2019-2020年高考化學(xué)分類題庫 考點9 電化學(xué).doc

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2019-2020年高考化學(xué)分類題庫 考點9 電化學(xué) ．(xx北京高考12)在通風(fēng)櫥中進行下列實驗: 步驟 現(xiàn)象 Fe表面產(chǎn)生大量無色氣泡,液面上方變?yōu)榧t棕色 Fe表面產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后,迅速停止 Fe、Cu接觸后,其表面均產(chǎn)生紅棕色氣泡 A．Ⅰ中氣體由無色變紅棕色的化學(xué)方程式:2NO＋O22NO2 B．Ⅱ中的現(xiàn)象說明Fe表面形成致密的氧化層,阻止Fe進一步反應(yīng) C．對比Ⅰ、Ⅱ中現(xiàn)象,說明稀HNO3的氧化性強于濃HNO3 D．針對Ⅲ中現(xiàn)象,在Fe、Cu之間連接電流計,可判斷Fe是否被氧化 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點: (1)濃硝酸可使鐵鈍化。 (2)稀硝酸與鐵反應(yīng)生成NO,NO2呈紅棕色。 【解析】選C。步驟Ⅰ是鐵與稀硝酸反應(yīng)生成無色氣體NO,NO被空氣中的氧氣氧化生成紅棕色的NO2氣體,故A正確;步驟Ⅱ的現(xiàn)象是因為鐵發(fā)生了鈍化,Fe表面形成致密的氧化層,阻止Fe進一步反應(yīng),故B正確;步驟Ⅱ反應(yīng)停止是因為發(fā)生了鈍化,不能用來比較稀硝酸和濃硝酸的氧化性強弱,物質(zhì)氧化性強弱只能通過比較物質(zhì)得電子能力強弱來分析,故C錯誤;步驟Ⅲ中Fe、Cu都能與硝酸反應(yīng),二者接觸,根據(jù)構(gòu)成原電池條件,要想驗證鐵是否為負(fù)極、發(fā)生氧化反應(yīng),可以連接電流計,故D正確。 ．(xx福建高考9)純凈物X、Y、Z轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示,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 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點: (1)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化; (2)物質(zhì)轉(zhuǎn)化時的反應(yīng)條件和產(chǎn)物的判斷確認(rèn)。 【解析】選A。A.若X是Cu,Y是Cl2,Cu在Cl2中燃燒產(chǎn)生Z是CuCl2,電解CuCl2溶液產(chǎn)生Cu和Cl2,符合題圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,故選項說法正確;B.若X是Cl2,Y是氫氣,氫氣在氯氣中燃燒產(chǎn)生Z是HCl,電解HCl的水溶液,產(chǎn)生氫氣和氯氣,符合題圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,故選項說法錯誤;C.若Z是氯化鈉,則X、Y分別是Na和Cl2中的一種,電解氯化鈉水溶液會產(chǎn)生氫氣、氯氣、氫氧化鈉,不符合題圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,故選項說法錯誤;D.若Z是三氧化硫,而X、Y可能是O2和SO2中的一種,SO3溶于水產(chǎn)生硫酸,電解硫酸溶液,實質(zhì)是電解水,產(chǎn)生氫氣和氧氣,不符合題圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,故選項說法錯誤。 ．(xx福建高考11)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)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(xué)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 g CO2被還原 D．a(chǎn)電極的反應(yīng)為:3CO2＋18H＋－18e－C3H8O＋5H2O 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點: (1)原電池和電解池裝置的識別,有外接電源一定屬于電解池; (2)電解池工作原理的理解與應(yīng)用。 【解析】選B。該裝置有外接電源,結(jié)合題中圖示分析可知該裝置應(yīng)為電能和光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,A錯誤;根據(jù)同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引的原則,該裝置工作時,H＋從正電荷較多的陽極b極區(qū)向負(fù)電荷較多的陰極a極區(qū)遷移,B正確。該反應(yīng)的總方程式是6CO2＋8H2O2C3H8O＋9O2。根據(jù)反應(yīng)方程式可知,每生成1 mol O2,有mol CO2被還原,其質(zhì)量是g,C錯誤。根據(jù)題中圖示可知與電源負(fù)極連接的a電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),電極的反應(yīng)式為3CO2＋18H＋＋18e－C3H8O＋5H2O,D錯誤。 ．(xx全國卷Ⅰ11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是 ( ) A．正極反應(yīng)中有CO2生成 B．微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C．質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D．