【导与练】高考化学大二轮 知识点分类精编（真题+模拟题+综合演练题）专题十一 电化学.doc

专题十一电化学高考试题考点一 原电池原理及其应用1.(2013年新课标全国理综,11,6分)“zebra”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔ni/nicl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()a.电池反应中有nacl生成b.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子c.正极反应为:nicl2+2e-ni+2cl-d.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动解析:由该电池的正、负极材料可知,电池反应式为nicl2+2nani+2nacl,因此a正确,b错误;正极为nicl2,电极反应式为nicl2+2e-ni+2cl-,c正确;电池工作时,na+通过钠离子导体由负极移向正极,d正确。答案:b2. (2013年安徽理综,10,6分)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水liclkcl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为:pbso4+2licl+cacacl2+li2so4+pb。下列有关说法正确的是()a.正极反应式:ca+2cl- 2e-cacl2b.放电过程中,li+向负极移动c.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 gpbd.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转解析:正极上应是pbso4发生还原反应,生成pb,a项错误;放电过程中li+向正极移动,b项错误;由电池总反应式可知,每转移0.1 mol电子,理论上生成0.05 mol pb,质量为10.35 g,c项错误;常温下,电解质不是熔融态,离子不能自由移动,不能导电,因此连接电流表或检流计,指针不偏转,d项正确。答案:d3.(2013年江苏化学,1,2分)燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是()a.甲醇 b.天然气c.液化石油气d.氢气解析:氢气作为燃料,反应产物只生成水,对环境无任何污染及影响,故d项最环保。答案:d4. (2013年江苏化学,9,2分)mg-h2o2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是()a.mg 电极是该电池的正极b.h2o2 在石墨电极上发生氧化反应c.石墨电极附近溶液的ph 增大d.溶液中cl-向正极移动解析:该电池总反应为mg+h2o2mg(oh)2;负极反应为mg-2e-mg2+,即mg作负极,a项错误;正极反应为h2o2+2e-2oh-,h2o2发生还原反应生成oh-,故b项错误、c项正确;原电池中阴离子cl-移向负极,d项错误。答案:c5.(2013年上海化学,8,3分)糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是()a.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期b.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为:fe-3e-fe3+c.脱氧过程中碳作原电池负极,电极反应为:2h2o+o2+4e-4oh-d.含有1.12 g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336 ml(标准状况)解析:脱氧过程是放热的,a项错误;脱氧过程中铁作负极,发生反应:fe-2e-fe2+,碳作正极,发生反应:o2+2h2o+4e-4oh-,b、c项错误;由电池总反应及后续反应:2fe+o2+2h2o2fe(oh)2,4fe(oh)2+o2+2h2o4fe(oh)3,可知:4fe3o2,则1.12 g铁粉,即0.02 mol铁粉最多可吸收标准状况下o2为:322.4 lmol-11 000 mll-1=336 ml,d项正确。答案:d6.(2013年新课标全国理综,10,6分)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了ag2s的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是()a.处理过程中银器一直保持恒重b.银器为正极,ag2s被还原生成单质银c.