2023年高考化学大题精练冲刺（第02期）专题03电化学问题的综合探究（含解析）

PAGEPAGE17专题03电化学问题的综合探究1．I．利用液化石油气中的丙烷脱氢可制取丙烯：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)△H，起始时，向一密闭容器中充入一定量的丙烷，在不同温度、压强下测得平衡时反响体系中丙烷与丙烯的物质的量分数如下图〔p1为0.1MPa〕。〔1〕反响的△H_____0(填“>〞“<〞“=〞下同)压强P2______0.1MPa〔2〕图中A点丙烷的转化率为________。〔3〕假设图中A、B两点对应的平衡常数用K(A)、K(B)表示，那么K(A)______K(B)(填“>〞“<〞或“=〞)。II.为摆脱对石油的过渡依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如下图。一个电极通入氧气，另一个电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3晶体，它在高温填能传导O2-。〔1〕以辛烷(C8H18)代替汽油．写出该电池工作时的负极反响方程式：______。〔2〕己知一个电子的电量是1.602×10-19C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×10Ⅲ.煤燃烧产生的CO2是造成温室效应的主要气体之一。我们常用原子利用率来衡量化学反响过程的原子经济性，其计算公式为原子利用率=〔预期产物的总质量／全部反响物的总质量〕×100%，将CO2转化成有机物可有效地实现碳循环，如：a．6CO2+6H2OC6H12O6+6O2b．2CO2+6H2C2H5OH+3H2Oc．CO2+CH4CH3COOH

d．2CO2+6H2CH2=CH2+4H2O以上反响中，最节能的是_______，反响d中理论上原子利用率为________。【答案】><50%<C8H18−50e−+25O2−=8CO2+9H2O80a28%点睛：此题的难点是电极方程式书写，因为信息说明电解质传导O2－，因此通氧气一极的电极反响式为O2＋4e－=2O2－，O2－在负极上参与反响，根据工作原理，C8H18中C转变成CO2，1molC8H18失去电子的物质的量为：(4＋9/4)×8mol=50mol，根据所带电荷数守恒，配平其他，即电极反响式为：C8H18＋25O2－－50e－=8CO2＋9H2O。2．碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池，其构造如下图。放电时总反响为：Zn+2H2O+2MnO2Zn(OH)2+2MnOOH从废旧碱性锌锰电池中回收Zn和MnO2的工艺如下：答复以下问题：〔1〕MnOOH中，Mn元素的化合价为________。〔2〕“复原焙烧〞过程中，高价金属化合物被复原为低价氧化物或金属单质〔其中MnOOH、MnO2被复原成MnO〕，主要原因是“粉料〞中含有________。〔3〕“净化〞是为了除去浸出液中的Fe2+，方法是：参加________〔填化学式〕溶液将Fe2+氧化为Fe3+，再调节pH使Fe3+完全沉淀。〔离子浓度小于1×10－5mol·L－1即为沉淀完全〕浸出液中Mn2+、Zn2+的浓度约为0.1mol·L－1，根据以下数据计算调节pH的合理范围是________至________。化合物Mn(OH)2Zn(OH)2Fe(OH)3KSP近似值10－1310－1710－38〔4〕“电解〞时，阳极的电极反响式为_____。本工艺中应循环利用的物质是_____〔填化学式〕。〔5〕假设将“粉料〞直接与盐酸共热反响后过滤，滤液的主要成分是ZnCl2和MnCl2。“粉料〞中的MnOOH与盐酸反响的化学方程式为________。〔6〕某碱性锌锰电池维持电流强度0.5A〔相当于每秒通过5×10－6mol电子〕，连续工作80分钟即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为6g，那么电池失效时仍有________%的金属锌未参加反响。【答案】+3C36873．金属钒被誉为“合金的维生素〞，常用于催化剂和新型电池。钒(V)在溶液中主要以VO43-(黄色)、VO2+(浅黄色)、VO2+(蓝色)、V3+(绿色)、V2+(紫色)等形式存在。答复以下问题：〔1〕工业中利用V2O5制备金属钒。4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)△H1=-2834kJ/mol4V(s)+5O2(g)=2V2O5(s)△H2=-3109kJ/mol写出V2O5与A1反响制备金属钒的热化学方程式____________________。〔2〕V2O5是一种重要的氧化物，具有以下性质：①V2O5在强碱性溶液中以VO43-形式存在，试写出V2O5溶于NaOH溶液的离子方程式：___________________________________________。②V2O5具有强氧化性，溶于浓盐酸可以得到蓝色溶液，试写出V2O5与浓盐酸反响的化学反响方程式：________________________________。