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文檔簡(jiǎn)介
1、專題13電化學(xué)綜合應(yīng)用1.12015上海化學(xué)】(12分)氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖,圖中的離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過。0H離城交換膜Cb二二-L完成下列填空:(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式 。(2)離子交換膜的作用為 、。(3)精制飽和食鹽水從圖中 位置補(bǔ)充,氫氧化鈉溶液從圖中 位置流出。(選填a: b: “c” 或d)(4) KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反應(yīng)生成高效的消毒殺菌劑ClO2,還生成 82和他$04等物質(zhì)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。(5)室溫下,0.1 mol/L Na
2、ClO溶液的pH 0.1 mol/L Na 2so3溶液的pH。(選填 大于“、小于”或 等于)。濃度均為0.1 mol/L的Na2sO3和Na2cO3的混合溶液中,SO32 CO32、HSOJ、HCOJ濃度從大到 小的順序?yàn)?。已知:H2SO3Ki1=1.54M0-2Ki2=1.02 X10-7-8HClOKi1=2.95M0H2CO3Ki1=4.3X10-7Ki2=5.6X10-11【答案】(1) 2Cl +2”O(jiān)Cl2?+ H2T+ 2OH(2)阻止 OH-進(jìn)入陽(yáng)極室,與 Cl2發(fā)生副反應(yīng)2NaOH+Cl 2=NaCl+NaClO+H 2O阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的 “混合發(fā)生爆炸。
3、a d2KClO 3+ H2C2O4+ 2H 2SO4= 2ClO2+2CO2+2KHSO 4+2H 2O(5)大于 SO32 CO 32 HCO 3 HSO 3【解析】(1)電解飽和食鹽水時(shí),溶液中的陽(yáng)離子H+在陰極得到電子變?yōu)?H2逸出,使附近的水溶液顯堿性,溶液一一 ”一 心、通電中的陰離子 C在陽(yáng)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。廣生C12。反應(yīng)的離子萬(wàn)程式是 2Cl +2H2OC12 T+ H2T+ 2OH (2)圖中的離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過,不能使陰離子通過,這樣阻止了OH一進(jìn)入陽(yáng)極室,阻止 C進(jìn)入陰極室,使在陰極區(qū)產(chǎn)生的NaOH純度更高。同時(shí)可以阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的C12和陰極產(chǎn)生的H2混
4、合發(fā)生爆炸。(3)隨著電解的進(jìn)行,溶質(zhì) NaCl不斷消耗,所以應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充。精制飽和食鹽水從 與陽(yáng)極連接的圖中 a位置補(bǔ)充,由于陰極 H+不斷放電,附近的溶液顯堿性,氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出;水不斷被消耗,所以從 b 口不斷加入蒸儲(chǔ)水,從 c位置流出的是稀的 NaCl溶液。(4) KCIO3有氧化性,H2c2O4有還原性,在酸性條件下KC1O3可以和草酸(H2c2。4)生成高效的消毒殺菌劑CIO2,還生成CO2和KHSO4等物質(zhì)。則根據(jù)電子守恒及原子守恒,可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式是:2KC1O3+ H2c2O4+ 2H2so4=2C1O2+2CO2+2KHSO4+2H2O。(5) NaC1O、
5、Na2SO3都是強(qiáng)堿弱酸鹽,弱酸根離子發(fā)生水解反應(yīng),消耗水電 離產(chǎn)生的H+,破壞了水的電離平衡,當(dāng)最終達(dá)到平衡時(shí),溶液中c(OH)c(H+),所以溶液顯堿性。形成鹽的酸越弱,鹽水解程度就越大。消耗的離子濃度越大,當(dāng)溶液達(dá)到平衡時(shí),剩余的離子濃度就越小。由于H2SO3 的 Ki2=1.02 M07; HC1O 的 Kii=2.95 10-8,所以酸性:HSO3-HC1O ,因此溶液的 pH: NaC1O Na 2SO3。 由于電離程度: ”SO3 H2CO3HSO3-HCO3-,濃度均為0.1 mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,水 解程度:CO32 SO32所以離子濃度:SO3
