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文檔簡介
第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 電解 課標(biāo)解讀 要點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) 了解電解池的構(gòu)成 工作原理及應(yīng)用 能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式 電解原理及其規(guī)律 1 電解 讓直流電通過電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì) 在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程 注意 電解與電離的區(qū)別 電解需通電才能進(jìn)行而電離不需通電就能進(jìn)行 電解是化學(xué)變化 而電離是在水中或熔融狀態(tài)下斷鍵離解為離子 屬于物理變化 2 電解池及其工作原理 1 概念 電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 2 構(gòu)成條件 有與外接直流電源相連的兩個(gè)電極 電解質(zhì)溶液 或熔融電解質(zhì) 形成閉合回路 3 電解池工作原理 以電解CuCl2溶液為例 4 電解池中電子和離子的移動(dòng) 電子 從電源負(fù)極流出后 流向電解池陰極 從電解池的陽極流向電源的正極 電子不能通過電解質(zhì)溶液 離子 陽離子移向電解池的陰極 陰離子移向電解池的陽極 電流 從電源的正極流出 流入陽極 再通過電解質(zhì)溶液流入陰極 最后流向負(fù)極 形成閉合回路 3 陰陽兩極上放電順序 1 陰極 與電極材料無關(guān) 氧化性強(qiáng)的先放電 放電順序?yàn)?2 陽極 若是活性電極作陽極 則活性電極首先失電子 生成金屬陽離子 發(fā)生氧化反應(yīng) 若是惰性電極作陽極 放電順序?yàn)?注意 放電指的是電極上的得 失電子 活性電極指的是除去Au Pt以外的金屬 惰性電極指的是Pt Au C電極 不參與電極反應(yīng) 陰極材料若為金屬電極 一般是增強(qiáng)導(dǎo)電性但不參與反應(yīng) 4 以惰性電極電解水溶液的有關(guān)規(guī)律 1 電解水型 含氧酸 強(qiáng)堿 活潑金屬含氧酸鹽 陰極反應(yīng)式為4H 4e 2H2 陽極反應(yīng)式為4OH 4e 2H2O O2 總方程式為2H2O2H2 O2 電解質(zhì)濃度變大 pH可能變大 變小或不變 可加H2O復(fù)原 2 電解電解質(zhì)類型 無氧酸 如HCl 不活潑金屬無氧酸鹽 CuCl2 電解質(zhì)濃度變小 加電解質(zhì)本身復(fù)原 3 放H2生堿型 活潑金屬的無氧酸鹽 如NaCl 陰極反應(yīng)式為2H 2e H2 陽極反應(yīng)式為2Cl 2e Cl2 總方程式為2Cl 2H2OCl2 H2 2OH 溶液pH變大 加HCl 鹵化氫 復(fù)原 4 放O2生酸型 不活潑金屬的含氧酸鹽 如CuSO4 陰極反應(yīng)式為2Cu2 4e 2Cu 陽極反應(yīng)式為4OH 4e O2 2H2O 總方程式為2Cu2 2H2O2Cu O2 4H 溶液pH變小 加CuO 金屬氧化物 或CuCO3復(fù)原 1 二次電池的放電 原電池反應(yīng) 與充電 電解反應(yīng) 互為可逆反應(yīng) 2 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程 屬于化學(xué)變化 3 電解時(shí)電子流動(dòng)方向?yàn)樨?fù)極 陰極 電解質(zhì)溶液 陽極 正極 4 用惰性電極電解足量CuSO4溶液一段時(shí)間后 加入Cu OH 2或CuO均可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀況 5 惰性電極電解Na2SO4溶液和Na2CO3溶液的過程中pH均不變 6 以Pt作電極 電解KCl溶液的離子方程式為2Cl 2H Cl2 H2 答案 1 2 3 4 5 6 1 按要求書寫方程式 1 用Pt作電極 電解AgNO3溶液 陰極反應(yīng)式 陽極反應(yīng)式 總反應(yīng)式 2 用Cu作電極 電解稀H2SO4溶液 陰極反應(yīng)式 陽極反應(yīng)式 總反應(yīng)式 3 用惰性電極電解MgCl2溶液 陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)式 4 用惰性電極電解2 mol L 1 NaCl和1 mol L 1 CuSO4的混合溶液 電解過程明顯分兩個(gè)階段 第一階段 陰極反應(yīng)式 陽極反應(yīng)式 第二階段 陰極反應(yīng)式 陽極反應(yīng)式 答案 1 4Ag 4e 4Ag 4OH 4e 2H2O O2 4Ag 2H2O4Ag 4H O2 2 2H 2e H2 Cu 2e Cu2 Cu 2H Cu2 H2 3 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 Mg2 2Cl 