〔3〕VO43-和V2O74-在PH≥13的溶液中可相互转化。室温下，1.0mol·L-1的Na3VO4溶液中c(VO43-)随c(H+)的变化如下图。①写出溶液中Na3VO4转化为Na4V2O7的离子方程式__________________。②由图可知，溶液中c(H+)增大，VO43-的平衡转化率______(填“增大〞“减小〞或“不变〞)。根据A点数据，计算该转化反响的平衡常数的数值为_____________。〔4〕全钒液流电池是一种优良的新型蓄电储能设备，其工作原理如下图：①放电过程中A电极的反响式为__________________。②充电过程中，B电极附近溶液颜色变化为___________________。【答案】10Al(s)+3V2O3〔s〕=5Al2O3(s)+6V(s)△H=-2421.5kJ/molV2O5+6OH-=2VO43-+3H2OV2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2↑+3H2O2VO43-+H2OV2O74-+2OH-增大0.4VO2++2H++e-=VO2++H2O溶液由绿色变为紫色4．雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物和硫氧化物都是形成雾霾天气的重要因素。以下方法可处理氮氧化物和硫氧化物。〔1〕用活性炭复原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中参加一定量的活性炭和NO，在一定条件下，发生反响：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH=QkJ/mol。在T1℃时间/min浓度/mol/L0102030NO1.000.580.400.40N200.210.300.30CO200.210.300.30①0~10min内，NO的平均反响速率v(NO)=_____________，T1℃②假设30min后升高温度至T2℃，到达平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2∶1∶〔2〕NH3催化复原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反响原理如图甲所示。甲乙①由图甲可知，SCR技术中的氧化剂为_____________。NH3氧化时发生如下反响：4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－907.28kJ·mol-14NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(g)ΔH2＝－1811.63kJ·mol-1那么氨气被氧化为氮气和水蒸气的热化学方程式:______________________________②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业选取的最正确催化剂及相应的温度分别为___________、___________。

〔3〕烟气中的SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液，假设所得溶液呈中性，那么该溶液中c(Na+)=__________________(用含硫微粒浓度的代数式表示)。〔4〕某研究小组用NaOH溶液吸收二氧化硫后，将得到的Na2SO3溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图丙所示，电极材料为石墨。丙①a表示_______(填“阴〞或“阳〞)膜。A-E分别代表原料或产品，其中C为稀硫酸，那么A为____________溶液(填写化学式)。②阳极电极反响式为____________________________________。【答案】0.042mol·L-1·min-19/16〔或0.5625〕<氮氧化物/NOX或NO、NO24NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)ΔH3＝-1269.02kJ·mol-1Mn200℃2c(SO32-)+c(HSO3-)阳NaOHSO32--2e-+H2O=SO42-+2H5．能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开犮和应用前景。工业上通过媒的气化生成的CO和H2合成甲醇，反响原理为：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)〔1〕在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20molH2，在催化剂作用下发生反响生成甲醇。CO的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图1所示。①合成甲醇的反响为_____(填“放热〞或“吸热〞)反响。判断理由是_________。