2019-2020年高考化學分類題庫 考點9 電化學(xx北京高考12)在通風櫥中進行下列實驗:步驟現(xiàn)象Fe表面產(chǎn)生大量無色氣泡,液面上方變?yōu)榧t棕色Fe表面產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后,迅速停止Fe、Cu接觸后,其表面均產(chǎn)生紅棕色氣泡A中氣體由無色變紅棕色的化學方程式:2NOO22NO2B中的現(xiàn)象說明Fe表面形成致密的氧化層,阻止Fe進一步反應C對比、中現(xiàn)象,說明稀HNO3的氧化性強于濃HNO3D針對中現(xiàn)象,在Fe、Cu之間連接電流計,可判斷Fe是否被氧化【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)濃硝酸可使鐵鈍化。(2)稀硝酸與鐵反應生成NO,NO2呈紅棕色。【解析】選C。步驟是鐵與稀硝酸反應生成無色氣體NO,NO被空氣中的氧氣氧化生成紅棕色的NO2氣體,故A正確;步驟的現(xiàn)象是因為鐵發(fā)生了鈍化,Fe表面形成致密的氧化層,阻止Fe進一步反應,故B正確;步驟反應停止是因為發(fā)生了鈍化,不能用來比較稀硝酸和濃硝酸的氧化性強弱,物質(zhì)氧化性強弱只能通過比較物質(zhì)得電子能力強弱來分析,故C錯誤;步驟中Fe、Cu都能與硝酸反應,二者接觸,根據(jù)構(gòu)成原電池條件,要想驗證鐵是否為負極、發(fā)生氧化反應,可以連接電流計,故D正確。(xx福建高考9)純凈物X、Y、Z轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示,下列判斷正確的是( )AX可能是金屬銅BY不可能是氫氣CZ可能是氯化鈉DZ可能是三氧化硫【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化;(2)物質(zhì)轉(zhuǎn)化時的反應條件和產(chǎn)物的判斷確認?！窘馕觥窟xA。A.若X是Cu,Y是Cl2,Cu在Cl2中燃燒產(chǎn)生Z是CuCl2,電解CuCl2溶液產(chǎn)生Cu和Cl2,符合題圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,故選項說法正確;B.若X是Cl2,Y是氫氣,氫氣在氯氣中燃燒產(chǎn)生Z是HCl,電解HCl的水溶液,產(chǎn)生氫氣和氯氣,符合題圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,故選項說法錯誤;C.若Z是氯化鈉,則X、Y分別是Na和Cl2中的一種,電解氯化鈉水溶液會產(chǎn)生氫氣、氯氣、氫氧化鈉,不符合題圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,故選項說法錯誤;D.若Z是三氧化硫,而X、Y可能是O2和SO2中的一種,SO3溶于水產(chǎn)生硫酸,電解硫酸溶液,實質(zhì)是電解水,產(chǎn)生氫氣和氧氣,不符合題圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,故選項說法錯誤。(xx福建高考11)某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置如下圖所示,該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O),下列說法正確的是( )A該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為光能和電能B該裝置工作時H從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C每生成1 mol O2,有44 g CO2被還原Da電極的反應為:3CO218H18eC3H8O5H2O【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)原電池和電解池裝置的識別,有外接電源一定屬于電解池;(2)電解池工作原理的理解與應用。【解析】選B。該裝置有外接電源,結(jié)合題中圖示分析可知該裝置應為電能和光能轉(zhuǎn)化為化學能,A錯誤;根據(jù)同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引的原則,該裝置工作時,H從正電荷較多的陽極b極區(qū)向負電荷較多的陰極a極區(qū)遷移,B正確。