2H2OMg OH 2 Cl2 H2 4 Cu2 2e Cu 2Cl 2e Cl2 4H 4e 2H2 4OH 4e 2H2O O2 2 若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后 需加入98 g Cu OH 2固體 才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原 則這段時(shí)間 陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 用NA表示 NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值 答案 Cu2 2e Cu 2H2O 2e H2 2OH 4NA 電極反應(yīng)式和電解方程式的書寫要點(diǎn) 1 做到 三看 正確書寫電極反應(yīng)式 一看電極材料 若是金屬 Au Pt除外 作陽極 金屬一定被電解 注 Fe生成Fe2 二看電解質(zhì) 電解質(zhì)是否參與電極反應(yīng) 三看電解質(zhì)狀態(tài) 是熔融狀態(tài) 還是水溶液 2 規(guī)避 兩個(gè) 失分點(diǎn) 書寫電解池中電極反應(yīng)式時(shí) 一般以實(shí)際放電的離子表示 但書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí) 弱電解質(zhì)要寫成分子式 且注明 電解 條件 電解水溶液時(shí) 應(yīng)注意放電順序中H OH 之后的離子一般不參與放電 命題點(diǎn)1 電解原理及其規(guī)律 1 下列裝置的線路接通后 經(jīng)過一段時(shí)間 溶液的pH明顯減小的是 A B C D 答案 D 2 雙選 如圖所示 在一定電壓下用惰性電極電解由等物質(zhì)的量濃度的FeCl2 HCl組成的混合溶液 已知在此電壓下 陰 陽離子根據(jù)放電能力順序 都可能在陽極放電 下列分析正確的是 A C1電極上的電極反應(yīng)式為2H 2e H2 B C1電極處溶液首先變黃色 C C2電極上可依次發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe2 e Fe3 2Cl 2e Cl2 D 當(dāng)C1電極上有2 g物質(zhì)生成時(shí) 就會(huì)有2NA個(gè)電子通過溶液發(fā)生轉(zhuǎn)移 NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值 AC C1電極與電源的負(fù)極相連 作陰極 溶液中的H 在陰極放電 電極反應(yīng)式為2H 2e H2 A正確 C1電極上H 放電生成H2 C2電極與電源的正極相連 作陽極 Fe2 的還原性強(qiáng)于 Cl 則依次發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe2 e Fe3 2Cl 2e Cl2 故C2電極處溶液首先變黃色 B錯(cuò)誤 C正確 電子只能通過導(dǎo)線傳遞 不能通過溶液傳遞 D錯(cuò)誤 3 2019 甘肅名校聯(lián)考 電 Fenton法是用于水體中有機(jī)污染物降解的高級(jí)氧化技術(shù) 其反應(yīng)原理如圖所示 酸性介質(zhì) 其中電解產(chǎn)生的H2O2與Fe2 發(fā)生Fenton反應(yīng) Fe2 H2O2 Fe3 OH OH 生成的羥基自由基 OH 能氧化降解有機(jī)污染物 下列說法不正確的是 A 電源的B極是正極 B 電解時(shí)陰極周圍溶液的pH增大 C 陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2 2e 2H H2O2 D 若產(chǎn)生4 mol羥基自由基 OH 則消耗22 4 L O2 D O2在電解池的左側(cè)得電子生成H2O2 所以A極為負(fù)極 B極為正極 A項(xiàng)正確 陰極上O2 2e 2H H2O2 電解質(zhì)溶液的pH增大 B C項(xiàng)正確 D項(xiàng) 沒有指明溫度和壓強(qiáng) 不能確定氧氣的體積 D項(xiàng)錯(cuò)誤 命題點(diǎn)2 電化學(xué)基本計(jì)算 電子守恒法 4 2019 大連模擬 用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液 通電一段時(shí)間后 向所得的溶液中加入0 1 mol Cu2 OH 2CO3后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH 不考慮二氧化碳的溶解 則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 A 0 4 mol B 0 5 mol C 0 6 mol D 0 8 mol C Cu2 OH 2CO3可改寫為2CuO H2O CO2 因反應(yīng)后生成的CO2離開溶液 所以加入0 1 mol Cu2 OH 2CO3相當(dāng)于加入0 2 mol CuO 0 1 mol H2O 根據(jù) 2Cu O2 4e 2 mol 4 mol 0 2 mol 0 4 mol 2H2O O2 