该过程中总反应为2al+3ag2s6ag+al2s3d.黑色褪去的原因是黑色ag2s转化为白色agcl解析:由题干信息知,银器的这一处理过程运用了原电池原理。其中银器作正极,铝质容器为负极,食盐溶液为电解质溶液,负极反应式为:2al-6e-2al3+,正极反应式为:3ag2s+6e-6ag+3s2-,由此可知,b项正确,a、d项错误,又因al3+与s2-可以相互促进水解,则原电池的总反应方程式为:3ag2s+2al+6h2o6ag+2al(oh)3+3h2s,故c项错误。答案:b7.(2012年四川理综,11,6分)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:ch3ch2oh-4e-+h2och3cooh+4h+。下列有关说法正确的是()a.检测时,电解质溶液中的h+向负极移动b.若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48 l氧气c.电池反应的化学方程式为:ch3ch2oh+o2ch3cooh+h2od.正极上发生的反应为:o2+4e-+2h2o4oh-解析:由负极的反应式可知,该电池应该是ch3ch2oh被氧化为ch3cooh的过程,所以总反应式为c选项的方程式。再由总反应式-负极反应式=正极反应式,则正极反应式为:o2+4e-+4h+2h2o,电池负极生成h+,正极消耗h+,溶液中h+向正极移动,a错;从正极电极反应看,有0.4 mol电子转移,消耗o2 0.1 mol,标准状况下体积为2.24 l,b错。答案:c8.(2012年北京理综,12,6分)人工光合作用能够借助太阳能,用co2和h2o制备化学原料。如图是通过人工光合作用制备hcooh的原理示意图,下列说法不正确的是()a.该过程是将太阳能转化为化学能的过程b.催化剂a表面发生氧化反应,有o2产生c.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强d.催化剂b表面的反应是co2+2h+2e-hcooh解析:由题意知,这是太阳能电池,是太阳能引发原电池反应,形成电能,再转化为化学能,a项正确;由e-转移方向判断a为负极,b为正极。co2和水生成hcooh的化学方程式为:,负极a反应为:2h2o-4e-4h+o2,b项正确,c项错;正极b反应为:2co2+4h+4e-2hcooh,d项正确。答案:c9.(2011年福建理综,11,6分)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以lioh为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()a.水既是氧化剂又是溶剂b.放电时正极上有氢气生成c.放电时oh-向正极移动d.总反应为:2li+2h2o2lioh+h2解析:li和h2o反应,h2o是氧化剂,a项正确;放电时正极反应为2h2o+2e-2oh-+h2,b项正确;放电时oh-移向负极,c项错误;参照na与水的反应,d项正确。答案:c10.(2011年安徽理综,12,6分)研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:5mno2+2ag+2naclna2mn5o10+2agcl下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()a.正极反应式:ag+cl-e-agclb.每生成1 mol na2mn5o10转移2 mol电子c.na+不断向“水”电池的负极移动d.agcl是还原产物解析:正极为电子流入的一极,元素的原子得电子被还原,化合价降低,因此ag为负极,mno2为正极,a错;每生成1 mol na2mn5o10,同时有2 mol ag发生反应,转移2 mol电子,b正确;na+向电池正极移动,c错,agcl是氧化产物,d错。答案:b11.(2010年新课标全国理综,12,6分)根据如图,可判断出下列离子方程式中错误的是()a.2ag(s)+cd2+(aq)2ag+(aq)+cd(s)b.co2+(aq)+cd(s)co(s)+cd2+(aq)c.2ag+(aq)+cd(s)2ag(s)+cd2+(aq)d.2ag+(aq)+co(s)2ag(s)+co2+(aq)解析:结合两装置可以判断活泼性:cdcoag,根据金属单质间的置换规律可知a错。答案:a12.(2010年浙江理综,9,6分)lial/fes电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为:2li+fes+2e-li2s+fe。有关该电池的下列说法中,正确的是()a.lial在电池中作为负极材料,该材料中li的化合价为+1价b.该电池的电池反应式为:2li+fesli2s+fec.