該反應的總方程式是6CO28H2O2C3H8O9O2。根據(jù)反應方程式可知,每生成1 mol O2,有mol CO2被還原,其質(zhì)量是g,C錯誤。根據(jù)題中圖示可知與電源負極連接的a電極為陰極,發(fā)生還原反應,電極的反應式為3CO218H18eC3H8O5H2O,D錯誤。(xx全國卷11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是( )A正極反應中有CO2生成B微生物促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移C質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應為C6H12O66O26CO26H2O【解題指南】解答本題時應遵循以下思路:【解析】選A。根據(jù)碳元素的化合價的變化,二氧化碳中碳元素的化合價為最高價4價,所以生成二氧化碳的反應為氧化反應,應在負極生成,其電極反應式應為C6H12O66H2O24e24H6CO2,A錯誤;在微生物的作用下,該裝置為原電池裝置,反應速率比化學反應速率快,所以微生物促進了反應的發(fā)生,B正確;原電池中陽離子(質(zhì)子)向正極移動,C正確;電池的總反應實質(zhì)是葡萄糖的氧化反應,D正確。(xx四川高考4)用下圖所示裝置除去含CN、Cl廢水中的CN時,控制溶液pH為910,陽極產(chǎn)生的ClO將CN氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是( )A用石墨作陽極,鐵作陰極B陽極的電極反應式:Cl2OH2eClOH2OC陰極的電極反應式:2H2O2eH22OHD除去CN的反應:2CN5ClO2HN22CO25ClH2O【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)活潑金屬作陽極,金屬發(fā)生氧化反應;(2)堿性溶液中既不能有氫離子參加反應,也不能生成氫離子?！窘馕觥窟xD。A選項石墨作陽極,為惰性電極,由溶液中的Cl放電,電極反應式:Cl2OH2eClOH2O,鐵作陰極,在堿性環(huán)境下發(fā)生2H2O2eH22OH,故A、B、C正確;D選項pH為910的堿性溶液不可能是H參加反應,離子反應應為2CN5ClOH2ON22CO25Cl2OH。(xx天津高考4)鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,下列有關(guān)敘述正確的是( )A銅電極上發(fā)生氧化反應B電池工作一段時間后,甲池的c(S)減小C電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)鋅銅原電池的反應原理為ZnCu2Zn2Cu。(2)明確陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,不允許陰離子通過?！窘馕觥窟xC。由鋅銅原電池原理可知,鋅電極為負極,失電子,發(fā)生氧化反應,銅電極為正極,得電子,發(fā)生還原反應,A項錯誤;陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,兩池中c(S)不變,B項錯誤;電解過程中Zn2由甲池通過陽離子交換膜進入乙池,乙池中Cu22eCu,其溶液中的離子轉(zhuǎn)換為Cu2Zn2,摩爾質(zhì)量M(Cu2)<M(Zn2),乙池溶液的總質(zhì)量增加,C項正確;陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,電解過程中Zn2由甲池通過陽離子交換膜進入乙池保持溶液的電荷平衡,陰離子并不通過交換膜,D項錯誤。(xx浙江高考11)在固態(tài)金屬氧化物電解池中,高溫共電解H2OCO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式,基本原理如圖所示。