《三年高考(2016-2022)高考化學(xué)試題分項(xiàng)版解析 專題17 電化學(xué)原理綜合應(yīng)用(含解析)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《三年高考(2016-2022)高考化學(xué)試題分項(xiàng)版解析 專題17 電化學(xué)原理綜合應(yīng)用(含解析)(8頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、三年高考(2016-2022)高考化學(xué)試題分項(xiàng)版解析 專題17 電化學(xué)原理綜合應(yīng)用(含解析)1【2018天津卷】CO2是一種廉價(jià)的碳資源,其綜合利用具有重要意義。回答下列問題:(3)O2輔助的AlCO2電池工作原理如圖4所示。該電池電容量大,能有效利用CO2,電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。電池的負(fù)極反應(yīng)式:_。電池的正極反應(yīng)式:6O2+6e6O26CO2+6O23C2O42反應(yīng)過程中O2的作用是_。該電池的總反應(yīng)式:_。【答案】Al3e=Al3+(或2Al6e=2Al3+) 催化劑 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3【解析】2【2018江蘇卷】NOx(主要指NO和NO2
2、)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。(2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時(shí)陽極的電極反應(yīng)式:_?!敬鸢浮浚?)HNO22e+H2O3H+NO3【解析】精準(zhǔn)分析:(2)根據(jù)電解原理,陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),陽極反應(yīng)為HNO2失去電子生成HNO3,1molHNO2反應(yīng)失去2mol電子,結(jié)合原子守恒和溶液呈酸性,電解時(shí)陽極電極反應(yīng)式為HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。3【2018新課標(biāo)1卷】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?;卮鹣铝袉栴}:(3)制備Na2S2O
3、5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_。電解后,_室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5?!敬鸢浮浚?)2H2O4e4H+O2 a【解析】4【2018新課標(biāo)1卷】我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家,一種以閃鋅礦(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示:(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí),陰極的電極反應(yīng)式為_;沉積鋅后的電解液可返回_工序繼續(xù)使用?!敬鸢浮浚?)Zn2+2eZn 溶浸【解析】精準(zhǔn)分析:焙燒時(shí)硫元素轉(zhuǎn)化為SO2,然后用稀硫酸溶浸,
4、生成硫酸鋅、硫酸亞鐵和硫酸鎘,二氧化硅與稀硫酸不反應(yīng)轉(zhuǎn)化為濾渣,由于硫酸鉛不溶于水,因此濾渣1中還含有硫酸鉛。由于沉淀亞鐵離子的pH較大,需要將其氧化為鐵離子,通過控制pH得到氫氧化鐵沉淀;濾液中加入鋅粉置換出Cd,最后將濾液電解得到金屬鋅。則(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí),陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng),因此陰極是鋅離子放電,則陰極的電極反應(yīng)式為Zn2+2eZn;陽極是氫氧根放電,破壞水的電離平衡,產(chǎn)生氫離子,所以電解后還有硫酸產(chǎn)生,因此沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續(xù)使用。 5【2018新課標(biāo)3卷】KIO3是一種重要的無機(jī)化合物,可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?;卮鹣铝袉栴}:(3)KIO3也可采用“
5、電解法”制備,裝置如圖所示。寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式_。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_。與“電解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之處有_(寫出一點(diǎn))。【答案】(3)2H2O+2e2OH+H2K+;a到b產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等【解析】6【2017江蘇卷】鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:注:SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。(3)“電解”是電解熔融Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因是_。 (4)“電解”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_,陰
6、極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為_?!敬鸢浮浚?)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化 (4)4CO32+2H2O4e=4HCO3+O2 H27【2017天津卷】某混合物漿液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考慮到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小組利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置(見圖2),使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液,并回收利用?;卮鸷椭械膯栴}。含鉻元素溶液的分離和利用(4)用惰性電極電解時(shí),CrO42-能從漿液中分離出來的原因是_,分離后含鉻元素的粒子是_;陰極室生成的物質(zhì)為_(寫化學(xué)式)。【答案】(4)在直流電場作用下,CrO42-通過陰離子交換膜向陽極室移動(dòng),
7、脫離漿液CrO42-和Cr2O72- NaOH和H2(4)用惰性電極電解時(shí),在直流電場作用下,CrO42-通過陰離子交換膜向陽極室移動(dòng),脫離漿液,從而使CrO42-從漿液中分離出來;因2 CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,所以分離后含鉻元素的粒子是CrO42-和Cr2O72-;陰極室H+放電生成H2,剩余的OH與透過陽離子交換膜移過來的Na+結(jié)合生成NaOH,所以陰極室生成的物質(zhì)為NaOH和H2。8【2016新課標(biāo)1卷】NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑,也常用來漂白織物等,其一種生產(chǎn)工藝如下:回答下列問題:(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成,精制時(shí),為除去Mg2+和Ca2+,