電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O 【解題指南】解答本題時應(yīng)遵循以下思路: 【解析】選A。根據(jù)碳元素的化合價的變化,二氧化碳中碳元素的化合價為最高價＋4價,所以生成二氧化碳的反應(yīng)為氧化反應(yīng),應(yīng)在負(fù)極生成,其電極反應(yīng)式應(yīng)為C6H12O6＋6H2O－24e－24H＋＋6CO2↑,A錯誤;在微生物的作用下,該裝置為原電池裝置,反應(yīng)速率比化學(xué)反應(yīng)速率快,所以微生物促進了反應(yīng)的發(fā)生,B正確;原電池中陽離子(質(zhì)子)向正極移動,C正確;電池的總反應(yīng)實質(zhì)是葡萄糖的氧化反應(yīng),D正確。 ．(xx四川高考4)用下圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時,控制溶液pH為9～10,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(yīng)式:Cl－＋2OH－－2e－ClO－＋H2O C．陰極的電極反應(yīng)式:2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ D．除去CN－的反應(yīng):2CN－＋5ClO－＋2H＋N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點: (1)活潑金屬作陽極,金屬發(fā)生氧化反應(yīng); (2)堿性溶液中既不能有氫離子參加反應(yīng),也不能生成氫離子。 【解析】選D。A選項石墨作陽極,為惰性電極,由溶液中的Cl－放電,電極反應(yīng)式:Cl－＋2OH－－2e－ClO－＋H2O,鐵作陰極,在堿性環(huán)境下發(fā)生2H2O＋2e－H2↑＋2OH－,故A、B、C正確;D選項pH為9~10的堿性溶液不可能是H＋參加反應(yīng),離子反應(yīng)應(yīng)為2CN－＋5ClO－＋H2ON2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－。 ．(xx天津高考4)鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,下列有關(guān)敘述正確的是 ( ) A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．電池工作一段時間后,甲池的c(S)減小 C．電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加 D．陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動,保持溶液中電荷平衡 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點: (1)鋅銅原電池的反應(yīng)原理為Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu。 (2)明確陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,不允許陰離子通過。 【解析】選C。由鋅銅原電池原理可知,鋅電極為負(fù)極,失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),銅電極為正極,得電子,發(fā)生還原反應(yīng),A項錯誤;陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,兩池中c(S)不變,B項錯誤;電解過程中Zn2＋由甲池通過陽離子交換膜進入乙池,乙池中Cu2＋＋2e－Cu,其溶液中的離子轉(zhuǎn)換為Cu2＋→Zn2＋,摩爾質(zhì)量M(Cu2＋)7 C．鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕 D．一定條件下反應(yīng)N2＋3H22NH3達到平衡時,3v正(H2)=2v逆(NH3) 【解析】選C。2H2O22H2O ＋ O2↑,生成1 mol O2時轉(zhuǎn)移2 mol電子,A項錯誤;pH=3的CH3COOH中已電離出的H＋,就可以將pH=11的NaOH電離出的OH－完全中和,但是CH3COOH是弱酸,還會繼續(xù)電離,即醋酸過量,反應(yīng)后溶液顯酸性,B項錯誤;鐵可用作原電池的正極或作為電解池的陰極,此時鐵均會受到保護,C項正確;由反應(yīng)方程式的化學(xué)計量數(shù)知,任何時候均存在2v正(H2)=3v正(NH3),氮氣與氫氣合成氨氣達到平衡時,速率關(guān)系為2v正(H2)=3v逆(NH3),D項錯誤。 ．(xx廣東高考9)下列敘述Ⅰ和Ⅱ均正確并有因果關(guān)系的是 選項 敘述Ⅰ 敘述Ⅱ A 1－己醇的沸點比己烷的沸點高 1－己醇和己烷可通過蒸餾初步分離 B 原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 原電池需外接電源才能工作 C 乙二酸可與KMnO4溶液發(fā)生反應(yīng) 乙二酸具有酸性 D Na在Cl2中燃燒的生成物含離子鍵 NaCl固體可導(dǎo)電 【解題指南】解答本題需注意以下兩點: (1)物質(zhì)的分離操作——蒸餾的適用條件; (2)離子化合物只有在熔融或溶于水的狀態(tài)下電離出自由移動的離子后才能導(dǎo)電。 【解析】選A?？梢岳谜麴s的方式分離兩種沸點不同的有機物;原電池是給電器提供電能的,所以原電池不需要外接電源;高錳酸鉀具有強氧化性,可以將乙二酸氧化,所以應(yīng)該體現(xiàn)的是乙二酸的還原性;氯化鈉固體中沒有自由移動的離子,所以不能導(dǎo)電。 【誤區(qū)提醒】本題易錯選C,原因一是忽略了高錳酸鉀具有強氧化性,二是不能根據(jù)乙二酸中碳元素的化合價判斷出乙二酸具有還原性。 ．