电化学专题326

1、电化学专题（一）原电池原理及应用（二）电解原理及应用（三）新型电池的开发及利用（四）信息电极反应式的书写（五）电化学综合应用1.最近华南理工大提出利用电解法制H2O2并用产生的H2O2处理废氨水，装置如下图为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中c（NH4+） c（NO3-）（填“”、“”或“=”）。Ir-Ru惰性电极有吸附O2作用，该电极上的反应为 。理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH3H2O的物质的量为 。2.H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：写出阳极的电

2、极反应式 ；分析产品室可得到H3PO2的原因 ；早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有 杂质，该杂质产生的原因是 。3.直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示：通入a气体的电极是电池的 (填“正”或“负”)极，其电极反应式为 常温下，用此电池以惰性电极电解O5 L饱和食盐水(足量)，若两极共生成气体112 L(已折算为标准状况下的体积)，则电解后溶液的pH为

3、 (忽略溶液的体积变化)。4.下图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同。(1)甲中负极的电极反应式为_。(2)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为_。(3)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如右上图，则图中线表示的是_的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要_ mL 5.0 molL1 NaOH溶液。5. (1)工业上利用电解熔融的A12O3制备Al，其化学方程式是_；电解时阳极和阴极材料均为石墨，电解时所消耗的电极是_(填“阳极”或“阴极”)。(2)以Al

4、和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液，可以组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2。该电池的负极反应式为_；电池总反应的化学方程式为_。6.以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点。（1）氨燃料电池使用的电解质溶液是2 molL1的KOH溶液，电池反应为：4NH33O2 =2N26H2O。该电池负极的电极反应式为 ；每消耗1.7g NH3转移的电子数目为 。（2）用氨燃料电池电解CuSO4溶液，如右图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为 ；此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓

5、度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为 L。（3） 纳米级氧化亚铜(Cu2O)是一种重要光电材料。现用铜棒和石墨做电极，饱和食盐水做电解质制备纳米级氧化亚铜(Cu2O)，电解反应为。铜棒上发生的电极反应式为 7.某硫酸厂用以下几种方法处理SO2尾气。电化学处理法 如右图所示，Pt(1)电极的反应式为 ；碱性条件下，用Pt(2)电极排出的S2O42-溶液吸收NO2，使其转化为N2，同时有SO32-生成。若阳极转移电子6mol，则理论上处理NO2气体 mol。8.二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。（1）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器

6、中，通入2 molCO2和3mol H2，发生的反应为：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)，Ha kJmol1（a0）， 测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。能说明该反应已达平衡状态的是_。（选填编号）ACO2的体积分数在混合气体中保持不变B混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化C单位时间内每消耗1.2mol H2，同时生成0.4molH2OD该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变计算该温度下此反应的平衡常数K_。（保留两位有效数字）。若改变条件 （填选项），可使K1。A增大压强 B增大反应物浓度 C降低温度 D升高

7、温度 E加入催化剂（2）某甲醇燃料电池原理如图1所示。M区发生反应的电极反应式为_。用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解的总反应离子方程式为： 。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为_（忽略溶液体积变化）。（3）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：已知：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g) Ha kJmol1；CH3OH(g)CH3OH(l) Hb kJmol1；2H2(g)O2(g)2H2O(g) Hc kJmol1；H2O(g)H2O(l) Hd kJmol1，则表示CH3OH（l）燃

8、烧热的热化学方程式为：_9.铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示。该电池的总反应化学方程式为 ；电池中NaCl的作用是 。以铝一空气电池为电源电解KI溶液制取KIO3（石墨为电极材料）时，电解过程中阳极的电极反应式为 。某铝一空气电池的效率为50%，若用其作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液（假设溶液电解前后体积不变）中NaOH的浓度为0.3 molL1，则该过程中消耗铝的质量为 。10（9分）已知物质A、B、C、D、E是由短周期元素构成的单质或化合物，它们可发生如图所示的转化关系：（1）若条件为点燃，目前60%的B都是从海水中