6、2 CO32;水解產(chǎn)生的離子濃度:HCO3- HSO3-。但是鹽水解程度總的來(lái)說(shuō)很小,主要以鹽電離產(chǎn)生的離子存在。所以在該溶液中SO32; CO32; HSO3; HCO3濃度從大到小的順序?yàn)?SO32 CO 32 HCO 3 HSO3 【考點(diǎn)定位】考查電解原理的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、電離平衡常數(shù)在比較離子濃度大小的應(yīng) 用的知識(shí)?!久麕燑c(diǎn)睛】氧化還原反應(yīng)、電解原理、弱電解質(zhì)的電離平衡理論、鹽的水解、離子濃度大小比較是中學(xué) 化學(xué)中的重要知識(shí)和理論,要掌握其反應(yīng)原理、規(guī)律、方法、比較依據(jù),再結(jié)合實(shí)際情況,進(jìn)行正確的判 斷,得到相應(yīng)的答案。2.12015北京理綜化學(xué)】(節(jié)選)研究CO2在海
7、洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿,是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。(4)利用如圖所示裝置從海水中提取CO2,有利于減少環(huán)境溫室氣體含量。結(jié)合方程式簡(jiǎn)述提取CO2的原理:。用該裝置產(chǎn)生的物質(zhì)處理b室排出的海水,合格后排回大海。處理至合格的方法p!R6的海水(pH* 8)【答案】(4 )a室:2H2O-4e = O2 T +4白,H+通過陽(yáng)離子膜進(jìn)入b室,發(fā)生反應(yīng): HCO3 +H+=CO2T +IHOoc室的反應(yīng):2H2O+2e-=2OH-+H2 T,用c室排出的堿液將從 b室排出的酸性 海水調(diào)節(jié)至接近裝置入口海水的 pH【解析】(4)海水pH 8,顯堿性,需要H +中和來(lái)降低海水的堿性,a室發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng):2H2
8、O-4e= 02T +4H, c(OH-)下降,水電離平衡右移,c(H+)增大,H+從a室進(jìn)入b室,發(fā)生反應(yīng):HCO3 +H+=CO2 T +I2O0 c室的反應(yīng):2H2O+2e-=2OH-+H2l用c室排出的堿液將從 b室排出的酸性海水調(diào)節(jié)至接近裝置入口海水的pH?!究键c(diǎn)定位】考查化學(xué)平衡移動(dòng)、電解等?!久麕燑c(diǎn)晴】本題以 CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿為素材,考查有關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí),難度不大,要求學(xué)生掌握弱電解質(zhì)的電離、化學(xué)方程式的書寫以及利用守恒觀點(diǎn)配平方程式,第(4)問利用電化學(xué)利用理論從海水中提取 CO2,有利于減少環(huán)境溫室氣體含量,體現(xiàn)了化學(xué)與環(huán)境保護(hù)、理論與實(shí)際相結(jié)合的特點(diǎn)。3.12
9、015北京理綜化學(xué)】(15分)為探討化學(xué)平衡移動(dòng)原理與氧化還原反應(yīng)規(guī)律的聯(lián)系,某同學(xué)通過改變濃度研究“2F3+2I-2Fe2+l2”反應(yīng)中Fe3+和Fe2+的相互轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)如下:3 mLO.Ol nwl-LT、K麻液 A3 mL 0,005 mol L-1 方 檢SOJJS液(pH的為1)I mL 1 md LFpSO*溶液in.產(chǎn)生黃色沉淀,溶液槌色溶液變淺株黃色格液|分成三等勘溶液變淺.比ii略深(1)待實(shí)驗(yàn)I溶液顏色不再改變時(shí),再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)II,目的是使實(shí)驗(yàn)I的反應(yīng)達(dá)到iii是ii的對(duì)比試驗(yàn),目的是排除有 ii中 造成的影響。i和ii的顏色變化表明平衡逆向移動(dòng),F(xiàn)e2+向Fe3+轉(zhuǎn)化。用化