(xx安徽高考25)C、N、O、Al、Si、Cu是常見的六種元素。 (1)Si位于元素周期表第　　　　周期第　　　　族。 (2)N的基態(tài)原子核外電子排布式為　 ; Cu的基態(tài)原子最外層有　　　　個電子。 (3)用“>”或“<”填空: 原子半徑 電負(fù)性 熔點 沸點 Al　　Si N　　O 金剛石　　晶體硅 CH4　　SiH4 (4)常溫下,將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池(圖1),測得原電池的電流強度(I)隨時間(t)的變化如圖2所示,反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。 0～t1時,原電池的負(fù)極是Al片,此時,正極的電極反應(yīng)式是 ,溶液中的H＋向　　　　極移動,t1時,原電池中電子流動方向發(fā)生改變,其原因是　 　　　　　　　　 。 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下3點: (1)電子層數(shù)=周期序數(shù),主族元素的最高正價=最外層電子數(shù)=主族序數(shù); (2)原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng),陽離子移向正極,電子由負(fù)極通過導(dǎo)線流向正極; (3)原子晶體的共價鍵鍵長與晶體熔沸點有關(guān),鍵長短,熔沸點高。 【解析】(1)Si是14號元素,有3層電子,位于元素周期表的第3周期ⅣA族。 (2)N的核電荷數(shù)為7,其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p3,Cu的4s軌道有1個電子。 (3)同周期由左向右元素原子半徑逐漸減小,即原子半徑Al>Si;同周期元素的電負(fù)性由左向右逐漸增大,則電負(fù)性:N　<　>　< (4)2H＋＋N＋e－NO2↑＋H2O　正　鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化,表面生成了氧化膜阻止了Al的進一步反應(yīng) ．(xx北京高考27)研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿,是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。 (1)溶于海水的CO2主要以4種無機碳形式存在,其中HC占95%,寫出CO2溶于水產(chǎn)生HC的方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)在海洋碳循環(huán)中,通過如圖所示的途徑固碳。 ①寫出鈣化作用的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O2只來自H2O,用18O標(biāo)記物質(zhì)的光合作用的化學(xué)方程式如下,將其補充完整:　　　　＋　　　(CH2O)x＋x18O2＋xH2O (3)海水中溶解無機碳占海水總碳的95%以上,其準(zhǔn)確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎(chǔ),測量溶解無機碳,可采用如下方法: ①氣提、吸收CO2,用N2從酸化后的海水中吹出CO2并用堿液吸收(裝置示意圖如下),將虛線框中的裝置補充完整并標(biāo)出所用試劑。 ②滴定。將吸收液吸收的無機碳轉(zhuǎn)化為NaHCO3,再用xmolL－1HCl溶液滴定,消耗ymL HCl溶液,海水中溶解無機碳的濃度=　　　　molL－1。 (4)利用如圖所示裝置從海水中提取CO2,有利于減少環(huán)境溫室氣體含量。 ①結(jié)合方程式簡述提取CO2的原理:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②用該裝置產(chǎn)生的物質(zhì)處理b室排出的海水,合格后排回大海。處理至合格的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【解題指南】解答本題時應(yīng)明確以下4點: (1)根據(jù)流程圖中的箭頭判斷反應(yīng)物與生成物:鈣化作用生成CaCO3、CO2。 (2)光合作用釋放出的O2只來自H2O。 (3)與電源正極相連的是陽極,陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。 (4)陽離子膜只允許陽離子通過。 【解析】(1)二氧化碳溶于水生成碳酸,然后碳酸電離。即CO2＋H2OH2CO3,H2CO3HC＋H＋。 (2)①根據(jù)反應(yīng)物是HC,生成物是CaCO3和CO2,易知本題的離子方程式為Ca2＋＋2HCCaCO3↓＋CO2↑＋H2O。 ②由O2只來自H2O及示蹤原子的標(biāo)記可知水分子含18O,而且分子個數(shù)是2x,根據(jù)元素守恒法可知方程式中的缺項物質(zhì)為xCO2、2xO。 (3)①注意酸化的試劑要用硫酸,一定不能用鹽酸,HCl會揮發(fā)出來影響后續(xù)的滴定,如圖。 ②該滴定過程轉(zhuǎn)化的關(guān)系式為 CO2　　～　HC　～　HCl 1 　　　　　　1 n(CO2) 　　　　xmolL－1y10－3L 解得:n(CO2)=xy10－3mol 所以:c(無機碳)=xy/zmolL－1 (4)①a室是陽極室,發(fā)生氧化反應(yīng):2H2O－4e－O2↑＋4H＋,出去的海水pH<6,顯酸性,表明反應(yīng)后溶液由堿性變?yōu)樗嵝?a室中的H＋通過陽離子交換膜進入b室,發(fā)生反應(yīng):HC＋H＋CO2↑＋H2O。 ②c室是陰極室,發(fā)生還原反應(yīng):2H2O＋2e－2OH－＋H2↑,即c室生成堿,然后用堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)至接近裝置入口海水的pH。 