负极的电极反应式为:al-3e-al3+d.充电时,阴极发生的电极反应式为:li2s+fe-2e-2li+fes解析:在lial/fes电池中,负极材料为lial,该材料中li以游离态存在,0价,故a错;负极反应式为2li-2e-2li+,c错;已知正极反应式为2li+fes+2e-li2s+fe,则总反应为2li+fesli2s+fe,故b对;充电时,阴极反应为li2s+2e-2li+s2-,故d错。答案:b13.(2010年安徽理综,11,6分)某固体酸燃料电池以cshso4固体为电解质传递h+,其基本结构如图,电池总反应可表示为:2h2+o22h2o,下列有关说法正确的是()a.电子通过外电路从b极流向a极b.b极上的电极反应式为:o2+2h2o+4e-4oh-c.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 l的h2d.h+由a极通过固体酸电解质传递到b极解析:原电池反应中,正极上发生还原反应,负极上发生氧化反应,电子从负极流向正极,h2发生氧化反应,a极为负极,b极为正极,酸性条件下不出现oh-,则负极反应:2h2-4e-4h+,正极反应:o2+4h+4e-2h2o,故a、b项错误;该反应中转移0.1 mol电子,消耗标准状况下1.12 l h2,c项未指明标准状况,错误;h+移向正极,d正确。答案:d14.(2013年新课标全国理综,36,15分)锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图(a)所示。回答下列问题:(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:zn+2nh4cl+2mno2zn(nh3)2cl2+2mnooh该电池中,负极材料主要是,电解质的主要成分是,正极发生的主要反应是。与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是 。(2)图(b)表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。图(b)中产物的化学式分别为a,b。操作a中得到熔块的主要成分是k2mno4。操作b中,绿色的k2mno4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体,该反应的离子方程式为。采用惰性电极电解k2mno4溶液也能得到化合物d,则阴极处得到的主要物质是(填化学式)。解析:(1)由普通锌锰电池放电发生的主要反应可知,zn作负极,电解质的主要成分为nh4cl,正极反应为mno2+n+e-mnooh+nh3。碱性锌锰电池的负极在电池的内部,不易发生因负极的消耗而使电解质泄漏;由于金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中稳定,故碱性锌锰电池使用寿命较长。(2)黑色固体混合物中溶于水的物质有nh4cl、zn(nh3)2cl2,不溶于水的物质有mno2、mnooh,因此滤液中含zn(nh3)2cl2、nh4cl,加盐酸后生成zncl2和nh4cl,故得到的化合物a是zncl2,b是nh4cl;由操作b的现象可推知,k2mno4在溶液中发生歧化反应生成kmno4和mno2;用惰性电极电解k2mno4溶液时,阴极是h+得电子,生成h2。答案:(1)znnh4clmno2+n+e-mnooh+nh3碱性电池不易发生电解质的泄漏,因为消耗的负极改装在电池的内部;碱性电池使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高(答对一条即可,其他合理答案也给分)(2)zncl2nh4cl3mn+2co22mn+mno2+2ch215.(2013年新课标全国理综,27,15分)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(licoo2),导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6c+xli+xe-lixc6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题:(1)licoo2中,co元素的化合价为 。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。(3)“酸浸”一般在80 下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ;可用盐酸代替h2so4和h2o2的混合液,但缺点是 。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。