4e 2 mol 4 mol 0 1 mol 0 2 mol 轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量 0 4 mol 0 2 mol 0 6 mol 5 雙選 2019 平頂山一模 某實(shí)驗(yàn)小組模擬光合作用 采用電解CO2和H2O的方法制備CH3CH2OH和O2 裝置如圖所示 下列說法不正確的是 A 鉑極為陽極 發(fā)生氧化反應(yīng) B 電解過程中 H 由交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移 C 陰極的電極反應(yīng)式為2CO2 12H 12e CH3CH2OH 3H2O D 電路上轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)鉑極產(chǎn)生11 2 L O2 BD CH3CH2OH中C為 2價(jià) CO2發(fā)生還原反應(yīng) 在銅極區(qū)充入CO2 由電池符號(hào)知 鉑極為陽極 發(fā)生氧化反應(yīng) A項(xiàng)正確 鉑極的電極反應(yīng)式為2H2O 4e 4H O2 氫離子由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移 B項(xiàng)錯(cuò)誤 陰極上發(fā)生還原反應(yīng)生成乙醇和水 C項(xiàng)正確 11 2 L沒有指明標(biāo)準(zhǔn)狀況 D錯(cuò)誤 電化學(xué)中兩種基本計(jì)算模型 注 在電化學(xué)計(jì)算中 還常利用Q I t和Q n e NA NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值 1 60 10 19 C來計(jì)算電路中通過的電量 命題點(diǎn)3 多池串聯(lián)的綜合試題分析 6 將以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池甲與盛有足量硫酸銅溶液的裝置乙相連 起始電路接入狀況如圖 以電流強(qiáng)度0 1 A 通電10 min后 將電池的正 負(fù)極互換接入 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器 以電流強(qiáng)度0 2 A 繼續(xù)通電10 min 結(jié)束實(shí)驗(yàn) 甲 乙 下列有關(guān)說法正確的是 A 葡萄糖在裝置甲的正極參加反應(yīng) 氧氣在負(fù)極參加反應(yīng) B 在該電池反應(yīng)中 每消耗1 mol氧氣理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下二氧化碳11 2 L C 電池工作20 min時(shí) 乙裝置電極析出固體和電極上產(chǎn)生氣體的質(zhì)量之比為2 1 D 電池工作15分鐘時(shí) 乙裝置中銅棒的質(zhì)量與起始通電前相等 D 由題意可知 裝置甲是以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池 葡萄糖在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng) 氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng) A項(xiàng)錯(cuò)誤 在該電池中 發(fā)生的總反應(yīng)為C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 則每消耗1 mol氧氣理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下二氧化碳22 4 L B項(xiàng)錯(cuò)誤 由題意知 0 10 min 銅棒與電源正極相連 發(fā)生反應(yīng)Cu 2e Cu2 碳棒與電源負(fù)極相連 發(fā)生反應(yīng)Cu2 2e Cu 通電10 min后將電池的正 負(fù)極互換接入 由于10 20 min時(shí)的電流強(qiáng)度是0 10 min時(shí)的2倍 則10 15 min碳棒上發(fā)生反應(yīng)Cu 2e Cu2 銅棒上發(fā)生反應(yīng)Cu2 2e Cu 15 min時(shí)乙裝置中銅棒即可恢復(fù)到起始通電前的狀態(tài) 15 20 min碳棒上發(fā)生反應(yīng)4OH 4e O2 2H2O 銅棒上發(fā)生反應(yīng)Cu2 2e Cu 生成1 mol O2的同時(shí)析出2 mol Cu 則20 min時(shí) 乙裝置電極析出固體和電極上產(chǎn)生氣體的質(zhì)量之比為4 1 C項(xiàng)錯(cuò)誤 D項(xiàng)正確 7 2019 長沙模擬 用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn) 下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是 實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)二 