2019年高考化学二轮专题复习专题七电化学限时集训.doc

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1、1专题七 电化学1.江苏正在建设世界最大的海上风电场,防腐蚀是建设海上风电场需要特别注意的问题,下列说法正确的是 ( )A.海水的 pH 一般在 8.08.5 之间,对风电机钢铁支架的腐蚀主要是析氢腐蚀B.腐蚀总反应 4Fe+3O2+2xH2O 2Fe2O3xH2O(铁锈)的 H0, S0C.钢部件镀锌前,可用碱液洗去表面的铁锈D.热喷涂锌铝合金,可以减缓管道的腐蚀2.普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质,利用如图 Z7-1 中的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的 Cu。下列有关叙述正确的是 ( )图 Z7-1A.电极 a 为粗铜,电极 b 为精铜B.甲膜为过滤膜,可阻止阳

2、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 1 mol 电子时,可生成 32 g 精铜3.科学家研发出了一种新材料,其工作原理如图 Z7-2 所示。在外接电源作用下,材料内部发生氧化还原反应导致颜色变化,从而实现对光的透过率进行可逆性调节。已知 WO3和Li4Fe4Fe(CN)63均为无色透明,LiWO 3和 Fe4Fe(CN)63 均有颜色。下列说法正确的是 ( )图 Z7-2A.当 M 外接电源正极时,该材料颜色变深使光的透过率降低2B.该材料在使用较长时间后,离子导电层中 Li+的量变小C.当 M 外接电源负极时,离子导电层中的 Li+向

3、变色导电层定向迁移D.当 N 外接电源正极时,离子储存层的电极反应式为 Fe4Fe(CN)63+4Li+4e-Li4Fe4Fe(CN)634.如图 Z7-3,利用电解原理将 NO 转化为 NH4NO3,既节约了资源,又保护了环境。下列有关说法正确的是 ( )图 Z7-3A.NO 转化为 NH4NO3的反应属于氮的固定B.阴极上发生还原反应,电极反应式为 NO+5H+5e- NH3H2OC.电解池两极上分别生成的甲是 N ,乙是 ND.为使电解产物全部转化为 NH4NO3,需补充的物质丙为 HNO35.近年来,我国多条高压直流输电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀

4、(如图 Z7-4 所示),下列说法正确的是 ( )图 Z7-4A.阴极电极反应为 4OH-4e- O2+2H 2OB.阳极电极反应为 Zn-2e- Zn2+C.断电时,不能防止铁帽被腐蚀D.绝缘子表面产生的 OH-向阴极移动6.用惰性电极电解法制备硼酸H 3BO3或 B(OH)3的工作原理如图 Z7-5 所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是 ( )3图 Z7-5A.阴极与阳极产生的气体体积比为 12B.b 极的电极反应式为 2H2O-2e- O2+4H +C.产品室中发生的反应是 B(OH)3+OH- B(OHD.每增加 1 mol H3BO3产品,NaOH 溶

5、液增重 22 g7.(1)我国学者发明的一种分解硫化氢制氢气并回收硫的装置如图 Z7-6 所示:图 Z7-6该装置中能量转化的形式为 。 若 Y 极溶液中的电对(A/B)选用 /I-,装置工作时 Y 极上的电极反应式为 ,Y极溶液中发生的离子反应为 ;再列举一种可作为 Y 极循环液的常见的电对: 。 该分解 H2S 制氢的方法主要优点是 。 (2)过二硫酸钾(K 2S2O8)可通过“电解转化提纯”方法制得,电解装置示意图如图 Z7-7所示。图 Z7-7电解时,铁电极连接电源的 极。 常温下,电解液中含硫微粒的主要存在形式与 pH 的关系如图 Z7-8 所示。4图 Z7-8在阳极放电的离子主要是

