（课标专用 5年高考3年模拟A版）高考化学 专题十七 电化学基础试题-人教版高三化学试题

专题十七电化学基础探考情悟真题【考情探究】考点内容解读5年考情预测热度考题示例难度关联考点原电池原理及其应用1.理解原电池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施3.了解常见化学电源的种类及其工作原理2019课标Ⅰ,12,6分中★★★2018课标Ⅱ,12,6分中电解池的工作原理电解原理及其应用理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式2018课标Ⅰ,13,6分中电解池中电极电势高低★★★分析解读电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸,是历年高考的热点内容。通常会以新型二次电池为载体考查原电池原理与电解原理。备考时要侧重原电池与电解池工作原理中基础考点的复习和电极反应式书写技巧的掌握。试题难度中等,预计在今后的高考中对本专题知识的考查会保持稳定。【真题探秘】破考点练考向【考点集训】考点一原电池原理及其应用1.(2020届四川成都摸底,15)研究海水中金属桥墩的腐蚀及防护是桥梁建设的重要课题。下列有关说法错误的是()A.桥墩的腐蚀主要是析氢腐蚀B.钢铁桥墩在海水中比在河水中腐蚀更快C.图1辅助电极的材料可以为石墨D.图2钢铁桥墩上发生的反应是O2+2H2O+4e-4OH-答案A2.(2020届江西南昌摸底,10)如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能,下列说法中一定正确的是()A.M电极为正极B.电子流动方向为N→Y→X→MC.N电极反应式:2NO+4e-+4H+N2+2H2OD.质子透过阳离子交换膜由右向左移动答案C3.(2020届西南地区名师联盟入学调研,15)发展新能源汽车是国家战略,经过近10年的发展,目前我国新能源汽车产销量均达到80万辆,LiFePO4电池是新能源汽车关键部件之一,其工作原理如图所示。下列说法错误的是()A.充电时,电极a与电源的负极连接,电极b与电源正极连接B.电池驱动汽车前进时,正极的电极反应为Li1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4C.电池驱动汽车后退时,负极材料减重1.4g,转移0.4mol电子D.电池进水将会大大降低其使用寿命答案C4.(2019四川成都顶级名校零诊,12)金属锂燃料电池是一种新型电池,比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时无需充电,只需更换其中的某些材料即可,其工作示意图如下。下列说法正确的是()A.放电时,通入空气的一极为负极B.放电时,电池反应为:4Li+O22Li2OC.有机电解液可以是乙醇等无水有机物D.在更换锂电极的同时,要更换水性电解液答案D5.(2018黑龙江哈师大附中期中,12)“碳呼吸电池”是一种新型化学电源,其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A.该装置能将电能转化为化学能B.正极的电极反应为C2O42--2e-2COC.每得到1mol草酸铝,电路中转移3mol电子D.利用该技术可捕捉大气中的CO2答案D6.(2018河南安阳一模,11)为了减少钢管因锈蚀造成的损失,某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法中错误的是()A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生析氢腐蚀B.在潮湿的酸性土壤中电子由金属棒M通过导线流向钢管C.在潮湿的酸性土壤中H+向金属棒M移动,抑制H+与铁的反应D.金属棒M与钢管用导线连接后可使钢管表面的腐蚀电流接近于零答案C7.(2018安徽A10联盟联考,13)用氟硼酸(HBF4,属于强酸)溶液代替硫酸溶液作铅蓄电池的电解质溶液,可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良,反应方程式为Pb+PbO2+4HBF42Pb(BF4)2+2H2O,Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质。下列说法中正确的是()A.放电时,负极反应为PbO2+4HBF4-2e-Pb(BF4)2+2BF4-+2H2B.充电时,当正极质量减少23.9g时转移0.2mol电子C.放电时,PbO2电极附近溶液的pH增大D.充电时,Pb电极的电极反应式为PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O答案C考点二电解原理及其应用1.(2020届吉林一中一调,25)探索二氧化碳在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域。研究表明,溶于海水的二氧化碳主要以无机碳形式存在,其中HCO3-占95%。科学家利用下图所示装置从海水中提取COA.a室中OH-在电极板上被氧化B.b室发生反应的离子方程式为:H++HCO3-CO2↑+H2C.电路中每有0.2mol电子通过时,就有0.2mol阳离子从c室移至b室D.若用氢氧燃料电池供电,则电池负极可能发生的反应为:H2+2OH--2e-2H2O答案C2.(2020届陕西合阳中学开学调研,12)如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池,装置Ⅱ为电解池。离子交换膜只允许Na+通过,充放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr。闭合开关K时,b极附近先变红色。下列说法正确的是()A.负极反应为4Na-4e-4Na+B.当有0.01molNa+通过离子交换膜时,b电极上析出标准状况下的气体112mLC.闭合K后,b电极附近的pH变小D.闭合K后,a电极上有气体产生答案B3.(2019安徽合肥调研,12)图甲为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能,图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。下列说法不正确的是()A.图甲的X点要与图乙中的a极连接B.图乙中b极的电极反应式为:2Cl--2e-Cl2↑C.当N极消耗1mol气体时,有2molH+通过离子交换膜D.