10、學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋原因: 。(4)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律,該同學(xué)推測(cè) i中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因:外力口 Ag +使c(1)降低,導(dǎo)致的還原性弱于Fe2+,用右圖裝置(a、b均為石墨電極)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。K閉合時(shí),指針向右偏轉(zhuǎn),b作0.01 nwbL-L(pH納為I)林橋極。當(dāng)指針歸零(反應(yīng)達(dá)到平衡)后,向U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO 3溶液,產(chǎn)生的現(xiàn)象證實(shí)了其推測(cè),該現(xiàn)象是。(5)按照(4)的原理,該同學(xué)用上圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),證實(shí)了 ii中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因,轉(zhuǎn)化原因是。與(4)實(shí)驗(yàn)對(duì)比,不同的操作是 。(6)實(shí)驗(yàn)I中,還原性:廠Fe2+;而實(shí)驗(yàn)II中,還原性:F
11、e2+I,將(3)和(4)、(5)作對(duì)比,得出的 結(jié)論是。【答案】(1)化學(xué)平衡狀態(tài)(2)溶液稀釋對(duì)顏色變化(3)加入Ag+發(fā)生反應(yīng):Ag+=AgI J, c(1)降 低;或增大c(Fe2+)平衡均逆向移動(dòng)(4)正 左管產(chǎn)生黃色沉淀,指針向左偏轉(zhuǎn)(5)Fe2+隨濃度增大,還原性增強(qiáng),使Fe2+還原性強(qiáng)于I-向U型管右管中滴加1mol/L FeSO,溶液(6)該反應(yīng)為可逆氧化還原 反應(yīng),在平衡時(shí),通過改變物質(zhì)的濃度,可以改變物質(zhì)的氧化、還原能力,并影響平衡移動(dòng)方向【解析】(1)待實(shí)驗(yàn)I溶液顏色不再改變時(shí),再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)II,目的是使實(shí)驗(yàn)I的反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)iii和實(shí)驗(yàn)ii的對(duì)比可
12、以看出是為了排除有ii中水造成溶液中離子濃度改變的影響;(3) i.加入AgNO 3, Ag+與生成AgI黃色沉淀,濃度降低,2Fe3+ + 2I = 2Fe2+ I2平衡逆向移動(dòng)。ii.加入FeSO4, Fe2+濃度增大,平衡逆移。(4)K閉合時(shí),指針向右偏轉(zhuǎn),b極為Fe3+得電子,作正極;當(dāng)指針歸零(反應(yīng)達(dá)到平衡)后,向 U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO 3溶液,產(chǎn)生黃色沉淀,離子濃度 減小,2Fe3+ + 2I-=2Fe2+ I2平衡左移,指針向左偏轉(zhuǎn)。(5)Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因是 Fe2+濃度增大,還原性增強(qiáng);與(4)實(shí)驗(yàn)對(duì)比,不同的操作是當(dāng)指針歸零后,向U型管右管
13、中滴加1mol/L FeSO4溶液。將(3)和(4)、(5)作對(duì)比,得出的結(jié)論是在其它條件不變時(shí),物質(zhì)的氧化性和還原性與濃度有關(guān),濃度的 改變可影響物質(zhì)的氧化還原性,導(dǎo)致平衡移動(dòng)。【考點(diǎn)定位】考查化學(xué)平衡、電化學(xué)、以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等知識(shí)?!久麕燑c(diǎn)晴】本題以“2喀+2I- -2Fe2+I2”反應(yīng)中Fe3+和Fe2+的相互轉(zhuǎn)化為基本素材,考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、平衡的移動(dòng)、原電池原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容,要求學(xué)生在解答本題時(shí)能充分接受、吸收、整合所給信息,分析和解決化學(xué)問題,同時(shí)本題第(2) (5)等小問也體現(xiàn)了對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)探究能力的考查。題目難度不是很大。解答本題時(shí)還要注意答題的規(guī)范性。4.
