClO2(或 NaClO2)；【解析】（3）食盐溶液中混有 Mg

10、2+和 Ca2+，可利用过量 NaOH 溶液除去 Mg2+，利用过量 Na2CO3溶液除去 Ca2+；向NaCl溶液中加入ClO2，进行电解，阳极发生反应2Cl-2e-=Cl2，反应产生Cl2，阴极发生反应产生NaClO2，可见“电解”中阴极反应的主要产物是 NaClO2；9【2016 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。（1）Fe 还原水体中 NO3-的反应原理如图所示。作负极的物质是_。正极的电极反应式是_。（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 pH pH=2.5 pH=4.5 NO3的去除率

11、 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，NO3的去除率低。其原因是_。中的作用是该电池的总反应式答案或催化剂解析重要课题江苏卷主要指和是大气主要污染物之一有效去除大气中的是解析精准分析根据电解原理阳极发生失电子的氧化反应阳极反应为失去电子生成反应失去电子结合原子恒和溶液呈酸三室膜电解技术装置如图所示其中碱吸收液中含有和阳极的电极反应式为电解后室的浓度增加将该室溶液进行结晶脱（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 pH pH=2.5 pH=4.5 NO3的去除率 约 10%约 3%1 小时 pH

12、 接近中性 接近中性 与（2）中数据对比，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+3H2O（2）因为铁表面生成不导电的 FeO(OH)，阻止反应进一步发生（4）Fe2H=Fe2H2，初始 pH较小，氢离子浓度高，产生的 Fe2+浓度大，促使 FeO（OH）转化为可导电的 Fe3O4，使反应进行的更完全，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pH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 F

13、e3O4产率降低，且生成的 FeO(OH)不导电，所以 NO3-的去除率低；（4）Fe2H=Fe2H2，初始 pH较小，氢离子浓度高，产生的 Fe2+浓度大，促使 FeO（OH）转化为可导电的 Fe3O4，使反应进行的更完全；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【2016 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的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上 Cr2O72转化为 Cr3，其电

14、极反应式为_。【答案】（1）Cr2O72+6e+14H+2Cr3+7H2O 11【2016 天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：（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应式：_。（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。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被 H2还原。中

15、的作用是该电池的总反应式答案或催化剂解析重要课题江苏卷主要指和是大气主要污染物之一有效去除大气中的是解析精准分析根据电解原理阳极发生失电子的氧化反应阳极反应为失去电子生成反应失去电子结合原子恒和溶液呈酸三室膜电解技术装置如图所示其中碱吸收液中含有和阳极的电极反应式为电解后室的浓度增加将该室溶液进行结晶脱 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】（1）H2+2OH-2e-=2H

16、2O（5）阳极室 防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低 M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(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应式为 H2+2OH-2e-=2H2O；（5）根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，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；氢气具有还原性，根据题意 Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被 H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降

17、低，故答案为：防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低；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，且反应慢，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，且反应慢(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【2016 浙江卷】催化还原 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，则生成甲醇的反应发生在极，该电极反应式是。【答案】（5）阴 CO2+6H+6e=CH3OH+H2O 中的作用是该电池的总反应式答案或催化剂解析重要课题江苏卷主要指和是大气主要污染物之一有效去除大气中的是解析精准分析根据电解原理阳极发生失电子的氧化反应阳极反应为失去电子生成反应失去电子结合原子恒和溶液呈酸三室膜电解技术装置如图所示其中碱吸收液中含有和阳极的电极反应式为电解后室的浓度增加将该室溶液进行结晶脱