答案:(1)CO2＋H2OH2CO3,H2CO3HC＋H＋ (2)①Ca2＋＋2HCCaCO3↓＋CO2↑＋H2O ②xCO2　2xO (3)① ②xy/z (4)①a室發(fā)生的反應(yīng):2H2O－4e－O2↑＋4H＋,H＋通過陽離子交換膜從a室進入b室,發(fā)生反應(yīng):HC＋H＋CO2↑＋H2O ②c室發(fā)生的反應(yīng):2H2O＋2e－2OH－＋H2↑,用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)至接近裝置入口海水的pH ．(xx北京高考28)為探討化學(xué)平衡移動原理與氧化還原反應(yīng)規(guī)律的聯(lián)系,某同學(xué)通過改變濃度研究“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”反應(yīng)中Fe3＋和Fe2＋的相互轉(zhuǎn)化。實驗如下: (1)待實驗Ⅰ溶液顏色不再改變時,再進行實驗Ⅱ,目的是使實驗Ⅰ的反應(yīng)達到　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)ⅲ是ⅱ的對比實驗,目的是排除ⅱ中　　　　造成的影響。 (3)ⅰ和ⅱ的顏色變化表明平衡逆向移動,Fe2＋向Fe3＋轉(zhuǎn)化。用化學(xué)平衡移動原理解釋原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律,該同學(xué)推測ⅰ中Fe2＋向Fe3＋轉(zhuǎn)化的原因:外加Ag＋使c(I－)降低,導(dǎo)致I－的還原性弱于Fe2＋,用如圖裝置(a、b均為石墨電極)進行實驗驗證。 ①K閉合時,指針向右偏轉(zhuǎn),b作　　　　極。 ②當(dāng)指針歸零(反應(yīng)達到平衡)后,向U型管左管中滴加0.01 molL－1AgNO3溶液,產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了其推測,該現(xiàn)象是 　 　。 (5)按照(4)的原理,該同學(xué)用上圖裝置進行實驗,證實了ⅱ中Fe2＋向Fe3＋轉(zhuǎn)化的原因。 ①轉(zhuǎn)化原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②與(4)實驗對比,不同的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)實驗Ⅰ中,還原性:I－>Fe2＋;而實驗Ⅱ中,還原性:Fe2＋>I－,將(3)和(4)、(5)作對比,得出的結(jié)論是 　　　　　　　　　　　　　　 。 【解題指南】解答本題時應(yīng)按照以下流程: 【解析】(1)待實驗Ⅰ溶液顏色不再改變時,再進行實驗Ⅱ,目的是使實驗Ⅰ的反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)。 (2)實驗ⅲ加入了水,是實驗ⅱ的對比實驗,因此目的是排除因加入FeSO4溶液而將溶液稀釋引起溶液顏色的變化。 (3)ⅰ中加入AgNO3,Ag＋與I－生成AgI黃色沉淀,I－濃度降低,2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2平衡逆向移動,溶液褪色;ⅱ中加入FeSO4,Fe2＋濃度增大,平衡逆向移動,溶液顏色變淺。 (4)①K閉合時,指針向右偏轉(zhuǎn),表明b極為正極,Fe3＋得電子;②當(dāng)指針歸零(反應(yīng)達到平衡)后,向U型管左管滴加0.01 molL－1AgNO3溶液,產(chǎn)生黃色沉淀,I－濃度減小,2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2平衡左移,指針向左偏轉(zhuǎn)。 (5)①Fe2＋向Fe3＋轉(zhuǎn)化的原因是Fe2＋濃度增大,還原性增強。 ②與(4)實驗對比,不同的操作是當(dāng)指針歸零后,向U型管右管中滴加1 molL－1FeSO4溶液。 (6)將(3)和(4)、(5)作對比,得出的結(jié)論是在其他條件不變時,物質(zhì)的氧化性和還原性與濃度有關(guān),濃度的改變可影響物質(zhì)的氧化性和還原性,導(dǎo)致平衡移動。 答案:(1)化學(xué)平衡狀態(tài) (2)溶液稀釋對顏色變化 (3)ⅰ中加入Ag＋發(fā)生反應(yīng):Ag＋＋I－AgI↓,c(I－)降低;ⅱ中加入FeSO4,c(Fe2＋)增大,平衡均逆向移動 (4)①正?、谧蠊墚a(chǎn)生黃色沉淀,指針向左偏轉(zhuǎn) (5)①Fe2＋濃度增大,還原性增強,使Fe2＋還原性強于I－ ②向U型管右管中滴加1 molL－1FeSO4溶液 (6)該反應(yīng)為可逆氧化還原反應(yīng),在平衡時,通過改變物質(zhì)的濃度,可以改變物質(zhì)的氧化性和還原性,并影響平衡移動方向 ．(xx全國卷Ⅱ26)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NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。回收處理該廢電池可以得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示: 溶解度/(g/100 g水) 　溫度/℃ 化合物 0 20 40 60 80 100 NH4Cl 29.3 37.2 45.8 55.3 65.6 77.3 ZnCl2 343 395 452 488 541 614 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10－17 10－17 10－39 回答下列問題: (1)該電池的正極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　, 電池反應(yīng)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,最簡便的方法是　　　　　　　　　　　　,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和H2O2溶解,鐵變?yōu)椤　　　?