裝 置 現(xiàn) 象 a d處試紙變藍(lán) b處變紅 局部退色 c處無明顯變化 兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生 鋼珠右側(cè)n處有氣泡產(chǎn)生 A a d處 2H2O 2e H2 2OH B c處發(fā)生反應(yīng) Fe 2e Fe2 C 根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理 實(shí)驗(yàn)二中n處析出O2 D b處 2Cl 2e Cl2 Cl2溶于水生成HClO 使溶液退色 C 由裝置圖可知 實(shí)驗(yàn)一中a d為陰極 水電離出的氫離子得電子生成氫氣 即2H2O 2e H2 2OH 故a d處pH試紙顯藍(lán)色 A項(xiàng)正確 實(shí)驗(yàn)一中c b為陽極 c處發(fā)生反應(yīng) Fe 2e Fe2 由于生成的Fe2 濃度較小 且pH試紙本身有顏色 故c處無明顯變化 b處發(fā)生反應(yīng) 2Cl 2e Cl2 產(chǎn)生的Cl2溶于水生成HCl和HClO 故b處變紅 局部退色 B D項(xiàng)正確 結(jié)合實(shí)驗(yàn)一的原理和題圖知 實(shí)驗(yàn)二中兩個(gè)鋼珠的左側(cè)均為陽極 右側(cè)均為陰極 初始時(shí)兩個(gè)鋼珠的左側(cè)均發(fā)生反應(yīng) Fe 2e Fe2 右側(cè)均發(fā)生反應(yīng) 2H 2e H2 一段時(shí)間后 Fe2 移動(dòng)到m和n處 m n處附近Fe2 濃度增大 發(fā)生反應(yīng) Fe2 2e Fe 故實(shí)驗(yàn)二中n處不能產(chǎn)生O2 C項(xiàng)錯(cuò)誤 8 雙選 2019 黑龍江名校聯(lián)考 H2S轉(zhuǎn)化是環(huán)保和資源利用的研究課題 將燒堿吸收H2S后的溶液加入如圖裝置 可以回收單質(zhì)硫 甲為二甲醚 CH3OCH3 空氣燃料電池 下列推斷正確的是 A Y極充入O2 B 電子移動(dòng)方向 X W 溶液 Z Y C 電解后 乙裝置右池中c NaOH 減小 D Z極反應(yīng)式為S2 2e S AD 據(jù)圖分析甲為原電池 乙為電解池 電解池右側(cè)有H2產(chǎn)生 則W極為陰極 Z極作陽極 連接的Y極為原電池的正極 發(fā)生還原反應(yīng) 所以Y極應(yīng)充入氧氣 A項(xiàng)正確 電子不進(jìn)入溶液 B項(xiàng)錯(cuò)誤 乙裝置右池中發(fā)生電極反應(yīng)2H2O 2e H2 2OH 氫氧化鈉溶液濃度增大 C項(xiàng)錯(cuò)誤 Z極電極反應(yīng)為S2 2e S D項(xiàng)正確 多池串聯(lián)裝置中電極的判斷模型 1 2 電解原理的實(shí)際應(yīng)用 1 電解飽和食鹽水 氯堿工業(yè) 1 電極反應(yīng) 陽極 2Cl 2e Cl2 反應(yīng)類型 氧化反應(yīng) 陰極 2H 2e H2 反應(yīng)類型 還原反應(yīng) 檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物的方法是 用濕潤的KI淀粉試紙靠近陽極附近 若試紙變藍(lán) 證明生成了Cl2 電解時(shí)向食鹽水中加酚酞 陰極附近溶液變紅 說明該電極附近產(chǎn)生的物質(zhì)為NaOH 2 電解方程式 化學(xué)方程式 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 離子方程式 2Cl 2H2O2OH H2 Cl2 3 陽離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖 陽離子交換膜的作用 阻止OH 進(jìn)入陽極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng) 2NaOH Cl2 NaCl NaClO H2O 阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸 a b c d加入或取出的物質(zhì)分別是飽和食鹽水 稀NaOH溶液 稀的食鹽水 濃NaOH溶液 X Y分別是Cl2 H2 2 電鍍銅與電解精煉銅 1 電鍍銅 2 電解精煉銅 3 電冶金 活潑金屬的冶煉方法 1 電解熔融氯化鈉得到鈉 2NaCl 熔融 2Na Cl2 2 電解熔融Al2O3制Al 2Al2O3 熔融 4Al 3O2 電極反應(yīng) 陽極 6O2 12e 3O2 陰極 4Al3 12e 4Al 冰晶石的作用是作Al2O3的助熔劑 1 電解飽和食鹽水制堿時(shí) 用Fe作陰極可增強(qiáng)導(dǎo)電性 2 電解精煉銅時(shí) 雜質(zhì)Zn Au Ag均不溶解 形成陽極泥而沉淀 3 電鍍銅和電解精煉銅時(shí) 電解質(zhì)溶液中c Cu2 均保持不變 4 電解冶煉鎂 鋁通常電解MgCl2和Al2O3 也可以電解MgO和AlCl3 5 粗銅電解精煉時(shí) 若電路中通過2 mol e 陽極減少64 g 答案 1 2 3 4 5 電解尿素 CO NH2 2 