下列說法不正確的是( )AX是電源的負極B陰極的電極反應式是H2O2eH2O2CO22eCOO2C總反應可表示為H2OCO2H2COO2D陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是11【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)電解池中,電源的負極接電解池的陰極。(2)電解池的陰極發(fā)生還原反應?！窘馕觥窟xD。從圖示可看出,與X相連的電極發(fā)生H2OH2、CO2CO的轉(zhuǎn)化,均得電子,應為電解池的陰極,則X為電源的負極,A正確;陰極H2OH2、CO2CO均得電子發(fā)生還原反應,電極反應式分別為H2O2eH2O2、CO22eCOO2,B正確;從圖示可知,H2OH2、CO2CO轉(zhuǎn)化的同時有氧氣生成,所以總反應可表示為H2OCO2H2COO2,C正確;從總反應可知,陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為21,D不正確。(雙選)(xx海南高考8)10 mL濃度為1 molL1的鹽酸與過量的鋅粉反應,若加入適量的下列溶液,能減慢反應速率但又不影響氫氣生成量的是( )AK2SO4BCH3COONaCCuSO4DNa2CO3【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)影響反應速率的因素;(2)鹽酸具有強酸性,和弱酸鹽發(fā)生復分解反應,還需要注意反應生成的氫氣量不變。【解析】選A、B。Zn與稀鹽酸發(fā)生反應:Zn2HClZnCl2H2,若加入物質(zhì)使反應速率降低,則c(H)減小,但是不影響生成氫氣的物質(zhì)的量,說明最終電離產(chǎn)生的n(H)不變。A項,K2SO4是強酸強堿鹽,不發(fā)生水解,溶液顯中性,溶液中的水對鹽酸起稀釋作用,使c(H)減小,但沒有消耗H,因此n(H)不變,符合題意;B項,CH3COONa與HCl發(fā)生反應:CH3COONaHClCH3COOHNaCl,使溶液中c(H)減小,反應速率降低,當反應進行到一定程度,會發(fā)生反應:2CH3COOHZn(CH3COO)2ZnH2,因此最終不會影響生成氫氣的物質(zhì)的量,符合題意;C項,加入CuSO4溶液與Zn發(fā)生置換反應:CuSO4ZnCuZnSO4,生成的Cu與Zn和鹽酸構(gòu)成原電池,會加快反應速率,與題意不符合;D項,若加入Na2CO3溶液,會與鹽酸發(fā)生反應:Na2CO32HCl2NaClH2OCO2,使溶液中的c(H)減小,但由于部分H生成了H2O,因此使n(H)也減小,生成氫氣的物質(zhì)的量減小,不符合題意?！菊`區(qū)提醒】需要注意加入硫酸鉀溶液相當于加入水,溶液體積增大,鹽酸濃度減小,容易忽略體積變化而漏選A。C項,由于沒有考慮鋅與硫酸銅溶液置換出單質(zhì)銅,形成原電池加快反應速率而錯選C。(xx江蘇高考10)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是( )A反應CH4H2O3H2CO,每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子B電極A上H2參與的電極反應為H22OH2e2H2OC電池工作時,C向電極B移動D電極B上發(fā)生的電極反應為O22CO24e2C【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)燃料電池通燃料的一端為負極,通空氣(或氧氣)的一端為正極。(2)原電池中,陽離子移向正極,陰離子移向負極?！窘馕觥窟xD。根據(jù)化學反應方程式,每有1 mol甲烷參與反應轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6 mol,A項錯誤;因為電解質(zhì)為熔融態(tài)的碳酸鹽,所以電極A上H2參與的電極反應式為H22eCH2OCO2,B項錯誤;根據(jù)原電池工作原理,電極A是負極,電極B是正極,陰離子向負極移動,碳酸根離子向負極移動(A電極),C項錯誤;電極B上氧氣得電子與二氧化碳結(jié)合生成碳酸根離子,因此電極反應式為O24e2CO22C,D項正確。(xx江蘇高考11)下列說法正確的是( )A若H2O2分解產(chǎn)生1 mol O2,理論上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為46.021023B室溫下,pH=3的CH3COOH溶液與pH=11的NaOH溶液等體積混合,溶液pH>7C鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕D一定條件下反應N23H22NH3達到平衡時,3v正(H2)=2v逆(NH3)【解析】選C。