(5)充放电过程中,发生licoo2与li1-xcoo2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 。(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有(填化学式)。解析:(1)已知在licoo2中li为+1价,o为-2价,依据化合物中元素化合价代数和为零原则,可算得co的化合价为+3价。(2)在正极碱浸的条件下,正极材料中的铝箔和氢氧化钠溶液发生反应:2al+2oh-+6h2o +3h2。(3)酸浸是在80 下进行,h2o2会发生分解,2h2o22h2o+o2;另外h2o2具有还原性,+3价的co可以将h2o2氧化,反应为2licoo2+3h2so4+h2o2li2so4+2coso4+o2+4h2o;若用盐酸代替h2so4和h2o2,在反应过程中盐酸被氧化,生成氯气,会污染环境。(4)在coso4溶液中加入nh4hco3,然后过滤得到coco3,说明沉淀钴过程中生成碳酸钴沉淀,同时hc在转化为coco3的过程中,会电离出h+,因此还会有co2和水生成,反应方程式为coso4+2nh4hco3coco3+(nh4)2so4+h2o+co2。(5)充电时,阴极反应为6c+xli+xe-lixc6,则放电时,负极反应式为lixc6-xe-6c+xli+,该反应中c的化合价升高,属于氧化反应,则另一极发生还原反应,应是li1-xcoo2转化为licoo2的过程,其电极反应式为:li1-xcoo2+xli+licoo2。此时电池反应方程式为:li1-xcoo2+lixc6licoo2+6c。(6)放电时li+从负极流出,并向正极移动,正极上便富集了锂,由流程图可得可回收的金属化合物有al(oh)3、li2so4、coco3。答案:(1)+3(2)2al+2oh-+6h2o+3h2(3)2licoo2+3h2so4+h2o2li2so4+2coso4+o2+4h2o、2h2o22h2o+o2有氯气生成,污染较大(4)coso4+2nh4hco3coco3+(nh4)2so4+h2o+co2(5)li1-xcoo2+lixc6licoo2+6c(6)li+从负极流出,经电解质向正极移动并进入正极材料中al(oh)3、coco3、li2so416.(2011年四川理综,29,14分)开发氢能是实现社会可持续发展的需要。硫铁矿(fes2)燃烧产生的so2通过下列碘循环工艺过程既能制h2so4,又能制h2。请回答下列问题:(1)已知1 g fes2完全燃烧放出7.1 kj热量,fes2燃烧反应的热化学方程式为 。(2)该循环工艺过程的总反应方程式为 。(3)用化学平衡移动的原理分析,在hi分解反应中使用膜反应器分离出h2的目的是 。(4)用吸收h2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用mh表示),nio(oh)作为电池正极材料,koh溶液作为电解质溶液,可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为:nio(oh)+mhni(oh)2+m电池放电时,负极的电极反应式为 。放电完成时,ni(oh)2全部转化为nio(oh)。若继续充电将在一个电极产生o2,o2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的电极反应式为 。解析:(1)fes2完全燃烧生成fe2o3和so2,因为1 g fes2燃烧放出7.1 kj热量,则1 mol fes2燃烧放出852 kj热量,故fes2燃烧反应的热化学方程式为:4fes2(s)+11o2(g)2fe2o3(s)+8so2(g)h=-3 408 kjmol-1。(2)该循环工艺中,反应物为so2和h2o,产物为h2so4和h2,故总反应方程式为:2h2o+so2h2so4+h2。(3)在hi分解反应中:2hi(g)h2(g)+i2(g),从平衡移动原理分析,减少h2的量,上述平衡正向移动,hi的分解率增大。(4)分析充、放电总反应式:nio(oh)+mhni(oh)2+m。则电池放电时,负极上发生氧化反应:mh失去电子生成m、h+,在碱性环境中h+与oh-结合生成h2o:mh+oh-e-m+h2o。电池继续充电时,o2在另一电极上被消耗,则该电极反应式为:o2+2h2o+4e-4oh-。答案:(1)4fes2(s)+11o2(g)2fe2o3(s)+8so2(g)h=-3 408 kjmol-1(2)2h2o+so2h2so4+h2(3)减少h2的量,使hi分解平衡正向移动,提高hi的分解率(4)mh+oh-e-m+h2oo2+2h2o+4e-4oh-考点二 电解原理及应用1.