的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如圖 電解池中隔膜僅阻止氣體通過 陰陽兩極均為惰性電極 1 A極為 電極反應(yīng)式為 2 B極為 電極反應(yīng)式為 答案 1 陽極 CO NH2 2 8OH 6e N2 CO 6H2O 2 陰極 6H2O 6e 3H2 6OH 命題點(diǎn)1 電解原理的常規(guī)應(yīng)用 1 利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 下列說法正確的是 A 氯堿工業(yè)中 X電極上的反應(yīng)式是4OH 4e 2H2O O2 B 電解精煉銅時(shí) Z溶液中的Cu2 濃度不變 C 在鐵片上鍍銅時(shí) Y是純銅 D 制取金屬鎂時(shí) Z是熔融的氯化鎂 答案 D 2 2017 全國卷 T11 用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密 耐腐蝕的氧化膜 電解質(zhì)溶液一般為H2SO4 H2C2O4混合溶液 下列敘述錯(cuò)誤的是 A 待加工鋁質(zhì)工件為陽極 B 可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極 C 陰極的電極反應(yīng)式為Al3 3e Al D 硫酸根離子在電解過程中向陽極移動(dòng) C A對(duì) 該電解池陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為2Al 3H2O 6e Al2O3 6H 鋁化合價(jià)升高失電子 所以待加工鋁質(zhì)工件應(yīng)為陽極 B對(duì) C錯(cuò) 陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H 2e H2 陰極可選用不銹鋼網(wǎng)作電極 D對(duì) 電解質(zhì)溶液中的陰離子向陽極移動(dòng) 3 雙選 目前電解法制燒堿通常采用離子交換膜法 陽 陰 離子交換膜不允許陰 陽 離子通過 則下列敘述中錯(cuò)誤的是 A NaOH H2均在 區(qū)產(chǎn)生 B 圖中a為陰離子交換膜 C 使用離子交換膜可以有效地隔離NaOH和Cl2 阻止二者之間的反應(yīng) D 電解時(shí)往 區(qū)的溶液中滴加幾滴甲基橙 溶液先變紅后退色 AB 區(qū)是陰極室 H H2O 放電生成氫氣 同時(shí)促進(jìn)水的電離 生成氫氧化鈉 區(qū)Na 通過a進(jìn)入 區(qū) 故a應(yīng)該是陽離子交換膜 區(qū)和電源的正極相連 為陽極 Cl 放電生成氯氣 區(qū)Cl 通過b進(jìn)入 區(qū) 故b應(yīng)該是陰離子交換膜 氯氣溶于水顯酸性 同時(shí)次氯酸還具有漂白性 所以滴入甲基橙后溶液先變紅后退色 錯(cuò)誤的是A B兩項(xiàng) 命題點(diǎn)2 電解原理在物質(zhì)制備方面的應(yīng)用 4 2019 重慶七校聯(lián)考 O3是一種常見的綠色氧化劑 可由臭氧發(fā)生器電解稀硫酸制得 原理如圖所示 下列說法錯(cuò)誤的是 A 電極a為陰極 B a極的電極反應(yīng)式為O2 4H 4e 2H2O C 電解一段時(shí)間后b極周圍溶液的pH下降 D 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 當(dāng)有5 6 L O2反應(yīng)時(shí) 收集到O2和O3混合氣體4 48 L O3的體積分?jǐn)?shù)為80 D 電極b上生成O2和O3 則電極b上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng) 則電極b為陽極 電極a為陰極 A項(xiàng)正確 電極a的電極反應(yīng)式為O2 4e 4H 2H2O B項(xiàng)正確 電極b上H2O失去電子 發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2 O3和H 故電解一段時(shí)間后b極周圍溶液的pH下降 C項(xiàng)正確 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 當(dāng)有5 6 L氧氣參加反應(yīng)時(shí) 轉(zhuǎn)移電子1 mol 設(shè)收集到氧氣為x mol 臭氧為y mol 則有x y 0 2 4x 6y 1 解得x y 0 1 故O3的體積分?jǐn)?shù)為50 D項(xiàng)錯(cuò)誤 5 雙選 2019 滁州模擬 常溫下 NCl3是一種黃色黏稠狀液體 是制備新型水消毒劑ClO2的原料 可以采用如圖所示裝置制備NCl3 下列說法正確的是 A 每生成1 mol NCl3 理論上有6 mol H 經(jīng)質(zhì)子交換膜從右側(cè)向左側(cè)遷移 B 可用濕潤的淀粉 KI試紙檢驗(yàn)氣體M C 石墨極的電極反應(yīng)式為NH 3Cl 6e NCl3 4H D 電解過程中 質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液的pH會(huì)減小 AC A項(xiàng) 每生成1 mol NCl3 