若有机废水中主要含有淀粉,则图甲中M极反应为:(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-6nCO2↑+24nH+答案C4.(2018吉林长春普通高中一模,9)铝表面在空气中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强。控制一定的条件,用如图所示的电化学氧化法,可在铝表面生成坚硬致密、耐腐蚀的氧化膜。下列有关叙述正确的是()A.阴极上有金属铝生成B.电极A为石墨,电极B为金属铝C.OH-在电极A上放电,有氧气生成D.阳极的电极反应式为2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+答案D5.(2018河南、河北重点高中一联,10)某工厂用电解法处理含有SO2的尾气,其装置如图所示(电极材料均为惰性电极)。下列说法不正确的是()A.电极a连接的是电源的正极B.若电路中转移0.03mole-,则离子交换膜左侧溶液中增加0.03mol离子C.图中的离子交换膜是阳离子交换膜D.阴极的电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+S2O42答案B6.(2018河南天一大联考阶段检测五,11)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质,利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是()A.电极a为粗铜,电极b为精铜B.甲膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C.乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区D.当电路中通过1mol电子时,可生成32g精铜答案D炼技法提能力【方法集训】方法原电池正、负极的判断及电极反应式的书写方法1.(2018陕西西安长安一中四检,13)下列是4种燃料电池的工作原理示意图,其中正极反应的产物为水的是()答案C2.(2020届江西名师联盟入学调研,15)氨硼烷(NH3·BH3)电池可在常温下工作,装置如图所示。未加入氨硼烷之前,两极室质量相等,电池反应为NH3·BH3+3H2O2NH4BO2+4H2O。已知H2O2足量,下列说法正确的是()A.正极的电极反应式为2H++2e-H2↑B.电池工作时,H+通过质子交换膜向负极移动C.电池工作时,正、负极分别放出H2和NH3D.工作足够长时间后,若左右两极室质量差为1.9g,则电路中转移0.6mol电子答案D3.(2020届江西赣州中学第一次月考,12)四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂,以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料,采用电渗析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如下图所示(a、b为石墨电极,c、d、e为离子交换膜)。下列说法不正确的是()A.M为负极B.标准状况下,制备0.75mol(CH3)4NOH,a、b两极共产生16.8L气体C.c、e均为阳离子交换膜D.b极电极反应式:4OH--4e-O2↑+2H2O答案B【五年高考】A组统一命题·课标卷题组考点一原电池原理及其应用1.(2019课标Ⅲ,13,6分)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区答案D2.(2018课标Ⅱ,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是()A.放电时,ClO4B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反应为:3CO2+4e-2CO32D.充电时,正极反应为:Na++e-Na答案D3.(2018课标Ⅲ,11,6分)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是()A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-x2)O2↑答案D4.(2017课标Ⅲ,11,6分)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS88Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是()A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多答案D5.(2016课标Ⅱ,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误··A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+B.正极反应式为Ag++e-AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑答案B6.(2016课标Ⅲ,11,6分)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH)42A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小C.放电时,负极反应为:Zn+4OH--2e-Zn(OH)4D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)答案C7.(2015课标Ⅰ,11,6分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误··A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O答案A8.(2015课标Ⅱ,26,14分)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:溶解度/(g/100g水)温度/℃化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39回答下列问题:(1)该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式为。