(2013年北京理综,9,6分) 用石墨电极电解cucl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是()a.a端是直流电源的负极b.通电使cucl2发生电离c.阳极上发生的反应:cu2+2e-cud.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体解析:电解池中,电解质阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,阴极与电源负极相连,a正确;cucl2溶液中cucl2因为溶于水发生电离与通电无关,b错误;石墨阳极,cl-放电发生氧化反应,2cl-2e-cl2,可观察到逸出的黄绿色气体;阴极,cu2+放电析出铜,c错误,d错误。答案:a2.(2013年天津理综,6,6分)为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以al作阳极、pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:电池:pb(s)+pbo2(s)+2h2so4(aq)2pbso4(s)+2h2o(l)电解池:2al+3h2oal2o3+3h2电解过程中,以下判断正确的是()电池电解池ah+移向pb电极h+移向pb电极b每消耗3 mol pb生成2 mol al2o3c正极:pbo2+4h+2e-pb2+2h2o阳极:2al+3h2o-6e-al2o3+6h+d解析:原电池中阳离子移向正极,即h+移向pbo2极,电解池中,阳离子移向阴极,即h+移向pb极,a错误;根据电子守恒,电池中每消耗3 mol pb,则在电解池中生成1 mol al2o3,b错误;电池中正极反应为pbo2+2e-+4h+spbso4+2h2o,c错误;电池中pb失电子转化为难溶的pbso4,所以pb电极质量增加,电解池中pb作阴极,不参与电极反应,因此质量不变,d正确。答案:d3.(2013年浙江理综,11,6分)电解装置如图所示,电解槽内装有ki及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3i2+6oh-i+5i-+3h2o,下列说法不正确的是()a.右侧发生的电极反应式:2h2o+2e-h2+2oh-b.电解结束时,右侧溶液中含有ic.电解槽内发生反应的总化学方程式:ki+3h2okio3+3h2d.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变解析:电解的电极反应为:阳极2i-2e-i2,由于左侧溶液变蓝色,所以左侧为阳极,则右侧为阴极,而又由题意知,阳极生成的i2又可以发生反应3i2+6oh-i+5i-+3h2o,则一段时间后,蓝色变浅;阴极2h2o+2e-h2+2oh-,右侧放出氢气,则a正确;把阴、阳两极反应式相加即得总反应式,c正确;由于题给条件是阴离子交换膜,则阴离子可以通过,所以右侧产生的oh-穿过膜到达左侧,与阳极生成的i2反应,生成i-和i,而阴离子i可穿过膜到右侧,b正确;如果把阴离子交换膜换成阳离子交换膜,则只允许阳离子通过,右侧oh-无法到达左侧与i2反应,所以总化学反应要改变,d错误。答案:d4.(2012年福建理综,9,6分)将如图所示实验装置的k闭合,下列判断正确的是()a.cu电极上发生还原反应b.电子沿znabcu路径流动c.片刻后甲池中c(s)增大d.片刻后可观察到滤纸b点变红色解析:在盐桥存在的情况下,甲、乙可组成原电池,以此为电源,可电解滤纸上浸有的na2so4溶液。cu为原电池正极,发生还原反应,a正确;电子由zn沿导线流向a,在a上将电子传递给h+,在b上oh-失电子,然后电子由b流向cu,a,b之间无电子流动,b错误;甲池中s浓度不变,c错误;滤纸b点应为电解池阳极,oh-失电子生成o2,使得c(h+)c(oh-),b电极附近显酸性,遇酚酞不变红色,d错误。答案:a5.(2012年安徽理综,11,6分)某兴趣小组设计如图微型实验装置。实验时,先断开k2,闭合k1,两极均有气泡产生;一段时间后,断开k1,闭合k2,发现电流表a指针偏转。下列有关描述正确的是()a.断开k2,闭合k1时,总反应的离子方程式为:2h+2cl-cl2+h2b.断开k2,闭合k1时,石墨电极附近溶液变红c.断开k1,闭合k2时,铜电极上的电极反应式为:cl2+2e-2cl-d.断开k1,闭合k2时,石墨电极作正极解析:断开k2,闭合k1时,装置为电解池;因为两极均有气泡产生,说明铜电极为阴极,其电极反应是:2h+2e-h2,铜电极附近溶液变红;总反应的离子方程式应为:2cl-+2h2o2oh-+h2+cl2,故a、b均错误。断开k1,闭合k2时,装置为原电池,铜为负极,石墨为正极,发生吸氧腐蚀,故铜电极反应为cu-2e-cu2+,石墨电极反应为:o2+2h2o+4e-4oh-,故c错误,d正确。