轉(zhuǎn)移6 mol e 理論上有6 mol H 經(jīng)質(zhì)子交換膜從右側(cè)向左側(cè)遷移 A正確 B項(xiàng) M為H2 不能用濕潤的淀粉 KI試紙檢驗(yàn) B錯(cuò)誤 D項(xiàng) 右側(cè)pH會(huì)增大 D錯(cuò)誤 6 2018 全國卷 節(jié)選 KIO3也可采用 電解法 制備 裝置如圖所示 1 寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式 2 電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為 其遷移方向是 3 與 電解法 相比 KClO3氧化法 的主要不足之處有 寫出一點(diǎn) 解析 1 電解法制備KIO3時(shí) H2O在陰極得到電子 發(fā)生還原反應(yīng) 2H2O 2e 2OH H2 2 電解池中陽離子向陰極移動(dòng) 即由電極a向電極b遷移 陽離子交換膜只允許陽離子通過 故主要是K 通過陽離子交換膜 3 根據(jù)工藝流程分析 KClO3氧化法 主要是生成的Cl2有毒易污染環(huán)境 答案 1 2H2O 2e 2OH H2 2 K 由a到b 3 產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等 命題點(diǎn)3 電解原理在環(huán)境治理方面的應(yīng)用 7 2019 惠州模擬 化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用 電化學(xué)降解NO的原理如圖所示 下列說法不正確的是 A A為電源的正極 B 溶液中H 從陽極向陰極遷移 C Ag Pt電極的電極反應(yīng)式為2NO 12H 10e N2 6H2O D 電解過程中 每轉(zhuǎn)移2 mol電子 則左側(cè)電極就產(chǎn)生32 g O2 D 根據(jù)題給電解裝置圖可知 Ag Pt電極上NO轉(zhuǎn)化為N2 發(fā)生還原反應(yīng) 2NO 10e 12H N2 6H2O 則Ag Pt電極作陰極 B為電源的負(fù)極 故A為電源的正極 A C項(xiàng)正確 在電解池中陽離子向陰極移動(dòng) 所以溶液中H 從陽極向陰極遷移 B項(xiàng)正確 左側(cè)電極為陽極 電極反應(yīng)式為2H2O 4e O2 4H 則每轉(zhuǎn)移2 mol電子 左側(cè)電極產(chǎn)生16 g O2 D項(xiàng)錯(cuò)誤 8 雙選 2019 鄭州模擬 科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種可以循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供O2的裝置 總反應(yīng)方程式為2CO2 2CO O2 下列說法正確的是 A 由圖分析N電極為正極 B OH 通過離子交換膜遷向右室 C 陰極的電極反應(yīng)為CO2 H2O 2e CO 2OH D 反應(yīng)完畢 該裝置中電解質(zhì)溶液的堿性增強(qiáng) BC 由題圖可知N電極為負(fù)極 P電極為正極 A項(xiàng)錯(cuò)誤 OH 通過陰離子交換膜遷向右室 B項(xiàng)正確 根據(jù)題圖知 陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為CO2 H2O 2e CO 2OH C項(xiàng)正確 根據(jù)總反應(yīng)為2CO2 2CO O2 可知反應(yīng)完畢裝置中溶液的pH并無變化 故堿性不會(huì)增強(qiáng) D項(xiàng)錯(cuò)誤 9 Fe CN 6 3 可將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫氧化為可利用的硫 自身被還原為 Fe CN 6 4 工業(yè)上常采用如圖所示的電解裝置 通電電解 然后通入H2S加以處理 下列說法不正確的是 A 電解時(shí) 陽極反應(yīng)式為 Fe CN 6 4 e Fe CN 6 3 B 電解時(shí) 陰極反應(yīng)式為2HCO 2e H2 2CO C 當(dāng)電解過程中有標(biāo)準(zhǔn)狀況下22 4 L H2生成時(shí) 溶液中有32 g S析出 溶解忽略不計(jì) D 整個(gè)過程中需要不斷補(bǔ)充K4 Fe CN 6 與KHCO3 D 電解時(shí) 陽極上 Fe CN 6 4 失去電子 陽極的電極反應(yīng)式為 Fe CN 6 4 e Fe CN 6 3 A正確 陰極上HCO放電 發(fā)生還原反應(yīng) 陰極反應(yīng)式為2HCO 2e H2 2CO B正確 標(biāo)準(zhǔn)狀況下22 4 L H2的物質(zhì)的量為1 mol 則轉(zhuǎn)移2 mol電子 H2S失去2 mol電子 生成1 mol單質(zhì)S 即析出32 g S C正確 根據(jù)以上分析可知 反應(yīng)的結(jié)果相當(dāng)于是H2S被電解生成H2和S 所以不需要補(bǔ)充K4 Fe CN 6 和KHCO3 D錯(cuò)誤 隔膜在電化學(xué)裝置中的應(yīng)用 