14、12015海南化學(xué)】(節(jié)選)銀是一種貴金屬,古代常用于制造錢幣及裝飾器皿,現(xiàn)代在電池和照明器材等領(lǐng)域亦有廣泛應(yīng)用。回答下列問題。(4)右圖所示原電池正極的反應(yīng)式為答案(4) Ag+e-=Ag【解析】(4)該原電池的實(shí)質(zhì)是 Cu與銀離子發(fā)生置換反應(yīng)生成Ag單質(zhì),所以正極是生成 Ag單質(zhì)的還原反應(yīng)。【考點(diǎn)定位】本題考查金屬的腐蝕、電極反應(yīng)式的書寫?!久麕燑c(diǎn)睛】以銀及其化合物為載體考查原電池原理的應(yīng)用??疾閷W(xué)生分析問題、解決問題的能力。5.12015安徽理綜化學(xué)】(節(jié)選)C、N、O、Al、Si、Cu是常見的六種元素。(4)常溫下,將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池(圖(I)隨時(shí)
15、間(t)的變化如圖2所示,反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。1),測(cè)得原電池的電流強(qiáng)度匯*7圖工0-ti時(shí),原電池的負(fù)極是 Al片,此時(shí),正極的電極反應(yīng)式是,溶液中的H +向 極移動(dòng),t1時(shí),原電池中電子流動(dòng)方向發(fā)生改變,其原因是?!敬鸢浮浚?) 2H+ + NO3 +e =NO2 T + HO 正 Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化,氧化膜阻止了Al進(jìn)一步反應(yīng)?!窘馕觥浚?)正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),故電極反應(yīng)為 :2H+ NO3 +e =NO2 T+ HO ;在電場(chǎng)作用下,陽(yáng)離子向電池正極移動(dòng),由圖像得 t1時(shí)刻電流方向改變,說(shuō)明電負(fù)極發(fā)生改變,Al因?yàn)榘l(fā)生鈍化不再進(jìn)一步反應(yīng)。【考點(diǎn)定位】本題屬于實(shí)驗(yàn)題,考查
16、原電池原理等知識(shí)?!久麕燑c(diǎn)睛】判斷原電池的正負(fù)極關(guān)鍵在于理解原電池的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng),根據(jù)這個(gè)原理來(lái)判斷正負(fù)極,負(fù)極失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),進(jìn)而再根據(jù)電極材料、電解質(zhì)溶液和題干信息書寫電極反應(yīng)式。6.12015重慶理綜化學(xué)】(節(jié)選)我國(guó)古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值,但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕,故對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。(5)如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。腐蝕過程中,負(fù)極是 (填圖中字母“截b或c);環(huán)境中的 Cl-擴(kuò)散到孔口,并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹CU2(OH)3C1 ,其離子方程式若生成4.29 g CU2(OH)
17、 3C1,則理論上耗氧體積為 L (標(biāo)準(zhǔn) 狀況)?!敬鸢浮浚?) c 2Cu2+3OH +C1 =CU2(OH)3C1 J 0.448【解析】(5)根據(jù)圖示,青銅基體發(fā)生氧化反應(yīng),轉(zhuǎn)化為Cu2+,故c作負(fù)極。負(fù)極上 Cu發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)物為Cu2 + ,正極上。2發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)物為 OH,故該反應(yīng)為2Cu2+ + 3OH+ C=Cu2(OH)3C1 ;r i一 ,_ 得 4e _ 失 4e_根據(jù)得失電子守恒,由。24OH、2CuCu2(OH)3C1,可得關(guān)系式:O2Cu2(OH)3C1 ,則理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下 O2的體積為0.02mo1 22.4 L/mol = 0.448 L?!究键c(diǎn)定位
18、】本題主要考查銅及其化合物的性質(zhì),電化學(xué)的基本原理?!久麕燑c(diǎn)晴】生活中常見的金屬,以銅為載體設(shè)計(jì)題目的較少,試題背景注重化學(xué)與生活、社會(huì)、科技及 歷史等的有機(jī)結(jié)合和聯(lián)系,突顯了化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn),能較好的考查電化學(xué)基本知識(shí)。7.12015新課標(biāo)H卷理綜化學(xué)】(14分)酸性鋅鎰干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是碳粉,MnO2, ZnC12和NH4Cl等組成的糊狀填充物,該電池在放電過程產(chǎn)生MnOOH ,回收處理該廢電池可得到多種化工原料,有關(guān)數(shù)據(jù)下表所示:溶解度/(g/100g水)史度/C 化合物0工20406080100NH4C129.337.245.855.365.677.