6、 HS ,阳极区电解质溶液的 pH 范围为 ,阳极的电极反应式为 。 往电解产品中加入硫酸钾,使其转化为过二硫酸钾粗产品,提纯粗产品的方法为 。 (3)甲烷燃料电池工作原理如图 Z7-9 所示。a 气体是 ,b 气体通入电极的反应式为 。用该燃料电池作电源,以石墨作电极电解硫酸铜溶液,一段时间后,若将 0.1 mol Cu2(OH)2CO3溶解于该溶液,恰好使溶液恢复至起始成分和浓度,则燃料电池中理论上消耗 CH4的体积(标准状况)为 。 图 Z7-9(4)电解法治理硫化氢是先用 FeCl3溶液吸收含 H2S 的工业废气,所得溶液用惰性电极电解,阳极区所得溶液循环利用(如图 Z7-10 所示)

7、。图 Z7-10进入电解池的溶液中,溶质是 。 阳极的电极反应式为 。 电解总反应的离子方程式是 。 8.KMnO4是一种重要的氧化剂,广泛用于化学分析和化工生产以及水处理工业。工业上可由软锰矿(主要成分为 MnO2)制备,目前有两种较为成熟的制法。其模拟流程如图 Z7-11 所示:图 Z7-11附表:不同温度下若干常见钾的化合物的溶解度5单位:g/(100 g H 2O)化学式 20 30 40 60 80 100 CH3COOK 256 283 324 350 381K2SO4 11.1 13 14.8 18.2 21.4 24.1KCl 34.2 37.2 40.1 45.8 51.3

8、56.3KMnO4 6.34 9.03 12.6 22.1K2CO3 111 114 117 127 140 156(1)“熔融”时,可用作坩埚材料的是 (填序号)。 A.氧化铝 B.陶瓷 C.氧化镁 D.石英(2)写出 MnO2和 KOH 熔融物中通入富氧空气时获得 K2MnO4的化学方程式: 。 (3)“酸歧化法”是在 pH6 的情况下 K2MnO4转化为 MnO2和 KMnO4,过滤除去 MnO2,将滤液经过蒸发浓缩、趁热过滤得到 KMnO4粗晶体,再经过重结晶获得较纯净的 KMnO4晶体。根据表中的溶解度数据以及上述操作的特点,“酸歧化法”不适宜选择的酸性物质是 。 A.稀硫酸 B.醋

9、酸 C.稀盐酸 D.二氧化碳“蒸发浓缩”时,温度需控制在 70 ,适宜的加热方式是 。 根据相关离子方程式,计算“酸歧化法”的理论产率为 。 (4)“电解法”克服了“酸歧化法”理论产率偏低的问题,同时副产品 KOH 可用于软锰矿的焙烧。电解法制备高锰酸钾的实验装置示意图如图 Z7-12(图中阳离子交换膜只允许 K+通过):图 Z7-12a 为 (填“正”或“负”)极,右室发生的电极反应式为 。 若电解开始时阳极区溶液为 1.0 L 0.40 molL-1 K2MnO4溶液,电解一段时间后,右室中6为 65,阴极区生成 KOH 的质量为 。 ()()专题限时集训(七)1.D 解析 海水的 pH

10、一般在 8.08.5 之间,海水呈弱碱性,对钢铁支架的腐蚀主要是吸氧腐蚀,A 错误;钢铁发生吸氧腐蚀的负极电极反应式为 Fe-2e- Fe2+、正极电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,电池总反应为 2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2,接着发生的反应有 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3、2Fe(OH) 3 Fe2O3+3H2O,腐蚀的总反应为4Fe+3O2+2xH2O 2(Fe2O3xH2O),该反应为放热反应, H0, S0,B 错误;铁锈的主要成分为 Fe2O3xH2O,碱液与铁锈不反应,不能洗去钢部件表面的铁锈,C 错误;锌铝合金比 Fe 活泼,锌铝合金为

11、负极,钢铁为正极被保护,减缓管道的腐蚀,此保护法称为牺牲阳极的阴极保护法,D 正确。2.D 解析 由题意结合电解原理可知,电极 a 是阴极,为精铜,电极 b 阳极,为粗铜,A 不正确;甲膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区,B 不正确;乙膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区,C 不正确;当电路中通过 1 mol 电子时,可生成 0.5 mol 精铜,其质量为 32 g ,D 正确。3.C 解析 当 M 外接电源正极时,M 为阳极,LiWO 3失电子产生 WO3,该材料颜色变浅使光的透过率增强,A 错误;电极总反应式为 4WO3+Li4Fe4Fe(CN)63 4LiWO3+Fe