科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí) 分析近幾年高考試題 涉及隔膜電化學(xué)裝置的試題比較多 且常出常新 每年都有變化 隔膜的功能在于選擇性地通過某些離子或阻止某些離子來隔離某些物質(zhì) 進(jìn)而制備一些特定物質(zhì) 體現(xiàn)了科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的化學(xué)核心素養(yǎng) 1 隔膜的分類 隔膜又叫離子交換膜 由高分子特殊材料制成 離子交換膜分三類 1 陽離子交換膜 簡稱陽膜 只允許陽離子通過 即允許H 和其他陽離子通過 不允許陰離子通過 2 陰離子交換膜 簡稱陰膜 只允許陰離子通過 不允許陽離子通過 3 質(zhì)子交換膜 只允許H 通過 不允許其他陽離子和陰離子通過 2 隔膜的作用 1 能將兩極區(qū)隔離 阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸 防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 2 能選擇性地通過離子 起到平衡電荷 形成閉合回路的作用 注意 反應(yīng)物相同 不同的交換膜 遷移的離子種類不同 同種交換膜 如果轉(zhuǎn)移相同的電子數(shù) 離子所帶電荷數(shù)不同 則遷移離子數(shù)不同 離子遷移依據(jù)電荷平衡 而離子數(shù)目變化量可能不相等 典例導(dǎo)航 2016 全國卷 T11 三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示 采用惰性電極 ab cd均為離子交換膜 在直流電場的作用下 兩膜中間的Na 和SO可通過離子交換膜 而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室 下列敘述正確的是 A 通電后中間隔室的SO向正極遷移 正極區(qū)溶液pH增大 B 該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C 負(fù)極反應(yīng)為2H2O 4e O2 4H 負(fù)極區(qū)溶液pH降低 D 當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí) 會(huì)有0 5 mol的O2生成 思路點(diǎn)撥 直流電場作用 圖中的 極和 極就是陰極和陽極SO移向 極 Na 移向 極 ab為陽離子交換膜 cd為陰離子交換膜 極反應(yīng)為2H 2e H2 pH增大 極反應(yīng)為4OH 4e O2 2H2O pH減小 答案 B 1 正極區(qū)的電極反應(yīng)式為 正極區(qū)的pH變 填 大 或 小 從平衡角度解釋原因 2 當(dāng)正極產(chǎn)生0 5 mol氣體時(shí) 通過cd膜的離子數(shù)目為 通過ab膜的離子數(shù)目為 答案 1 4OH 4e O2 2H2O 小 正極區(qū)溶液中存在H2OH OH OH 放電 c OH 減小 上述平衡右移 使c H c OH 且c H 逐漸增大 pH減小 2 6 02 1023 或NA 2 6 02 1023或2NA 1 2019 合肥模擬 圖甲為一種新型污水處理裝置 該裝置可利用一種微生物將有機(jī)廢水的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能 圖乙是一種用惰性電極電解飽和食鹽水的消毒液發(fā)生器 下列說法不正確的是 甲 乙 A 圖甲的X點(diǎn)要與圖乙中的a極連接 B 圖乙中b極的電極反應(yīng)式為2Cl 2e Cl2 C 當(dāng)N極消耗1 mol氣體時(shí) 有2 mol H 通過離子交換膜 D 若有機(jī)廢水中主要含有淀粉 則圖甲中M極反應(yīng)為 C6H10O5 n 7nH2O 24ne 6nCO2 24nH C 圖甲中N極上O2轉(zhuǎn)化為H2O 發(fā)生還原反應(yīng) 則N極為正極 M極為負(fù)極 圖乙通過電解飽和食鹽水獲得消毒液 則a極析出H2 b極析出Cl2 a極為陰極 b極為陽極 電解池的陽極與電源正極相連 電解池的陰極與電源負(fù)極相連 故X點(diǎn)與a極相連 A項(xiàng)正確 圖乙中b極析出氯氣 電極反應(yīng)式為 2Cl 2e Cl2 B項(xiàng)正確 根據(jù)O2 4e 4H 2H2O 當(dāng)N極消耗1 mol氣體時(shí) 轉(zhuǎn)移4 mol電子 故有4 mol H 通過離子交換膜 C項(xiàng)錯(cuò)誤 若有機(jī)廢水中主要含有淀粉 則圖甲中M極上淀粉轉(zhuǎn)化為CO2 電極反應(yīng)為 C6H10O5 n 7nH2O 24ne 6nCO2 24nH D項(xiàng)正確 2 2019 保定模擬 用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫 將所得的混合液進(jìn)行電解循環(huán)再生 這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法 其中陰 陽離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖所示 