加堿調(diào)節(jié)至pH為　　　　　　時,鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于110－5molL－1時,即可認(rèn)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　___________________________________________________________。 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點: (1)熟悉常見鋅錳干電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng); (2)除去亞鐵離子時一般先將其氧化為鐵離子。 【解析】(1)酸性鋅錳干電池外殼為金屬鋅,鋅是負(fù)極,電極反應(yīng)式為Zn－2e－Zn2＋。中間是碳棒,碳棒是正極,二氧化錳得到電子,則正極電極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋H＋MnOOH,總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋2H＋Zn2＋＋2MnOOH。 (2)維持電流強度為0.5 A,電池工作5分鐘,則通過的電量是150 C,因此通過電子的物質(zhì)的量是=1.55410－3mol,鋅在反應(yīng)中失去2個電子,則理論消耗Zn的質(zhì)量是65 gmol－1=0.05 g。 (3)廢電池糊狀填充物加水處理后過濾,濾液中主要有氯化銨和氯化鋅,根據(jù)溶解度表可知氯化鋅的溶解度受溫度影響變化較大,所以二者可以通過結(jié)晶分離獲得,即通過蒸發(fā)結(jié)晶、冷卻結(jié)晶實現(xiàn)分離。濾渣的主要成分是二氧化錳、碳粉、MnOOH,在空氣中加熱,碳燃燒生成二氧化碳,MnOOH被氧化為二氧化錳。所以欲從中得到較純的二氧化錳,最簡便的方法是灼燒。 (4)雙氧水具有強氧化性,能把鐵氧化為鐵離子,因此加入稀硫酸和雙氧水,溶解后鐵變?yōu)榱蛩徼F。根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知,當(dāng)鐵離子完全沉淀時溶液中氫氧根的濃度為molL－1≈510－12molL－1,所以氫離子濃度是210－3molL－1,因此加堿調(diào)節(jié)pH為2.7,Fe3＋剛好完全沉淀。Zn2＋濃度為0.1 molL－1,根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知開始沉淀時的氫氧根濃度為10－8molL－1,則pH=6,即繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為6,鋅開始沉淀。如果不加雙氧水,則在沉淀鋅離子的同時亞鐵離子也沉淀,導(dǎo)致生成的氫氧化鋅不純,無法分離開Zn2＋和Fe2＋。 答案:(1)MnO2＋e－＋H＋MnOOH Zn＋2MnO2＋2H＋Zn2＋＋2MnOOH [注:式中Zn2＋可寫為Zn(NH3,Zn(NH3)2Cl2等,H＋可寫為N] (2)0.05 (3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶　碳粉　MnOOH　在空氣中加熱　碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2,MnOOH被氧化為MnO2 (4)Fe3＋　2.7　6　Zn2＋和Fe2＋分離不開 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近 ．(xx山東高考29)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備,鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。 (1)利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為　　　　溶液(填化學(xué)式),陽極電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　,電解過程中Li＋向　　　　電極遷移(填“A”或“B”)。 (2)利用鈷渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制備鈷氧化物的工藝流程如下: Co(OH)3溶解還原反應(yīng)的離子方程式為　 , 鐵渣中鐵元素的化合價為　　　　,在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2,測得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41 g,CO2的體積為1.344 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則鈷氧化物的化學(xué)式為　　　　。 【解題指南】解答本題注意以下兩點: (1)注意陰、陽離子的放電順序以及陰、陽離子在電解池內(nèi)部移動方向的判斷; (2)注意流程中各步所加試劑的作用以及原子守恒觀點的應(yīng)用。 【解析】(1)B極區(qū)產(chǎn)生H2,同時生成LiOH,則B極區(qū)電解液為LiOH溶液;電極A為陽極,陽極區(qū)電解液為LiCl溶液,根據(jù)放電順序,陽極上Cl－失去電子,則陽極電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－Cl2↑;根據(jù)電流方向,電解過程中Li＋向B電極遷移。 (2)在酸性條件下,Co(OH)3首先與H＋反應(yīng)生成Co3＋,Co3＋具有氧化性,把S氧化為S,配平可得離子方程式:2Co(OH)3＋4H＋＋S2Co2＋＋S＋5H2O;鐵渣中鐵元素的化合價應(yīng)該為高價,為＋3價;CO2的物質(zhì)的量為1.344 L22.4 Lmol－1=0.06 mol,根據(jù)CoC2O4的組成可知鈷元素的物質(zhì)的量為0.03 mol,設(shè)鈷氧化物的化學(xué)式為CoxOy,根據(jù)元素的質(zhì)量比可得59x∶(16y)=0.03 mol59 gmol－1∶(2.41 g－0.03 mol59 gmol－1),解得x∶y=3∶4,則鈷氧化物的化學(xué)式為Co3O4。 答案:(1)LiOH　2Cl－－2e－Cl2↑　B (2)2Co(OH)3＋4H＋＋S2Co2＋＋S＋5H2O[或 Co(OH)3＋3H＋Co3＋＋3H2O,2Co3＋＋S＋H2O2Co2＋＋S＋2H＋]?。? Co3O4 ．(xx四川高考11)為了保護環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件略)。 活化硫鐵礦還原Fe3＋的主要反應(yīng)為FeS2＋7Fe2(SO4)3＋8H2O15FeSO4＋8H2SO4,不考慮其他反應(yīng),請回答下列問題: (1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是　 。 (2)檢驗第Ⅱ步中Fe3＋是否完全還原,應(yīng)選擇　　　　(填字母編號)。 ( ) A．KMnO4溶液 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．KSCN溶液 (3)第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5.2,此時Fe2＋不沉淀,濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是 　。 (4)FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3,FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。 已知25℃,101 kPa時:4Fe(s)＋3O2(g)2Fe2O3(s) ΔH=－1 648 kJmol－1 C(s)＋O2(g)CO2(g)　ΔH=－393 kJmol－1 2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)2FeCO3(s) ΔH=－1 480 kJmol－1 FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是 　。 (5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時的總反應(yīng)為4Li＋FeS2Fe＋2Li2S,正極反應(yīng)式是　 。 (6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%。將akg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入ckg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程,第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3 　　　　kg。 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點: (1)三價鐵離子的檢驗需要用硫氰酸根離子; (2)碳酸亞鐵與硫酸按物質(zhì)的量1∶1反應(yīng)。 【解析】(1)H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的方程式為Fe2O3＋3H2SO4Fe2(SO4)3＋3H2O,其離子方程式為Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2O。 (2)檢驗Fe3＋是否反應(yīng)完全,可利用Fe3＋與KSCN的顯色反應(yīng),生成紅色溶液,故選C。 (3)部分Fe2＋被空氣中的氧氣氧化為Fe3＋,Fe3＋水解產(chǎn)生H＋,使pH降低。 (4)若將題中所給三個反應(yīng)依次編為①、②、③號反應(yīng),則FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的反應(yīng)可以由③反應(yīng)逆向進行后2＋②4＋①得到,同時所對應(yīng)的反應(yīng)熱要乘以相應(yīng)的倍數(shù),故其熱化學(xué)方程式為4FeCO3(s)＋O2(g)2Fe2O3(s)＋4CO2(g)　ΔH=－260 kJmol－1。 (5)正極發(fā)生的反應(yīng)是還原反應(yīng),即得電子,故參加反應(yīng)的物質(zhì)應(yīng)是FeS2,又知最后生成鐵單質(zhì)和S2－,故正極反應(yīng)式為FeS2＋4e－Fe＋2S2－。 (6)方法1:由于最終得到FeSO4,根據(jù)元素守恒,n(Fe)=n(S),Fe來自Fe2O3、FeS2、FeCO3;S來自FeS2、H2SO4則有(2＋2)96%＋=＋96%22,則得m(FeCO3)≈(0.011 8ab－0.646c)kg。 方法2:首先浸出的Fe2O3的物質(zhì)的量為=,由化學(xué)式Fe2(SO4)3可知同F(xiàn)e2O3反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量應(yīng)為其的3倍,即3,化簡即。而一共加入的硫酸的物質(zhì)的量為,故剩余的硫酸的物質(zhì)的量為－。由題目可知在第Ⅱ步時又生成了硫酸,這一部分硫酸可通過Fe2(SO4)3的物質(zhì)的量即計算而得,計算后可知第Ⅱ步中生成的硫酸的物質(zhì)的量為(8/7)=。