9、提取的，气体D可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，写出C与H2O反应的化学方程式_。将气体D作为燃料电池的燃料源可以制成D空气燃料电池系统，总反应式为：D+O2A+H2O（未配平），写出此碱性燃料电池的负极反应式：_。（2）若条件为加热，E是一种两性氢氧化物，气体D是一种有臭鸡蛋气味的气体，其水溶液是还原性酸，则C为_（写化学式）。（3）若条件为常温，B和D为同种无色气体，常温下E的浓溶液可以使Fe钝化，写出少量Fe粉与E的稀溶液反应的离子方程式：_。已知常温下1molC与H2O反应生成气体D和E溶液放出46kJ热量,写出C与水反应生成D和E的热化学方程式：_。11.以甲烷为燃料的新型电池，其成本大

10、大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图回答下列问题：（1）B极上的电极反应式为 （2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为 （标况下） 12.化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电！用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如右上图所示，工作时负极的电极反应式为 13.亚氯酸钠（NaClO2）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。工业设计生产NaClO2

11、的主要流程如右图所示。另附III离子交换膜电解池示意图。（1）写出无隔膜电解槽阳极反应的电极反应式：_（2）由离子交换膜电解池示意图分析A的化学式是 （3）中反应的离子方程式是 （4）设备在通电电解前，检验其溶液中主要阴离子的方法、步骤、现象是 14.A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，C、D为电解槽，其电极材料及电解质溶液见图。（1）关闭K1，打开K2，通电后，B的KMnO4紫红色液滴向c端移动，则电源b端为_极，通电开始时，滤纸d端的电极反应式是： ；（2）已知C装置中溶液为Cu(NO3)2和X(NO3)3，且均为0.1mol，打开K1，关闭K2，

12、通电一段时间后，阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如右上图所示。则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是 ；D装置中溶液是H2SO4，则此装置电极C端的实验现象是：_ 。15 (14分)（1）用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应为主反应，反应和为副反应。1/4CaSO4(s)+CO(g) 1/4CaS(s)+CO2(g) H1CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+CO2(g) +SO2(g) H2CO(g) 1/2C(s)+1/2CO2(g) H3则反应2CaSO4(s)+7

13、CO(g) CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s) +SO2(g)的H （用H1、H2和H3表示）（2）将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为：2CO2(g)6H2(g) CH3OCH3(g)3H2O(g)；H该反应平衡常数表达式为K 。已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如右上图所示。该反应的H_(填“”“”或“=”)0。若温度不变，减小反应投料比n(H2) /n(CO2)，则K将 (填“增大”“减小”或“不变”)。二甲醚燃料电池具有启动快，效率高等优点，若电解质为酸性，二甲醚燃料电池的负极反应为 。（3）一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程：在铜

14、的作用下完成工业尾气中SO2的部分催化氧化，所发生反应为：2SO22nCu(n1)O2(22n) H2O2nCuSO4(22n) H2SO4从环境保护的角度看，催化脱硫的意义为 。利用右上图所示电化学装置吸收另一部分SO2，并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的总的离子方程式： 。16.甲醇是未来重要的绿色能源之一，以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇、CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）H=+206.0KJ/mol、CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）H=-129.0KJ/mol（1）CH4（g）与H2O（g）反应成CH3OH（g）和H2（g）的热化学方程式为 。（2）将1.0molCH4和2.0molH2O（g）通入容积为2L的密闭容器中，在一定条件下发生反应I，测得在一定压强下平衡时CH4的转化率与温度的关系如图1假设100时反应I达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示这段时间该反应的平均反应速率为 。100时反应I的平衡常数为 。若保持温度和容器的容积不变，5min时再向容器中充入H2O（g）和CO各0.2mol，平衡将 移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。（3）如图2，P是可自由平行滑动的活塞，关闭K2，在相同温度下，通过K1、K3分别向A、B中各充入2mol CO和3molH2，在一定条件下发生反应，关闭K1