平衡常数KA_____KC(填“>〞、“<〞或“=〞)。②以下有关该反响的说法正确的选项是_____(填字母序号)。A.当v(CO)生成=2v消耗(H2)时该反响到达平衡状态B.其它条件不变，只改变CO和H2的投料量，该反响的焓变发生改变C.在反响过程中混合气体的密度和相对平均分子质量均不发生变化D.使用催化剂可以减小反响的活化能〔2〕以下措施可以提高甲醇产率的是________。A.压缩容器体积B.恒容条件下充入He，使体系总压强增大C.将CH3OH(g)从体系中别离D.恒压条件下再充入10molCO和20molH2〔3〕甲醇一一空气燃料电池装置如图2所示。①该电池甲电极的电极反响式为_________。②假设用此甲醇燃料电池电解200mL—定浓度NaCl与CuSO4的混合溶液〔电极为惰性电极，不参与反响〕，电极产生气体体积〔标况下〕与电解时间的关系图如图3所示，此溶液中硫酸铜的浓度为______mol/L。【答案】放热从图1可以看出，在压强不变的情况下，随温度T的升高，CO转化率减低，说明平衡逆向移动，那么正向为放热反响>BDACCH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+0.1结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，计算时抓住电子守恒。6．〔l〕将Cl2通入水中，Cl2局部与水反响：Cl2＋H2O＝H++Cl-+HClO。假设要减少Cl2的溶解，可在氯水中参加少量________。a.AgNO3晶体b.CaCO3粉末c.NaCl晶体d.蒸馏水e．浓盐酸〔2〕在一定条件下，同时参加CO、H2O(g)、CO2、H2于一密闭容器中发生如下反响：CO+H2O(g)CO2+H2，反响开始时向右进行。以下说法中不正确的选项是__________。a．反响开始时，正反响速率大于逆反响速率b．反响开始时，正反响速率最大，逆反响速率为零c．随着反响的进行，正反响速率逐渐减小，最后为零d．随着反响的进行，逆反响速率增大，正反响速率减小，最后相等。〔3〕一定条件下〔温度值定〕,SO2与O2反响的浓度随时间的变化如下表时间(min)010203040506070c(SO2)mol/L1.0c(O2)mol/L0.50.350.250.180.10.050.050.05C(SO3)mol/L00.30.50.650.80.90.90.9由上表数据计算：a.30min-40min时间段，以SO2表示的反响速率为__________；b.该温度下，正反响的平衡常数的值为__________________；c.平衡时，SO2的转化率为_______；〔4〕电解尿素[CO(NH3)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图见以下图〔电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极〕。电解时，阳极的电极反响式为____________。〔5〕3.04g铜镁合金完全溶解于100mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的硝酸中，得到NO2气体2688mL〔标准状况〕，向反响后的溶液中参加1.0mol/LNaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到5.08g沉淀。那么参加NaOH溶液的体积是_________mL。【答案】cebc0.015mol/(L·min)162090%或0.9CO(NH2)2+8OH—-6e-=CO32-+N2↑+6H2O1280mL〔5〕此题考查化学计算，当金属离子全部转化成沉淀时，溶液中的溶质为NaNO3，根据元素守恒有，n(NaOH)=n(NaNO3)=n(HNO3)－n(NO2)=(100×1.4×63%/63)－2688×10－3/22.4mol=1.28mol，因此需要的氢氧化钠的体积为1.28×1000/1mL=1280mL。点睛：此题的难点是问题〔5〕，首先分析过程，铜、Mg与硝酸反响，生成Cu(NO3)2和Mg(NO3)2，然后参加NaOH，如果硝酸过量，发生NaOH＋HNO3=NaNO3＋H2O，然后发生Mg(NO3)2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaNO3，Cu(NO3)2＋2NaOH=Cu(OH)2↓＋2NaNO3，得出沉淀完全后，溶液中的溶质为NaNO3，然后根据元素守恒，HNO3此过程中转化NO3－和NO2，因此有(NaOH)=n(NaNO3)=n(HNO3)－n(NO2)=(100×1.4×63%/63)－2688×10－3/22.4mol=1.28mol，因此需要的氢氧化钠的体积为1.28×1000/1mL=1280mL，计算方法比拟简单。7．铋〔Bi〕的无毒与不致癌性有很多特殊用途，其化合物广泛应用于电子、医药等领域。由辉铋矿〔主要成分为Bi2S3，含杂质PbO2等〕制备Bi2O3的工艺如下：答复以下问题：〔1〕Bi位于元素周期表第六周期，与N、P同族，Bi的原子结构示意图为________。