(2)维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟,理论上消耗锌g。(已知F=96500C·mol-1)

(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、和,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为,其原理是。

(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为,加碱调节至pH为时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是,原因是。

答案(14分)(1)MnO2+H++e-MnOOH2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)[注:式中Zn2+可写为Zn(NH3)42+、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为N(2)0.05(2分)(3)加热浓缩、冷却结晶碳粉MnOOH空气中加热碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(每空1分,共5分)(4)Fe3+2.76Zn2+和Fe2+分离不开Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分)考点二电解原理及其应用9.(2018课标Ⅰ,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:①EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时,下列叙述错误的是()A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2SCO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性答案C10.(2017课标Ⅱ,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为:Al3++3e-AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案C11.(2017课标Ⅰ,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案C12.(2016课标Ⅰ,11,6分)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO4下列叙述正确的是()A.通电后中间隔室的SO4B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极反应为2H2O-4e-O2+4H+,负极区溶液pH降低D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成答案B13.(2018课标Ⅰ,27,14分)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:(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式。

(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:①pH=4.1时,Ⅰ中为溶液(写化学式)。

②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是。

(3)制备Na2S2O5也可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。

(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00mL葡萄酒样品,用0.01000mol·L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00mL。滴定反应的离子方程式为,该样品中Na2S2O5的残留量为g·L-1(以SO2计)。

答案(1)2NaHSO3Na2S2O5+H2O(2)①NaHSO3②得到NaHSO3过饱和溶液(3)2H2O-4e-O2↑+4H+a(4)S2O52-+2I2+3H2O2SO42-B组自主命题·省(区、市)卷题组考点一原电池原理及其应用1.(2019天津理综,6,6分)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极答案D2.(2019江苏单科,10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀答案C3.(2018北京理综,12,6分)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是()A.对比②③,可以判定Zn保护了FeB.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼答案D4.(2016四川理综,5,6分)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为:Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确···的是()A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-xLi++C6C.充电时,若转移1mole-,石墨(C6)电极将增重7xgD.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+答案C5.(2016浙江理综,11,6分)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)nD.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜答案C6.(2015江苏单科,10,2分)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol电子B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e-2H2OC.电池工作时,CO3D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-2CO3答案D7.(2015天津理综,4,6分)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的c(SO4C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡答案C8.(2015重庆理综,11,14分)我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。(1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第周期。

(2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119g、20.7g,则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为。

(3)研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用,下列叙述正确的是。

A.降低了反应的活化能B.增大了反应的速率C.降低了反应的焓变D.增大了反应的平衡常数(4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应,该化学方程式为。

(5)如图所示为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。①腐蚀过程中,负极是(填图中字母“a”或“b”或“c”);

②环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为;

③若生成4.29gCu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为L(标准状况)。

答案(14分)(1)四(2)10∶1(3)A、B(4)Ag2O+2CuCl2AgCl+Cu2O(5)①c②2Cu2++3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl↓③0.448考点二电解原理及其应用9.(2015福建理综,11,6分)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A.该装置将化学能转化为光能和电能B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移C.每生成1molO2,有44gCO2被还原D.a电极的反应为:3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O答案B10.(2015四川理综,4,6分)用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确···A.用石墨作阳极,铁作阴极B.阳极的电极反应式:Cl-+2OH--2e-ClO-+H2OC.阴极的电极反应式:2H2O+2e-H2↑+2OH-D.除去CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O答案D11.(2015浙江理综,11,6分)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是()A.X是电源的负极B.阴极的电极反应式是:H2O+2e-H2+O2-CO2+2e-CO+O2-C.总反应可表示为:H2O+CO2H2+CO+O2D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1答案D12.(2019北京理综,27,14分)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是。

②已知反应器中还存在如下反应:ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH1ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH3……ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用反应的ΔH。

③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)=4∶1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是(选填字母序号)。

a.促进CH4转化b.促进CO转化为CO2c.减少积炭生成④用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:

。

(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。①制H2时,连接。产生H2的电极反应式是。

②改变开关连接方式,可得O2。③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:。

答案(1)①CH4+2H2O4H2+CO2②C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)2CO(g)③abc④降低CaO+CO2CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积(2)①K12H2O+2e-H2↑+2OH-③制H2时,电极3发生反应:Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O。制O2时,上述电极反应逆向进行,使电极3得以循环使用13.(2015山东理综,29,15分)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。(1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为溶液(填化学式),阳极电极反应式为,电解过程中Li+向电极迁移(填“A”或“B”)。

(2)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为。铁渣中铁元素的化合价为。在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2体积为1.344L(标准状况),则钴氧化物的化学式为。

答案(1)LiOH2Cl--2e-Cl2↑B(2)2Co(OH)3+SO32-+4H+2Co2++SO42-+5H2O[或Co(OH)3+3H+Co3++3H2O,2Co3++SO32-+H2O2Co2++SO14.(2016天津理综,10,14分)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)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是(至少答出两点)。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:。

(2)氢气可用于制备H2O2。已知:H2(g)+A(l)B(l)ΔH1O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)ΔH2其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)H2O2(l)的ΔH0(填“>”“<”或“=”)。

(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是。

a.容器内气体压强保持不变b.吸收ymolH2只需1molMHxc.若降温,该反应的平衡常数增大d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为。

(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+2OH-FeO42-+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:Na2图1图2①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为。