19、3ZnC12343395452488541614化合物Zn(OH) 2Fe(OH) 2Fe(OH)3Ksp近似值-1710-1710-3910回答下列問題:(1)該電池的正極反應(yīng)式為 ,電池反應(yīng)的離子方程式為 。(2)維持電流強(qiáng)度為 0.5A,電池工作五分鐘,理論上消耗Zn g。(已經(jīng)F= 96500C/mol )(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4CI,二者可通過 分離回收;濾渣的主要成分是 MnO2、和,欲從中得到較純的 MnO2,最簡(jiǎn)便的方法是 ,其 原理是。(4)用廢電池的鋅皮制備 ZnS04 7H2O的過程中,需去除少量雜質(zhì)鐵,其方法是:加稀硫酸和H
20、2O2溶解,鐵變?yōu)?,加堿調(diào)節(jié)至pH為 時(shí),鐵剛好完全沉淀(離子濃度小于1X10-5mol/L時(shí),即可認(rèn)為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)至 pH為 時(shí),鋅開始沉淀(假定Zn2+錯(cuò)誤!未找到引用源。濃度為0.1mol/L)。若上述過程不加 H2O2后果是 ,原因是 ?!敬鸢浮?1) MnO2+e +H + =MnOOH Zn + 2MnO2 + 2H+ =Zn2+ + 2MnOOH(2) 0.05g(3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶鐵粉、MnOOH在空氣中加熱;碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2, MnOOH氧化為 MnO2(4) Fe3+2.7 6 Zn*和 Fe2+分離不開Fe(OH)2 和 Zn(OH) 2 的 Ksp
21、相近【解析】(1)酸性鋅鎰干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,鋅是活潑的金屬,鋅是負(fù)極,電解質(zhì)顯酸性,則負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn-2e =Zn2+中間是碳棒,碳棒是正極,其中二氧化鎰得到電子轉(zhuǎn)化為MnOOH ,則正極電極反應(yīng)式為 MnO 2+e + H =MnOOH ,所以總反應(yīng)式為 Zn + 2MnO2 + 2H =Zn2 +2MnOOH。(2)維持電流強(qiáng)度為 0.5A ,電池工作五分鐘,則通過的電量是0.5 300 = 150,因此通過電子的1503. 物質(zhì)的量是 =1554 x10mol ,鋅在反應(yīng)中失去2個(gè)電子,則理論消耗Zn的質(zhì)量是965000.001554mol2父65g /mol =
22、 0.05g。(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有氯化鋅和氯化俊。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知氯化鋅的溶解度受溫度影響較大,因此兩者可以通過結(jié)晶分離回收,即通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶實(shí)現(xiàn)分離。二氧化鎰、鐵粉、MnOOH均難溶于水,因此濾渣的主要成分是二氧化鎰、碳粉、MnOOH。由于碳燃燒生成 CO2, MnOOH能被氧化轉(zhuǎn)化為二氧化鎰,所以欲從中得到較純的二氧化鎰,最簡(jiǎn)便的方法是在空氣中灼燒。(4)雙氧水具有強(qiáng)氧化性,能把鐵氧化為鐵離子,因此加入稀硫酸和雙氧水,溶解后鐵變?yōu)榱蛩徼F。根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知,當(dāng)鐵離子完全沉淀時(shí)溶液中鐵離子濃度為510 39 12_ _310 mol/L ,則
23、溶液中氫氧根的濃度=I一二 = 5M10 mol/L ,所以氫離子儂度是 2X10 mol/L , pH =V10 52.7,因此加堿調(diào)節(jié)pH為2.7時(shí)鐵剛好完全沉淀。Zn2錯(cuò)誤!未找到引用源。 濃度為0.1mol/L ,根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知開始沉淀時(shí)的氫氧根濃度為=,101786J =10 mol/L ,氫離子濃度是 10 mol/L,pH=6,0.1即繼續(xù)加堿調(diào)節(jié) pH為6時(shí)鋅開始沉淀。如果不加雙氧水,則鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵,由于氫氧化亞鐵和氫氧化鋅的溶度積常數(shù)接近,因此在沉淀鋅離子的同時(shí)亞鐵離子也沉淀,導(dǎo)致生成的氫氧化鋅不純, 無(wú)法分離開Zn2+和Fe2 + O【考點(diǎn)定位】