答案:d6.(2012年浙江理综,10,6分)以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下:下列说法不正确的是()a.在阴极室,发生的电极反应为:2h2o+2e-2oh-+h2b.在阳极室,通电后溶液逐渐由黄色变为橙色,是因为阳极区h+浓度增大,使平衡2cr+2h+cr2+h2o向右移动c.该制备过程中总反应的化学方程式为4k2cro4+4h2o2k2cr2o7+4koh+2h2+o2d.测定阳极液中k和cr的含量,若k与cr的物质的量之比(nk/ncr)为d,则此时铬酸钾的转化率为1-解析:阴极室阳离子有k+、h+,h+得电子生成h2,a正确;阳极室是oh-失电子,造成h+浓度增大,平衡右移,cr2浓度增大,溶液显橙色,b正确;根据两电极反应和平衡移动,c正确;设平衡后k2cro4、k2cr2o7物质的量分别为x、y,则=d, =,铬酸钾转化率: =2-d,d错。答案:d7.(2011年大纲全国理综,10,6分)用石墨作电极电解cuso4溶液。通电一段时间后,欲使电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的()a.cuso4b.h2oc.cuod.cuso45h2o解析:电解中阳极产生o2,阴极产生cu,使其恢复到起始状态原则为出什么加什么,因此需加入cuo,故选c。答案:c8.(2011年新课标全国理综,11,6分)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:fe+ni2o3+3h2ofe(oh)2+2ni(oh)2下列有关该电池的说法不正确的是()a.电池的电解液为碱性溶液,正极为ni2o3、负极为feb.电池放电时,负极反应为fe+2oh-2e-fe(oh)2c.电池充电过程中,阴极附近溶液的ph降低d.电池充电时,阳极反应为2ni(oh)2+2oh-2e-ni2o3+3h2o解析:由总反应知,得电子的为正极(ni2o3),失电子的为负极(fe),a项正确;由总反应知介质为碱性溶液,负极反应为fe-2e-+2oh-fe(oh)2,b项正确;电池充电时阴极反应fe(oh)2+2e-fe+2oh-,ph会增大,c项错误;电池充电时ni(oh)2作阳极,失电子变为ni2o3,d项正确。答案:c9.(2013年山东理综,28,12分)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是。a.fe2o3b.naclc.cu2sd.al2o3(2)辉铜矿(cu2s)可发生反应:2cu2s+2h2so4+5o24cuso4+2h2o,该反应的还原剂是。当1 mol o2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为mol。向cuso4溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是。(3)如图为电解精炼银的示意图,(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应式为。(4)为处理银器表面的黑斑(ag2s),将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触,ag2s转化为ag,食盐水的作用是 。解析:(1)根据金属活动性顺序,活动性较强金属na、al冶炼用电解法;(2)反应物cu2s中,cu、s元素化合价+1、-2价变为生成物cuso4中+2、+6价,cu2s为还原剂,o2中o元素由0价降为-2价,o2是氧化剂,1 mol o2发生反应得到4 mol电子,还原剂cu2s必然失去4 mol电子;cuso4溶液中cu2+水解显酸性,加入镁条反应生成h2;(3)电解精炼银时,粗银作阳极,与电源正极相连,若与电源负极相连的阴极b电极有红棕色no2气体产生,只能是n+2h+e-no2+h2o。(4)银器浸入盛有食盐水的铝质容器里形成原电池,食盐水的作用是形成原电池的条件之一,做电解质溶液。答案:(1)b、d(2)cu2s4h2(3)an+2h+e-no2+h2o(4)做电解质溶液(或导电)10.(2013年重庆理综,11,14分)化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。(1) 催化反硝化法中,h2能将n还原为n2。25 时,反应进行10 min,溶液的ph由7变为12。n2的结构式为 。上述反应离子方程式为 ,其平均反应速率v(n)为moll-1min-1。还原过程中可生成中间产物n,写出3种促进n水解的方法。(2)电化学降解n的原理如图所示。电源正极为(填“a”或“b”),阴极反应式为 。