③c(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(共14分)(1)污染小可再生来源广资源丰富燃烧热值高(任写其中2个)H2+2OH--2e-2H2O(2)<(3)ac(4)光能转化为化学能(5)①阳极室②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低③M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低C组教师专用题组考点一原电池原理及其应用1.(2015江苏单科,11,4分)下列说法正确的是()A.若H2O2分解产生1molO2,理论上转移的电子数约为4×6.02×1023B.室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7C.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀D.一定条件下反应N2+3H22NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3)答案C2.(2014课标Ⅱ,12,6分)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误··A.a为电池的正极B.电池充电反应为LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC.放电时,a极锂的化合价发生变化D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移答案C3.(2014大纲全国,9,6分)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确···A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.电池的电解液可为KOH溶液C.充电时负极反应为:MH+OH-H2O+M+e-D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高答案C4.(2014福建理综,11,6分)某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl22AgCl。下列说法正确的是()A.正极反应为AgCl+e-Ag+Cl-B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子答案D5.(2013课标Ⅰ,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答案B6.(2013课标Ⅱ,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··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答案B7.(2013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.地下钢管连接镁块答案A8.(2013北京理综,8,6分)下列解释事实的方程式不准确···A.用浓盐酸检验氨:NH3+HClNH4ClB.碳酸钠溶液显碱性:CO32-+H2OHCOC.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e-Fe3+D.长期盛放石灰水的试剂瓶内壁出现白色固体:Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O答案C9.(2013江苏单科,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,示意图如下。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-向正极移动答案C10.(2013广东理综,33,17分)化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。(1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。①下列收集Cl2的正确装置是。

②将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是。

③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl4于试管中,。

(2)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。限选··材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4①完成原电池甲的装置示意图(见右图),并作相应标注。要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。②以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极。

③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是,其原因是

。

(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选作阳极。

答案(1)①C②Cl2、HClO、ClO-③滴加NaBr溶液,振荡后静置,下层溶液呈红棕(棕黄)色(2)①②有红色固体析出,负极被腐蚀③甲电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应,导致部分化学能转化为热能;电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应,化学能在转化为电能时损耗较小(3)锌片考点二电解原理及其应用11.(2016北京理综,12,6分)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生……下列对实验现象的解释或推测不合理的是()A.a、d处:2H2O+2e-H2↑+2OH-B.b处:2Cl--2e-Cl2↑C.c处发生了反应:Fe-2e-Fe2+D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜答案B12.(2015福建理综,9,6分)纯净物X、Y、Z转化关系如图所示,下列判断正确的是()A.X可能是金属铜B.Y不可能是氢气C.Z可能是氯化钠D.Z可能是三氧化硫答案A13.(2014天津理综,1,6分)化学与生产、生活息息相关,下列叙述错误··A.铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性B.用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染C.大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素D.含重金属离子的电镀废液不能随意排放答案B14.(2013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-IO3-+5I-+3H2下列说法不正确···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IOC.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2OKIO3+3H2↑D.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答案D15.(2013北京理综,9,6分)用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。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答案A16.(2013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3molPb生成2molAl2O3C正极:PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O阳极:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+D答案D17.(2017江苏单科,16,12分)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。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为。

(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH(填“增大”“不变”或“减小”)。

(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是。

(4)“电解Ⅱ”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。

(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是。

答案(12分)(1)Al2O3+2OH-2AlO2-+H2(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4CO32-+2H2O-4e-4HCO3-(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜【三年模拟】时间:30分钟分值:70分一、选择题(每题6分,共48分)1.(2020届贵州贵阳摸底,13)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水,放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式:2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3,再在一定条件下脱水生成铁锈,其原理如图所示。下列说法正确的是()A.铁片发生还原反应而被腐蚀B.铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀C.铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应:2H2O+O2+4e-4OH-D.铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池,发生了电化学腐蚀答案D2.(2020届安徽A10联盟摸底,11)可燃冰是另一种CH4的重要来源,利用可燃冰制备的甲烷可以设计成如下燃料电池,可以作为“移动的发电厂”,源源不断地对外供电。下列说法错误的是()A.a电极通入甲烷气体,作负极B.每通入1molCH4,有8mole-通过质子交换膜C.b电极的电极反应式为:O2+4e-+4H+2H2OD.催化剂电极采用疏松多孔结构可提高电极反应效率答案B3.(2020届安徽合肥八校一联,15)某种锂电池用金属锂和石墨作电极材料,电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯()中而形成的,电池总反应方程式为4Li+2SOCl24LiCl+SO2↑+S。下列叙述中正确的是()A.电解质溶液中混入水,对电池反应无影响B.金属锂被还原,作电池的负极C.电池工作过程中,Cl-向石墨电极移动D.电池工作过程中,金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1答案D4.(2020届山西霍州一中开学模拟,13)科技改变生活,充电宝已逐渐成为人们生活中的必需品。某充电宝工作时的总反应式为V2O3+4LiLi4V2O3,下列说法正确的是()A.放电时正极上的电极反应为:Li-