2H2O22H2O O2,生成1 mol O2時轉(zhuǎn)移2 mol電子,A項錯誤;pH=3的CH3COOH中已電離出的H,就可以將pH=11的NaOH電離出的OH完全中和,但是CH3COOH是弱酸,還會繼續(xù)電離,即醋酸過量,反應后溶液顯酸性,B項錯誤;鐵可用作原電池的正極或作為電解池的陰極,此時鐵均會受到保護,C項正確;由反應方程式的化學計量數(shù)知,任何時候均存在2v正(H2)=3v正(NH3),氮氣與氫氣合成氨氣達到平衡時,速率關(guān)系為2v正(H2)=3v逆(NH3),D項錯誤。(xx廣東高考9)下列敘述和均正確并有因果關(guān)系的是選項敘述敘述A1己醇的沸點比己烷的沸點高1己醇和己烷可通過蒸餾初步分離B原電池可將化學能轉(zhuǎn)化為電能原電池需外接電源才能工作C乙二酸可與KMnO4溶液發(fā)生反應乙二酸具有酸性DNa在Cl2中燃燒的生成物含離子鍵NaCl固體可導電【解題指南】解答本題需注意以下兩點:(1)物質(zhì)的分離操作蒸餾的適用條件;(2)離子化合物只有在熔融或溶于水的狀態(tài)下電離出自由移動的離子后才能導電?！窘馕觥窟xA。可以利用蒸餾的方式分離兩種沸點不同的有機物;原電池是給電器提供電能的,所以原電池不需要外接電源;高錳酸鉀具有強氧化性,可以將乙二酸氧化,所以應該體現(xiàn)的是乙二酸的還原性;氯化鈉固體中沒有自由移動的離子,所以不能導電?！菊`區(qū)提醒】本題易錯選C,原因一是忽略了高錳酸鉀具有強氧化性,二是不能根據(jù)乙二酸中碳元素的化合價判斷出乙二酸具有還原性。(xx安徽高考25)C、N、O、Al、Si、Cu是常見的六種元素。(1)Si位于元素周期表第周期第族。(2)N的基態(tài)原子核外電子排布式為 ;Cu的基態(tài)原子最外層有個電子。(3)用“>”或“<”填空:原子半徑電負性熔點沸點AlSiNO金剛石晶體硅CH4SiH4(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1),測得原電池的電流強度(I)隨時間(t)的變化如圖2所示,反應過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。0t1時,原電池的負極是Al片,此時,正極的電極反應式是 ,溶液中的H向極移動,t1時,原電池中電子流動方向發(fā)生改變,其原因是 ?！窘忸}指南】解答本題時應注意以下3點:(1)電子層數(shù)=周期序數(shù),主族元素的最高正價=最外層電子數(shù)=主族序數(shù);(2)原電池的正極發(fā)生還原反應,陽離子移向正極,電子由負極通過導線流向正極;(3)原子晶體的共價鍵鍵長與晶體熔沸點有關(guān),鍵長短,熔沸點高。【解析】(1)Si是14號元素,有3層電子,位于元素周期表的第3周期A族。(2)N的核電荷數(shù)為7,其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p3,Cu的4s軌道有1個電子。(3)同周期由左向右元素原子半徑逐漸減小,即原子半徑Al>Si;同周期元素的電負性由左向右逐漸增大,則電負性:N<O;CC鍵的鍵長比SiSi鍵短,則CC鍵比SiSi鍵牢固,金剛石的熔點大于硅;組成與結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對分子質(zhì)量大的分子間作用力大,沸點高,即CH4<SiH4。(4)原電池的正極是硝酸發(fā)生還原反應:2HNeNO2H2O,原電池中的陽離子移向正極。t1時電子流動方向發(fā)生改變,則原電池的正、負極發(fā)生改變,原因是鋁表面生成了氧化膜而不再參加反應,此時銅作負極。答案:(1)3A(2)1s22s22p31(3)><>< (4)2HNeNO2H2O正鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化,表面生成了氧化膜阻止了Al的進一步反應(xx北京高考27)研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿,是當今海洋科學研究的前沿領(lǐng)域。