24、本題主要是考查原電池原理的應(yīng)用、物質(zhì)的分離與提純等,涉及電極反應(yīng)式書寫、電解計(jì)算、 溶度積常數(shù)的應(yīng)用、pH計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作等。【名師點(diǎn)晴】該題以酸性鋅鎰干電池為載體綜合考查了氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)、化學(xué)計(jì)算、物質(zhì)的分離與 提純等,能夠很好地考查考生所掌握的化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)??疾榱藢W(xué)生對(duì)知識(shí)理解、綜合運(yùn)用能力及閱讀材料 接受信息的能力和思維能力,對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握情況。這道高考題為一道中高檔題,能力要求較高。8.【2014年高考海南卷】(9分)鋰鎰電池的體積小、性能優(yōu)良,是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示,其中電解質(zhì) LiCIO 4溶于混合有機(jī)溶劑中,Li+通過電解質(zhì)遷移入 MnO2晶格中,
25、生成LiMnO 2。LiClOi混合有機(jī)溶劑MnOt回答下列問題:(1)外電路的電流方向是由 極流向 極。(填字母)(2)電池正極反應(yīng)式為 。(3)是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑? (填 是或 否”),原因是。(4) MnO2可與KOH和KClO 3,在高溫下反應(yīng),生成 KzMnO4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成 KMnO 4和MnO2的物質(zhì)的量之比為 ?!敬鸢浮?1) b a (2) MnO 2+e-+Li+=LiMnO 2(3)否電極Li是活潑金屬,能與水反應(yīng)(4) 3MnO2+KClO 3+6KOH2K2MnO4+KCl+3H 2O 2:1【解析】(1)
26、結(jié)合所給裝置圖以及原電池反應(yīng)原理,可知Li作負(fù)極材料,MnO?作正極材料,所以電子流向是從a-b,那么電流方向則是 b-a; (2)根據(jù)題目中的信息電解質(zhì)LiClO 4溶于混合有機(jī)溶劑中,Li +通過電解質(zhì)遷移入 MnO2晶格中,生成LiMnO 2,所以正極的電極反應(yīng)式 MnO2+e-+Li+=LiMnO 2; ( 3)因 為負(fù)極的電極材料 Li是活潑的金屬,能夠與水發(fā)生反應(yīng),故不能用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑;(4)由 題目中的信息 “MnQ可與KOH和KClO 4在高溫條件下反應(yīng),生成 LMnOJ,可知該反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),Mn元素化合價(jià)升高,Cl元素的化合價(jià)降低,方程式:3MnO 2+
27、KClO 3+6KOH2K2MnO 4+KC1+3H 2O;根據(jù)%MnO4在酸性溶液中歧化, 生成KMnO4和MnO2”,根據(jù)電子得失守恒, 可知生成的KMnO4和MnO? 的物質(zhì)的量之比為 2:1?!究键c(diǎn)定位】本題以鋰鎰電池為線索,從考查了原電池電極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫、反應(yīng)條件的選擇、化學(xué)方程式的書寫及氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量的關(guān)系;從能力上考查了考生對(duì)原電池反應(yīng)原理的了 解和掌握情況,考查了考生對(duì)氧化還原反應(yīng)的概念、實(shí)質(zhì)、特征的關(guān)系及靈活應(yīng)用能力;考查了學(xué)生應(yīng)用 所學(xué)知識(shí)來(lái)解決具體問題的能力。它充分體現(xiàn)了 源于教材又不拘泥于教材”的指導(dǎo)思想,在一定程度上考查了學(xué)生的知識(shí)的靈活運(yùn)用