12、4Fe(CN)63,该材料在使用较长时间后,离子导电层中 Li+的量不变,B 错误;当 M 外接电源负极时变色导电层作为阴极,离子导电层中的阳离子 Li+向阴极变色导电层定向迁移,C 正确;当 N 外接电源正极时,离子储存层的电极反应式为 Li4Fe4Fe(CN)63-4e- Fe4Fe(CN)63+4Li+,D 错误。4.C 解析 NO 属于含氮元素的化合物,转化为 NH4NO3的反应不属于氮的固定,A 错误;阴极上发生还原反应,根据图像,NO 得到电子,化合价降低生成铵根离子,电极反应式为NO+6H+5e- N +H2O,B 错误;根据 B 的分析,电解池阴极上生成的是 N ,阳极上 NO

13、 被氧化生成的是 N ,C 正确;阳极上 NO 被氧化生成的是 N ,阳极反应为 NO-3e-+2H2O N+4H+,阴极上 NO 得到电子被还原生成铵根离子,阴极反应为 NO+5e-+6H+ N +H2O,总反应方程式为 8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3,因此若要使电解产物全部转化为 NH4NO3,需补充NH3,D 错误。5.B 解析 阴极电极反应为 2H2O+2e- H2+2OH -,A 错误;阳极锌失电子产生锌离子,电7极反应为 Zn-2e- Zn2+,B 正确;断电时,锌环作负极,仍能防止铁帽被腐蚀,C 错误;电解池中绝缘子表面产生的 OH-向阳极移动,D 错误。6.D 解

14、析 由图可知,b 电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成 O2和 H+,a 电极为阴极,电解时阴极上水得电子生成 H2和 OH-,原料室中的钠离子通过阳膜进入 a 极室,溶液中c(NaOH)增大,原料室中的 B(OH 通过阴膜进入产品室,b 极室中氢离子通入阳膜进入产品室,B(OH 、H +发生反应生成 H3BO3;a、b 电极反应式分别为 2H2O+2e- H2+2OH -、2H 2O-4e- O2+4H +,理论上每生成 1 mol 产品,b 极生成 1 mol H+、a 极生成 0.5 mol H2。由a、b 电极反应式可知阴极生成 2 mol H2同时阳极生成 1 mol O2,A 错误

15、; b 极为阳极,电极反应为 2H2O-4e- O2+4H +,B 错误; 原料室中的 B(OH 通过阴膜进入产品室,b 极室中氢离子通入阳膜进入产品室,B(OH 、H +发生反应生成 H3BO3,C 错误; 理论上每生成 1 mol 产品,a 极生成 0.5 mol H2,质量为 1 g,同时原料室中有 1 mol 钠离子通过阳膜进入 a 极室,1 mol Na+质量为 23 g,所以氢氧化钠溶液增重 22 g,D 正确。7.(1)光能转变为化学能和电能3I -2e- +H2S S+2H +3I- Fe 3+/Fe2+充分利用太阳能且不产生污染(或可在常温下实现,操作容易等合理答案)(2)负

16、 02 2HS -2e- S2 +2H+ 重结晶(3)O2 CH 4+2H2O-8e- CO2+8H+ 1.68 L(4)FeCl 2、HCl Fe 2+-e- Fe3+2Fe 2+2H+ 2Fe3+H2解析 (1)X 电极上是 H+转化为 H2,元素化合价降低,发生还原反应,则 Y 电极应发生氧化反应,反应式为 3I-2e- ;Y 极溶液中有 H2S,具有还原性,而 具有氧化性,则二者可以发生氧化还原反应,离子方程式为 +H2S S+2H +3I-;另一种可作为 Y 极循环液的常见的电对为 Fe3+/Fe2+。该分解 H2S 制氢的方法主要优点是充分利用太阳能且无污染,可在常温下实现,操作容