8、要加入的試劑分別為_、_?!半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是_。【答案】(3)NaOH溶液 ;Na2CO3溶液 ;ClO2(或NaClO2);【解析】(3)食鹽溶液中混有Mg2+和Ca2+,可利用過量NaOH溶液除去Mg2+,利用過量Na2CO3溶液除去Ca2+;向NaCl溶液中加入ClO2,進(jìn)行電解,陽極發(fā)生反應(yīng)2Cl-2e-=Cl2,反應(yīng)產(chǎn)生Cl2, 陰極發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生NaClO2,可見“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NaClO2; 9【2016北京卷】用零價(jià)鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO3-)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。(1)Fe還原水體中NO3-的反應(yīng)原理如圖所示。作負(fù)極的物質(zhì)是_。正極
9、的電極反應(yīng)式是_。(2)將足量鐵粉投入水體中,經(jīng)24小時(shí)測定NO3的去除率和pH,結(jié)果如下:初始pHpH=2.5pH=4.5NO3的去除率接近100%50%24小時(shí)pH接近中性接近中性鐵的最終物質(zhì)形態(tài)pH=4.5時(shí),NO3的去除率低。其原因是_。(4)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時(shí)測定NO3的去除率和pH,結(jié)果如下:初始pHpH=2.5pH=4.5NO3的去除率約10%約3%1小時(shí)pH接近中性接近中性與(2)中數(shù)據(jù)對比,解釋(2)中初始pH不同時(shí),NO3去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因:_?!敬鸢浮浚?)鐵 NO3+8e+10H+=NH4+3H2O(2)因?yàn)殍F表面生成不導(dǎo)電的FeO(OH),
10、阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生(4)Fe2H=Fe2H2,初始pH較小,氫離子濃度高,產(chǎn)生的Fe2+濃度大,促使FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4,使反應(yīng)進(jìn)行的更完全,初始pH高時(shí),產(chǎn)生的Fe2+濃度小,從而造成NO3去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同。(2)從pH對硝酸根去除率的影響來看,初始pH=4.5時(shí)去除率低,主要是因?yàn)殍F離子容易水解生成FeO(OH),同時(shí)生成的Fe3O4產(chǎn)率降低,且生成的FeO(OH)不導(dǎo)電,所以NO3-的去除率低;(4)Fe2H=Fe2H2,初始pH較小,氫離子濃度高,產(chǎn)生的Fe2+濃度大,促使FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4,使反應(yīng)進(jìn)行的更完全;初始pH高時(shí),由于Fe3
11、+的水解,F(xiàn)e3+越容易生成FeO(OH),產(chǎn)生的Fe2+濃度小,從而造成NO3去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同。10【2016江蘇卷】鐵炭混合物(鐵屑和活性炭的混合物)、納米鐵粉均可用于處理水中污染物。(1)鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O72的酸性廢水通過鐵炭混合物,在微電池正極上Cr2O72轉(zhuǎn)化為Cr3,其電極反應(yīng)式為_?!敬鸢浮浚?)Cr2O72+6e+14H+2Cr3+7H2O 11【2016天津卷】氫能是發(fā)展中的新能源,它的利用包括氫的制備、儲(chǔ)存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)?;卮鹣铝袉栴}:(1)但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池,寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式:_。(5
12、)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4,同時(shí)獲得氫氣:Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2,工作原理如圖1所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色的FeO42,鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知:Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。電解一段時(shí)間后,c(OH)降低的區(qū)域在_(填“陰極室”或“陽極室”)。電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出,其原因是_。c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2,任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn),分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:_?!敬鸢浮浚?)H2+2OH-2e-=
13、2H2O (5)陽極室 防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低M點(diǎn):c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢(或N點(diǎn):c(OH-)過高,鐵電極上有氫氧化鐵生成,使Na2FeO4產(chǎn)率降低)?!窘馕觥浚?)堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為H2+2OH-2e-=2H2O;(5)根據(jù)題意鎳電極有氣泡產(chǎn)生是氫離子放電生成氫氣,鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng),溶液中的氫氧根離子減少,因此電解一段時(shí)間后,c(OH)降低的區(qū)域在陽極室,故答案為:陽極室;氫氣具有還原性,根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出,防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低,故答案為:防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低;根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,在M點(diǎn),c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢,在N點(diǎn):c(OH-)過高,鐵電極上有氫氧化鐵生成,使Na2FeO4產(chǎn)率降低,故答案為:M點(diǎn):c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢(或N點(diǎn):c(OH-)過高,鐵電極上有氫氧化鐵生成,使Na2FeO4產(chǎn)率降低)。 12【2016浙江卷】催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。(5)研究證實(shí),CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在極,該電極反應(yīng)式是?!敬鸢浮浚?)陰 CO2+6H+6e=CH3OH+H2O