若电解过程中转移了2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(m左-m右)为g。解析:(1)n2分子中含共价三键,结构式为;由溶液的ph变化可知h2与n反应的另一产物为oh-,再由电子守恒和质量守恒得:5h2+2nn2+2oh-+4h2o,v(n)=v(oh-)=0.001 moll-1min-1;由n+h2ohno2+oh-和水解原理知,加热、加水稀释、加酸降低溶液的ph均可促进n的水解。(2)由图知n得电子转化为n2,故b为负极,则a为正极,阴极的电极反应式为:2n+6h2o+10e-n2+12oh-,由电极反应式可知,通过2 mol电子,溶液减少的质量为5.6 g(n2),同时有2 mol h+通过质子交换膜进入右侧,故右侧溶液减少3.6 g。正极发生的反应为4oh-4e-o2+2h2o,每通过2 mol电子,生成16 g o2,同时有2 mol h+通过质子交换膜进入右侧,使左侧溶液质量减少18 g,故两侧溶液减少的质量差为14.4 g。答案:(1)2n+5h2n2+2oh-+4h2o0.001加酸,升高温度,加水(2)a2n+6h2o+10e-n2+12oh-14.411.(2012年重庆理综,29,14分)尿素co(nh2)2是首个由无机物人工合成的有机物。(1)工业上尿素由co2和nh3在一定条件下合成,其反应方程式为 。(2)当氨碳比=4时,co2的转化率随时间的变化关系如图1所示。a点的逆反应速率v逆(co2)b点的正反应速率v正(co2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。nh3的平衡转化率为。(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图2。电源的负极为(填“a”或“b”)。阳极室中发生的反应依次为 、 。电解结束后,阴极室溶液的ph与电解前相比将;若两极共收集到气体13.44 l(标准状况),则除去的尿素为g(忽略气体的溶解)。解析:(1)根据原子守恒可写出反应方程式:co2+2nh3co(nh2)2+h2o。(2)由图像可知a点时反应仍向正向进行,所以a点v逆(co2)小于b点v正(co2)。根据反应:co2+2nh3co(nh2)2+h2o起始量1 mol4 mol转化量0.6 mol1.2 mol所以nh3的平衡转化率为:100%=30%。(3)左侧由2cl-cl2发生氧化反应,连电源正极,所以电源负极为b。阳极首先发生反应:2cl-2e-cl2。生成cl2将尿素氧化:co(nh2)2+3cl2+h2on2+co2+6hcl。阴极区发生反应为:2h+2e-h2,但由质子交换膜可知阳极生成h+向阴极移动,最终使阴极室溶液的ph不变。根据co(nh2)2+3cl2+h2on2+co2+6hcl,可知,当有3 mol cl2参加反应时,阳极上生成2 mol气体,阴极上生成3 mol h2。即:共生成5 mol气体,13.44 l(标准状况)混合气体为0.6 mol。推出参加反应的cl2为0.36 mol。由:co(nh2)23cl2,知nco(nh2)2=0.12 mol,mco(nh2)2=0.12 mol60 g/mol=7.2 g。答案:(1)2nh3+co2co(nh2)2+h2o(2)小于30%(3)b2cl-2e-cl2co(nh2)2+3cl2+h2on2+co2+6hcl不变7.212.(2010年大纲全国理综,29,15分)如图是一个用铂丝作电极,电解稀的mgso4溶液的装置,电解液中加有中性红指示剂,此时溶液呈红色。(指示剂的ph变色范围:6.88.0,酸色红色,碱色黄色)回答下列问题:(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是(填编号);a管溶液由红变黄;b管溶液由红变黄;a管溶液不变色;b管溶液不变色;(2)写出a管中发生反应的反应式: ;(3)写出b管中发生反应的反应式: ;(4)检验a管中气体的方法是 ;(5)检验b管中气体的方法是 ;(6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 。解析:a与电源负极相连,为阴极,b与电源正极相连,为阳极,溶液中h+、oh-分别在a、b两极上放电,反应式为:a极:2h+2e-h2(或2h2o+2e-2oh-+h2)b极:4oh-4e-o2+2h2o则a极附近会产生oh-(水电离出来的),b极附近会产生h+(水电离出来的),所以a管溶液由红变黄,b管溶液不变色;同时mg2+向a极移动,与产生的oh-生成mg(oh)2 沉淀,s向阳极(b极)移动,相当于生成h2so4,当把电解液倒入烧杯中时,h2so4与mg(oh)2混合,mg(oh)2会溶解。