28、能力和分析問題解決問題的能力?!久麕燑c(diǎn)睛】解答本題的思路是:首先應(yīng)該掌握原電池的過程條件、電極名稱、電極判斷、電極反應(yīng)、溶液中離子的移動(dòng)方向、外電路中電子的移動(dòng)方向、氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)、特征、氧化劑與還原劑等概念。還要清楚加入的物質(zhì)是否還會(huì)發(fā)生其它的反應(yīng),判斷加入物質(zhì)的可行性。最后按要求進(jìn)行解答。9.【2014年高考北京卷第28題】(15分)用FeC13酸性溶?脫除H2s后的廢液,通過控制電壓電解得以再生。某同學(xué)使用石墨電極,在不同電壓(x)下電解pH=1的0.1mo1/L FeC12溶液,研究廢液再生機(jī)理。記錄如下(a、b、c代表電壓值:)序號(hào)電壓/V陽(yáng)極現(xiàn)象檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物Ix刃電極附近出現(xiàn)黃
29、色,有氣泡產(chǎn)生有 Fe3+、有 C12IIax加電極附近出現(xiàn)黃色,無(wú)氣泡產(chǎn)生有 Fe3+、無(wú) C12IIIbx0無(wú)明顯變化無(wú) Fe3+、無(wú) C12(1)用 KSCN溶液檢驗(yàn)出 Fe3+的現(xiàn)象是 。(2) I中,F(xiàn)e2+產(chǎn)生的原因可能是Cr在陽(yáng)極放電,生成的 C12將Fe2+氧化。寫出有關(guān)反應(yīng)的方程式(3)由II推測(cè),F(xiàn)e3+產(chǎn)生的原因還可能是 Fe2+在陽(yáng)極放電,原因是 Fe2+具有 性。(4) II中雖未檢測(cè)出C12,但C在陽(yáng)極是否放電仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。電解 pH=1的NaC1溶液做對(duì)照實(shí)驗(yàn),記 錄如下:序號(hào)電壓/V陽(yáng)極現(xiàn)象檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物IVaxc無(wú)明顯變化有C12Vcx力無(wú)明顯變化無(wú)C12Na
30、Cl溶液的濃度是 mol/L。IV中檢測(cè) C12的實(shí)驗(yàn)方法:。與II對(duì)比,得出的結(jié)論(寫出兩點(diǎn)):?!敬鸢浮浚?)溶液變?yōu)榧t色 2c1-2e-=C12 T ; 2Fe2+C12=2Fe3+2C1- (3)還原(4)0.2取少量陽(yáng)極附近的溶液,滴在淀粉KI試紙上,試紙變藍(lán)通過控制電壓,證實(shí)了產(chǎn)生Fe3+的兩種原因都成立;通過控制電壓,驗(yàn)證了Fe2+先于C1-放電【解析】(1)鐵離子與KSCN反應(yīng)生成血紅色絡(luò)合物,故現(xiàn)象為溶液變?yōu)檠t色;(2) C1-在陽(yáng)極放電,電解反應(yīng)式為2C1-2e-=C12L生成的氯氣氧化Fe2+為Fe3+,方程式為:2Fe2+C12=2Fe3+2C1-;(3)因?yàn)殛?yáng)極 產(chǎn)
31、物無(wú)C12,又Fe2+具有還原性,故也可能是Fe2+在陽(yáng)極放電,被氧化為Fe3+; (4)因?yàn)闉閷?duì)比實(shí)驗(yàn),故C1-濃度應(yīng)與電解5602的相同,即為0.1mo1/L次=0.2mo1/L ;檢測(cè)氯氣可以用淀粉碘化鉀試紙,因氯氣的 量較少,且氯氣能溶于水,故可取少量陽(yáng)極附近的溶液,滴在淀粉KI試紙上,若試紙變藍(lán)色,則說(shuō)明有氯氣存在;與II對(duì)比可知,IV中電解氯化亞鐵時(shí),電壓較大ax五時(shí),氯離子放電產(chǎn)生氯氣,即說(shuō)明Fe3+可能是由氯氣氧化亞鐵離子得到;電壓較小 cx力時(shí),氯離子不放電,即還原性Fe2+C1-,同時(shí)也說(shuō)明了鐵離子也可能是由亞鐵離子直接放電得到的。故結(jié)論為:通過控制電壓,證實(shí)了產(chǎn)生Fe3+