〔2〕“浸出〞时Bi2S3与FeCl3溶液反响的化学方程式为________，反响液必须保持强酸性，否那么铋元素会以BiOCl〔碱式氯化铋〕形式混入浸出渣使产率降低，原因是________〔用离子方程式表示〕。〔3〕“置换〞时生成单质铋的离子方程式为________。“母液1〞中通入气体X后可循环利用，气体X的化学式为________。〔4〕“粗铋〞中含有的杂质主要是Pb，通过熔盐电解精炼可到达除杂的目的，其装置示意图如右。电解后，阳极底部留下的为精铋。写出电极反响式：阳极________；阴极________。〔5〕碱式硝酸铋直接灼烧也能得到Bi2O3，上述工艺中转化为碱式碳酸铋再灼烧，除了能改进产品性状，另一优点是________。“母液2〞中可回收的主要物质是________。【答案】6FeCl3+Bi2S3=2BiCl3+6FeCl2+3SBi3++H2O+Cl-=BiOCl+2H+2Bi3++3Fe=3Fe2++2BiCl2Pb-2e-=Pb2+Pb2++2e-=Pb没有污染性气体产生NH4NO38．亚铁氰化钾K4Fe(CN)6俗名黄血盐，可溶于水，不溶于乙醇。以某电镀厂排放的含NaCN废液为主要原料制备黄血盐的流程如下：请答复以下问题：〔1〕常温下，HCN的电离常数Ka=6.2×10-10。①实验室配制一定浓度的NaCN溶液时，将NaCN溶解于一定浓度的NaOH溶液中，加水稀释至指定浓度，其操作的目的是_____________。②浓度均为0.5mol/L的NaCN和HCN的混合溶液显_________〔填“酸〞“碱〞或“中〞〕性，通过计算说明：___________________________________。〔2〕滤渣1的主要成分是______________〔填化学式〕。〔3〕转化池中发生复分解反响生成K4Fe(CN)6，说明该反响能发生的理由：_____________。〔4〕系列操作B为_________________。〔5〕实验室中，K4Fe(CN)6可用于检验Fe3+，生成的难溶盐KFe[Fe(CN)6]可用于治疗Tl2SO4中毒，试写出上述治疗Tl2SO4中毒的离子方程式：______________。〔6〕一种太阳能电池的工作原理如下图，电解质为铁氰化钾K3Fe(CN)6和亚铁氰化钾K4Fe(CN)6的混合溶液。①K+移向催化剂____________〔填“a〞或“b〞〕。②催化剂a外表发生的反响为____________________。【答案】抑制水解碱，即水解平衡常数大于电离平衡常数，所以溶液呈碱性相同温度下的溶解度小于过滤、洗涤、枯燥b的主要成分是CaSO4，故答案为：CaSO4；〔3〕相同温度下的溶解度小于，因此转化池中可以发生复分解反响生成K4Fe(CN)6，故答案为：相同温度下的溶解度小于；〔4〕从K4Fe(CN)6溶液中得到K4Fe(CN)6，可以通过过滤、洗涤、枯燥获得，故答案为：过滤、洗涤、枯燥；〔5〕实验室K4Fe(CN)6可用于检验Fe3，检验Fe3+反响的离子方程式为K++[Fe(CN)6]4-+Fe3+=KFe[Fe(CN)6]↓；难溶盐KFe[Fe(CN)6可用于治疗Tl2SO4中毒，离子反响方程式为：KFe[Fe(CN)6](s)+Tl+(aq)=TlFe[Fe(CN)6](s)+K+(aq)，故答案为：KFe[Fe(CN)6](s)+Tl+(aq)=TlFe[Fe(CN)6](s)+K+(aq)；〔6〕由图可知，电子从负极流向正极，那么a为负极，b为9．锰是地壳中广泛分布的元素之一，锰对人类的生产生活非常重要，是化学试剂、医药、焊接、油漆、合成工业等的重要原料。〔1〕金属锰的工业制备。Al的燃烧热为ckJ·mol－1，其余相关热化学方程式为：3MnO2(s)＝Mn3O4(s)+O2(g)ΔH1＝akJ·mol－13Mn3O4(s)+8Al(s)＝9Mn(s)+4Al2O3(s)ΔH2＝bkJ·mol－1那么3MnO2(s)+4Al(s)＝3Mn(s)+2Al2O3(s)ΔH＝___________kJ·mol－1〔用含a、b、c的代数式表示〕。〔2〕MnCO3是一种广泛且重要的锰盐原料。通过焙烧MnCO3可以制取MnO2，反响方程式为：2MnCO3(s)＋O2(g)2MnO2(s)＋2CO2(g)。以下图为装置示意图：①2MnCO3(s)＋O2(g)2MnO2(s)＋2CO2(g)的化学平衡常数表达式K＝_________。②在反响过程中需要用真空抽气泵不断抽气，其目的除保证反响持续进行外，还有___________。〔3〕MnO2是一种常用的催化剂。MnO2催化降解甲醛的反响机理如以下图所示：图中X表示的粒子是__________，该反响的总反响方程式为___________。〔4〕MnSO4是重要微量元素肥料。用惰性电极电解MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2，电解时总反响的离子方程式为：_________，电解过程中阴极附近的pH__________〔选填“增大〞、“减小〞或“不变〞〕【答案】a＋b+c快速排出CO2，使平衡正向移动，提高MnCO3的转化率HCOHCHO＋O2CO2＋H2OMn2+＋2H2