又因為Fe2＋與硫酸按物質(zhì)的量1∶1反應(yīng),故濾液中剩余的硫酸的物質(zhì)的量即為應(yīng)加入的FeCO3的物質(zhì)的量,即為(－＋),乘以FeCO3的摩爾質(zhì)量116 gmol－1可得FeCO3的質(zhì)量為(－＋)116 kg≈(0.011 8ab－0.646c)kg。 答案:(1)Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2O (2)C (3)Fe2＋被氧化為Fe3＋,Fe3＋水解產(chǎn)生H＋ (4)4FeCO3(s)＋O2(g)2Fe2O3(s)＋4CO2(g) ΔH=－260 kJmol－1 (5)FeS2＋4e－Fe＋2S2－或FeS2＋4Li＋＋4e－Fe＋2Li2S (6)0.011 8ab－0.646c ．(xx重慶高考30)我國古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術(shù)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(fù)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(yán)重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)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(yīng)的活化能 B．增大了反應(yīng)的速率 C．降低了反應(yīng)的焓變 D．增大了反應(yīng)的平衡常數(shù) (4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位,Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),該化學(xué)方程式為　 。 (5)下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。 ①腐蝕過程中,負(fù)極是　　　　(填圖中字母“a”或“b”或“c”); ②環(huán)境中的Cl－擴散到孔口,并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl,其離子方程式為 　; ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,則理論上耗氧體積為　　　L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點: (1)根據(jù)元素的核外電子排布可以推測元素在周期表中的位置; (2)復(fù)分解反應(yīng)是兩者相互交換離子。 【解析】(1)銅為29號元素,根據(jù)核外電子排布規(guī)則可知,銅元素位于元素周期表中第4周期。 (2)根據(jù)N=NA,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原子數(shù)目之比為(119 g119 gmol－1)∶(20.7 g207 gmol－1)=10∶1。 (3)催化劑能降低反應(yīng)的活化能,從而加快化學(xué)反應(yīng)速率,但是催化劑不能改變反應(yīng)的焓變,也不能改變反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù),選A、B。 (4)Ag2O與CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),沒有化合價的升降,則化學(xué)方程式為Ag2O＋2CuCl2AgCl＋Cu2O。 (5)①根據(jù)圖示,腐蝕過程中,銅失電子生成Cu2＋,則負(fù)極是銅,選c; ②根據(jù)上述分析,正極產(chǎn)物是OH－,負(fù)極產(chǎn)物為Cu2＋,環(huán)境中的Cl－擴散到孔口,與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl,則離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－Cu2(OH)3Cl↓; ③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為4.29/214.5=0.02(mol),根據(jù)銅原子守恒,Cu2＋的物質(zhì)的量為0.04 mol,負(fù)極反應(yīng)為2Cu－4e－2Cu2＋,正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O4OH－,根據(jù)正、負(fù)極放電量相等,則理論上耗氧體積為0.02 mol22.4 Lmol－1=0.448 L。 答案:(1)4　(2)10∶1　(3)A、B (4)Ag2O ＋2CuCl2AgCl＋Cu2O (5)①c　②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－Cu2(OH)3Cl↓ ③0.448 【誤區(qū)提醒】上題中的(3)容易錯選C、D,催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率,無法改變化學(xué)平衡狀態(tài),因此是否加入催化劑不會影響化學(xué)平衡常數(shù)以及反應(yīng)的焓變。 ．(xx海南高考15)銀是一種貴金屬,古代常用于制造錢幣及裝飾器皿,現(xiàn)代在電池和照明器材等領(lǐng)域亦有廣泛應(yīng)用。回答下列問題: (1)久存的銀制品表面會變黑,失去銀白色光澤,原因是 　。 (2)已知Ksp(AgCl)=1.810－10,若向50 mL 0.018 molL－1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 molL－1的鹽酸,混合后溶液中Ag＋的濃度為　　　　molL－1,pH為　　　　。 (3)AgNO3光照易分解,生成Ag和紅棕色氣體等物質(zhì),其光照分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為 　。 (4)右圖所示原電池正極的反應(yīng)式為　 。 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點: (1)化學(xué)反應(yīng)原理的理解與應(yīng)用; (2)電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書寫。 【解析】(1)根據(jù)金屬的腐蝕原理可知Ag變黑是發(fā)生了化學(xué)腐蝕的緣故; (2)根據(jù)反應(yīng)中HCl和硝酸銀的物質(zhì)的量可知HCl過量,則計算剩余的氯離子的物質(zhì)的量濃度為(0.02－0.018)molL－1/2=0.001 molL－1,根據(jù)AgCl的溶度積的表達式計算即可,即c(Ag＋)==molL－1=1.810－7molL－1;因為該反應(yīng)中氫離子未參加反應(yīng),所以溶液的體積變?yōu)?00 mL時,氫離子的濃度為0.01 molL－1,則pH=2; (3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)理論,硝酸銀分解生成Ag和二氧化氮氣體,元素化合價均降低,因此該反應(yīng)中有氧氣生成(氧化還原反應(yīng)中化合價有降必有升,氧元素化合價升高)。 (4)該原電池的實質(zhì)是Cu與銀離子發(fā)生置換反應(yīng)生成Ag單質(zhì),所以正極是生成Ag單質(zhì)的還原反應(yīng)。 答案:(1)Ag在空氣中易與氧氣和含硫化合物反應(yīng),發(fā)生化學(xué)腐蝕 (2)1.810－7　2 (3)2AgNO32Ag↓＋2NO2↑＋O2↑ (4)Ag＋＋e－Ag ．(xx廣東高考32)七鋁十二鈣(12CaO7Al2O3)是新型的超導(dǎo)材料和發(fā)光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下: (1)煅粉主要含MgO和　　　　,用適量NH4NO3溶液浸取煅粉后,鎂化合物幾乎不溶,若濾液Ⅰ中c(Mg2＋)小于510－6molL－1,則溶液pH大于　　　　　[Mg(OH)2的Ksp=510－12];該工藝中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是　　　　　　　　。 (2)濾液Ⅰ中的陰離子有　　　　　　　　(忽略雜質(zhì)成分的影響);若濾液Ⅰ中僅通入CO2,會生成　　　　　　　　,從而導(dǎo)致CaCO3產(chǎn)率降低。 (3)用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜,反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　 　。 (4)電解制備Al(OH)3時,電極分別為Al片和石墨,電解總反應(yīng)方程式為　　　　　　　　 　　。 (5)一種可超快充電的新型鋁電池,充放電時AlC和Al2C兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化,其他離子不參與電極反應(yīng),放電時負(fù)極Al的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　　　。 【解題指南】解答本題注意以下3點: (1)讀懂化工流程并明確每個過程發(fā)生的具體反應(yīng)。 (2)掌握常見元素化合物的知識。 (3)掌握沉淀溶解平衡及溶液pH計算的有關(guān)問題。 【解析】(1)由于白云石的主要成分是CaCO3和MgCO3,所以煅燒之后會發(fā)生分解生成MgO和CaO。根據(jù)Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2＋)c2(OH－)可知,c(OH－)=10－3molL－1,此時溶液中c(H＋)=10－11molL－1,對應(yīng)溶液的pH為11。若加入硫酸根,硫酸根可與鈣離子反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀。 (2)由于前面加入了硝酸銨,所以濾液Ⅰ中含有的陰離子主要是N和OH－,濾液Ⅰ中僅通入CO2,由于溶液的堿性不強,所以會生成NH4HCO3。 (3)用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜,反應(yīng)的離子方程式為2OH－＋Al2O32Al＋H2O。 (4)電解制備Al(OH)3時,電極分別為Al片和石墨,若生成Al(OH)3則鋁作陽極,所以電解的總反應(yīng)方程式為2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑。 (5)放電時負(fù)極Al應(yīng)失去電子,根據(jù)放電時AlC和Al2C兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化可知,電極反應(yīng)式為Al－3e－＋7AlC4Al2C。 答案:(1)CaO　11　加入(NH4)2SO4會生成CaSO4微溶物,再過濾會被除去,造成CaCO3減少 (2)N和OH－　NH4HCO3 (3)2OH－＋Al2O32Al＋H2O (4)2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑ (5)Al－3e－＋7AlC4Al2C 【誤區(qū)提醒】本題最后一個空容易出錯,主要是忽略了題干中的敘述“充放電時AlC和Al2C兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化,其他離子不參與電極反應(yīng)”這句話,從而將電極反應(yīng)式直接寫成Al－3e－Al3＋。