32、的兩種原因都成立;通過控制電壓,驗(yàn)證了 Fe2+先于C1-放電。【考點(diǎn)定位】本題主要是考查物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究。【名師點(diǎn)晴】本題以電解過程中電壓控制與產(chǎn)物的關(guān)系考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)方法,本題展示了一個(gè) 完整的實(shí)驗(yàn)探究過程,即根據(jù)已有的現(xiàn)象和結(jié)論,分析問題一提出假設(shè)一設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一對(duì)比討論一形成結(jié)論,很好地把學(xué)生對(duì)探究過程的理解展示出來(lái)了,要求學(xué)生在解答時(shí)熟練掌握鐵離子的檢驗(yàn)、電解原理、氯氣 的檢驗(yàn)等知識(shí),題目落點(diǎn)較低。10.【2014年高考福建卷第 24題】(節(jié)選)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。(1)如圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。鐵閘模地該電化腐蝕稱為 。圖中A
33、、B、C、D四個(gè)區(qū)域,生成鐵銹最多的是 (填字母)?!敬鸢浮浚?)吸氧腐蝕B【解析】結(jié)合鐵的吸氧腐蝕原理分析第題。(1)鋼鐵在海水(中性環(huán)境)中發(fā)生的應(yīng)該是吸氧腐蝕。在B點(diǎn)的海水中氧氣濃度最大,發(fā)生的吸氧腐蝕最快,生成的鐵銹最多?!究键c(diǎn)定位】本題主要是考查金屬的電化學(xué)腐蝕原理?!久麕燑c(diǎn)晴】本題主要是通過鐵及其化合物為載體,重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)核心知識(shí)(電化學(xué))的掌握和應(yīng)用的能力。體現(xiàn)了化學(xué)是一門實(shí)用性學(xué)科,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性和學(xué)習(xí)的興趣。在一定程度上考查了學(xué)生的知識(shí)的靈活運(yùn)用能力和分析問題解決問題的能力。題目難度中等。11 .【2014年高考山東卷第30題】(16分)離子液體是一種室溫熔融
34、鹽,為非水體系,由有機(jī)陽(yáng)離子、Al 2CI7和AlCl 4一組成的離子液體作電解液時(shí),可在鋼制品上電鍍鋁。(1)鋼制品應(yīng)接電源的 極,已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng),陰極電極反應(yīng)式為 。若改用AlC%水溶液作電解液,則陰極產(chǎn)物為 。(2)為測(cè)定鍍層厚度,用 NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層,當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移6 mol電子時(shí),所得還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為 mol。(3)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn),需要的試劑還有 。a. KCl b. KClO 3 c. MnO2 d. Mg取少量鋁熱反應(yīng)所得到的固體混合物,將其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液無(wú)明顯現(xiàn)象, (填能”或
35、不能)說(shuō)明固體混合物中無(wú) Fe2O3,理由是(用離子方程式說(shuō)明)?!敬鸢浮浚?)負(fù) 4 Al2Cl7 +3e三=Al+7 AlCl 4H2(2) 3b、 d 不能 Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2。、 Fe+2Fe3+=3Fe2+ (或只寫 Fe+2Fe3+=3Fe2+)【解析】(1)電鍍時(shí),鍍件應(yīng)連接電源負(fù)極,作陰極;在陰極上發(fā)生還原反應(yīng),結(jié)合題中電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng)”可知陰極上的反應(yīng)式是 4Al 2Cl7 + 3e =Al + 7AlCl 4;若改用AlCl 3水溶液作電解液,則陰極反應(yīng)是水電離出的H+得電子還原為 H2。(2)用NaOH溶解鋁鍍層時(shí)發(fā)生反應(yīng):2Al+2NaOH+ 2H2O=2NaAlO2+3H2 t H2是還原產(chǎn)物,當(dāng)轉(zhuǎn)移 6 mol電子時(shí),該反應(yīng)可得到 3 mol還原產(chǎn)物。(3)引發(fā)鋁粉和Fe2O3粉末反應(yīng)的助燃劑為KClO 3,然后插入鎂條,點(diǎn)燃鎂條即可使
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