下列有關(guān)說法中不正確的是 A X為直流電源的負(fù)極 Y為直流電源的正極 B 陽極反應(yīng)為4OH 4e 2H2O O2 C 圖中的b a D 該過程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2 B 根據(jù)Na 和SO的移向可知Pt 為陰極 反應(yīng)為2H 2e H2 Pt 為陽極 反應(yīng)為SO 2e H2O SO 2H 3 2019 長春質(zhì)檢 某科研小組研究采用BMED膜堆 示意圖如下 模擬以精制濃海水為原料直接制備酸堿 BMED膜堆包括陽離子交換膜 陰離子交換膜和雙極膜 A D 已知 在直流電源的作用下 雙極膜內(nèi)中間界面層發(fā)生水的解離 生成H 和OH 下列說法錯(cuò)誤的是 A 電極a連接電源的正極 B B為陽離子交換膜 C 電解質(zhì)溶液采用Na2SO4溶液可避免有害氣體的產(chǎn)生 D 口排出的是淡水 B 根據(jù)題干信息確定該裝置為電解池 陰離子向陽極移動(dòng) 陽離子向陰極移動(dòng) 所以電極a為陽極 連接電源的正極 A正確 水在雙極膜A解離后 氫離子吸引陰離子透過B膜到左側(cè)形成酸 B為陰離子交換膜 B錯(cuò)誤 電解質(zhì)溶液采用Na2SO4溶液 電解時(shí)生成氫氣和氧氣 可避免有害氣體的產(chǎn)生 C正確 海水中的陰 陽離子透過兩側(cè)交換膜向兩側(cè)移動(dòng) 淡水從 口排出 D正確 4 雙選 2019 湖北名校聯(lián)考 硼酸 H3BO3 為一元弱酸 已知H3BO3與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為H3BO3 OH B OH H3BO3可以通過電解的方法制備 其工作原理如圖所示 陽膜和陰膜分別只允許陽離子 陰離子通過 下列說法正確的是 A 當(dāng)電路中通過1 mol電子時(shí) 可得到1 mol H3BO3 B 將電源的正負(fù)極反接 工作原理不變 C 陰極室的電極反應(yīng)式為2H2O 4e O2 4H D B OH 穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室 Na 穿過陽膜進(jìn)入陰極室 AD 電解時(shí) 左側(cè)石墨電極為陽極 右側(cè)石墨電極為陰極 陽極上H2O失電子生成O2和H 即2H2O 4e O2 4H 陰極上H2O得電子生成H2和OH 即2H2O 2e H2 2OH 當(dāng)電路中通過1 mol電子時(shí) 陽極生成1 mol H H 通過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室 與通過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室的B OH 反應(yīng)生成1 mol H3BO3 A項(xiàng)正確 電源正負(fù)極反接后 左側(cè)石墨電極為陰極 陰極反應(yīng)式為 2H 2e H2 H 被消耗 無法移向產(chǎn)品室 不能生成H3BO3 B項(xiàng)錯(cuò)誤 結(jié)合上述分析可知 陰極反應(yīng)式為2H2O 2e H2 2OH C項(xiàng)錯(cuò)誤 電解時(shí)原料室中Na 穿過陽膜進(jìn)入陰極室 B OH 穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室 D項(xiàng)正確 5 以稀硫酸為電解質(zhì)溶液 利用太陽能電池將CO2轉(zhuǎn)化為乙烯的工作原理如圖所示 則M極為 極 填 陰 或 陽 電極反應(yīng)式為 N極電極反應(yīng)式為 總反應(yīng)式為 解析 根據(jù)化合價(jià)可知 M極碳化合價(jià)由 4降為 2 發(fā)生還原反應(yīng) 為陰極 N為陽極 答案 陰 2CO2 12e 12H C2H4 4H2O 6H2O 12e 3O2 12H 2CO2 2H2OC2H4 3O2 1 2018 全國卷 最近我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2 H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置 實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除 示意圖如圖所示 其中電極分別為ZnO 石墨烯 石墨烯包裹的ZnO 和石墨烯 石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為 EDTA Fe2 e EDTA Fe3 2EDTA Fe3 H2S 2H S 2EDTA Fe2 該裝置工作時(shí) 下列敘述錯(cuò)誤的是 A 陰極的電極反應(yīng) CO2 2H 2e CO H2O B 協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng) CO2 H2S CO H2O S C 石墨烯上的電勢比ZnO 石
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