答案:(1)(2)2h+2e-h2(或2h2o+2e-2oh-+h2),mg2+2oh-mg(oh)2(3)4oh-4e-2h2o+o2(写2h2o-4e-4h+o2也可)(4)用拇指按住管口,取出试管,靠近火焰,放开拇指,有爆鸣声,管口有蓝色火焰(5)用拇指按住管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)考点三 金属的腐蚀与防护1.(2013年北京理综,7,6分)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是()a.水中的钢闸门连接电源的负极b.金属护栏表面涂漆c.汽车底盘喷涂高分子膜d.地下钢管连接镁块解析:水中的钢闸门连接电源的负极,为阴极,从而得以保护,a正确;金属护栏表面涂漆是隔绝金属护栏与空气接触,减缓金属护栏的腐蚀,b错误;汽车底盘喷涂高分子膜也是隔绝与空气的接触,c错误;地下钢管连接镁块,形成了原电池,属于牺牲阳极的阴极保护法,d错误。答案:a2.(2012年山东理综,13,4分)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()a.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重b.图b中,开关由m改置于n时,cu-zn合金的腐蚀速率减小c.图c中,接通开关时,zn腐蚀速率增大,zn上放出气体的速率也增大d.图d中,zn-mno2干电池自放电腐蚀主要是由mno2的氧化作用引起的解析:图a中,铁棒发生电化学腐蚀,越靠近底端的部分与o2接触少,腐蚀程度越轻,a错误。图b中,开关连接m、n时均构成原电池,但置于m时,是cu-zn合金中的zn被腐蚀;而置于n时,zn棒和cu-zn合金构成原电池时,保护了有铜的这一极(cu-zn合金),b正确。图c中接通开关时构成原电池,zn腐蚀速率增大,但是h2在pt电极上放出,c错误。图d中,酸性干电池的放电主要是由nh4cl产生的h+的氧化作用引起的。答案:b3.(2012年海南化学,10,4分)下列叙述错误的是()a.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱b.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈c.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液d.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀解析:a中构成fec原电池抗腐蚀能力减弱;在铁制品上镀铜时,镀件应为阴极,铜作阳极,c项符合题意;铁管上镶嵌锌块,构成的原电池中fe作正极,受到保护。答案:c4.(2011年浙江理综,10,6分)将nacl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是()a.液滴中的cl-由a区向b区迁移b.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为:o2+2h2o+4e-4oh-c.液滴下的fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的fe2+由a区向b区迁移,与b区的oh-形成fe(oh)2,进一步氧化、脱水形成铁锈d.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加nacl溶液,则负极发生的电极反应为:cu-2e-cu2+解析:液滴下氧气含量比边缘少,则形成原电池时边缘处(b)为正极,中心(a)为负极,(b)电极反应为o2+4e-+2h2o4oh-,(a)电极反应为fe-2e-fe2+,所以fe2+、na+移向(b)区,cl-移向(a)区,所以a项错误,b项正确;fe因发生氧化反应而被腐蚀,c项错误;铜和铁形成原电池,fe为负极,电极反应为fe-2e-fe2+,d项错误。答案:b5.(2010年上海综合能力测试,11,3分)铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质,某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花,然后倒置在水中(如图所示)。数天后,他观察到的现象是()a.铁屑不生锈,试管内液面上升b.铁屑不生锈,试管内液面高度不变c.铁屑生锈,试管内液面上升d.铁屑生锈,试管内液面高度不变解析:从图示知,此装置中发生吸氧腐蚀,铁作负极,杂质c作正极,电极反应fe2+2oh-fe(oh)2,4fe(oh)2+o2+2h2o4fe(oh)3,fe(oh)3脱去一部分水生成fe2o3xh2o,即铁锈的主要成分,反应中消耗试管中的o2,故液面上升。答案:c6