17、易等。(2)电解时,铁作阴极,铁电极连接电源的负极。常温下,在阳极放电的离子主要是 HS ,电解 HS 生成 S2 ,由图可知,HS 存在的 pH 范围为-22,S2 存在的 pH 范围为 02,阳极区电解质溶液的 pH 范围为 02;S 化合价不变,O 由-22-88价升高至-1 价,失电子,阳极的电极反应式为 2HS -2e- S2 +2H+ 。往电解产品过二硫酸钠中加入硫酸钾,使其转化为过二硫酸钾粗产品,依据二者的溶解度差异,提纯粗产品的方法为重结晶。(3)根据电子的移动方向可知,右侧电极为负极,通入的气体为甲烷,左侧电极为正极,通入的气体为氧气,甲烷在负极上发生氧化反应生成二氧化碳,电

18、极反应式为CH4+2H2O-8e- CO2+8H+;用该燃料电池作电源,以石墨作电极电解硫酸铜溶液,一段时间后,若将 0.1 mol Cu2(OH)2CO3溶解于该溶液 ,恰好使溶液恢复至起始成分和浓度,说明电解生成的物质为:阴极上生成 0.2 mol Cu、0.1 mol 氢气,阳极上生成 0.15 mol 氧气,转移电子0.15 mol4=0.6 mol,则燃料电池中理论上消耗 CH4的物质的量为 =0.075 mol,标准状况下的体积为 0.075 mol22.4 Lmol-1=1.68 L。(4)反应池中 FeCl3与 H2S 反应生成硫单质、FeCl 2、HCl,FeCl 2和 HC

19、l 进入电解池的溶液中,所以溶质为 FeCl2、HCl。电解池的阳极发生氧化反应,二价铁离子失去 1 个电子生成三价铁离子,电极反应式为 Fe2+-e-Fe3+。电解氯化亚铁时,阴极发生氢离子得电子的还原反应,电极反应式为 2H+2e-H2,阳极亚铁离子发生失电子的氧化反应,电极反应式为 2Fe2+-2e- 2Fe3+,根据两极反应可写总的电解反应为 2Fe2+2H+ 2Fe3+H2。8.(1)C(2)2MnO2+O2+4KOH 2K2MnO4+2H2O(3)AC 水浴加热 66.7%(4)负 Mn -e- Mn 17.92 g解析 (1)从流程图可知,软锰矿和 KOH(s)的混合物于空气中加

20、热熔融,由于氧化铝和二氧化硅均和 KOH 反应,所以“熔融”时,可用作坩埚材料的是氧化镁,因此,本题答案为 C。(2)软锰矿的主要成分为 MnO2,软锰矿和 KOH(s)的混合物于空气中加热熔融,得到 K2MnO4,反应方程式为 2MnO2+O2+4KOH 2K2MnO4+2H2O。(3)根据表中的溶解度数据: CH3COOK 和 K2CO3的溶解度要比 KMnO4大得多,而 K2SO4和 KCl 的溶解度与 KMnO4差别不大,且在酸性条件下KMnO4能氧化 Cl-,所以“酸歧化法”不适宜选择的酸性物质是稀硫酸、稀盐酸,本题答案为AC。“蒸发浓缩”时,温度需控制在 70 ,适宜的加热方式是水

21、浴加热。根据离子方程式 3Mn +4H+ 2Mn +MnO2+2H 2O,依据锰原子守恒,3 mol K2MnO4理论上生成 2 9mol KMnO4,所以理论产率为 100%=66.7%。(4)右侧 Mn 失电子生成 Mn ,为阳极,电极反应式为 Mn -e- Mn ;故连接阳极的 b 电极为电源正极,a 则为负极。1.0 L 0.40 molL-1 K2MnO4溶液中 K2MnO4的物质的量为 0.4 mol, =21, n(Mn)=0.4 mol,n(K)=0.8 mol,阳极 Mn 失电子生成 Mn ,Mn 原子物质的量不变,电解一段时间后,溶液中 =65,所以 n(K)=0.48 mol,所以阴极区生成 KOH 的物质的量为 n(KOH)=n(K)()()=0.8 mol-0.48 mol=0.32 mol,质量为 m(KOH)=0.32 mol56 gmol-1=17.92 g。