(1)溶于海水的CO2主要以4種無機碳形式存在,其中HC占95%,寫出CO2溶于水產(chǎn)生HC的方程式:。(2)在海洋碳循環(huán)中,通過如圖所示的途徑固碳。寫出鈣化作用的離子方程式:。同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O2只來自H2O,用18O標記物質(zhì)的光合作用的化學方程式如下,將其補充完整:(CH2O)xx18O2xH2O(3)海水中溶解無機碳占海水總碳的95%以上,其準確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎(chǔ),測量溶解無機碳,可采用如下方法:氣提、吸收CO2,用N2從酸化后的海水中吹出CO2并用堿液吸收(裝置示意圖如下),將虛線框中的裝置補充完整并標出所用試劑。滴定。將吸收液吸收的無機碳轉(zhuǎn)化為NaHCO3,再用xmolL1HCl溶液滴定,消耗ymL HCl溶液,海水中溶解無機碳的濃度=molL1。(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。處理至合格的方法是?！窘忸}指南】解答本題時應明確以下4點:(1)根據(jù)流程圖中的箭頭判斷反應物與生成物:鈣化作用生成CaCO3、CO2。(2)光合作用釋放出的O2只來自H2O。(3)與電源正極相連的是陽極,陽極發(fā)生氧化反應。(4)陽離子膜只允許陽離子通過。【解析】(1)二氧化碳溶于水生成碳酸,然后碳酸電離。即CO2H2OH2CO3,H2CO3HCH。(2)根據(jù)反應物是HC,生成物是CaCO3和CO2,易知本題的離子方程式為Ca22HCCaCO3CO2H2O。由O2只來自H2O及示蹤原子的標記可知水分子含18O,而且分子個數(shù)是2x,根據(jù)元素守恒法可知方程式中的缺項物質(zhì)為xCO2、2xO。(3)注意酸化的試劑要用硫酸,一定不能用鹽酸,HCl會揮發(fā)出來影響后續(xù)的滴定,如圖。該滴定過程轉(zhuǎn)化的關(guān)系式為CO2HCHCl1 1n(CO2)xmolL1y103L解得:n(CO2)=xy103mol所以:c(無機碳)=xy/zmolL1(4)a室是陽極室,發(fā)生氧化反應:2H2O4eO24H,出去的海水pH<6,顯酸性,表明反應后溶液由堿性變?yōu)樗嵝?a室中的H通過陽離子交換膜進入b室,發(fā)生反應:HCHCO2H2O。c室是陰極室,發(fā)生還原反應:2H2O2e2OHH2,即c室生成堿,然后用堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)至接近裝置入口海水的pH。答案:(1)CO2H2OH2CO3,H2CO3HCH(2)Ca22HCCaCO3CO2H2OxCO22xO(3)xy/z(4)a室發(fā)生的反應:2H2O4eO24H,H通過陽離子交換膜從a室進入b室,發(fā)生反應:HCHCO2H2Oc室發(fā)生的反應:2H2O2e2OHH2,用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)至接近裝置入口海水的pH(xx北京高考28)為探討化學平衡移動原理與氧化還原反應規(guī)律的聯(lián)系,某同學通過改變濃度研究“2Fe32I2Fe2I2”反應中Fe3和Fe2的相互轉(zhuǎn)化。實驗如下:(1)待實驗溶液顏色不再改變時,再進行實驗,目的是使實驗的反應達到。(2)是的對比實驗,目的是排除中造成的影響。(3)和的顏色變化表明平衡逆向移動,Fe2向Fe3轉(zhuǎn)化。用化學平衡移動原理解釋原因:。(4)根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律,該同學推測中Fe2向Fe3轉(zhuǎn)化的原因:外加Ag使c(I)降低,導致I的還原性弱于Fe2,用如圖裝置(a、b均為石墨電極)進行實驗驗證。K閉合時,指針向右偏轉(zhuǎn),b作極。當指針歸零(反應達到平衡)后,向U型管左管中滴加0.01 molL1AgNO3溶液,產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了其推測,該現(xiàn)象是 。(5)按照(4)的原理,該同學用上圖裝置進行實驗,證實了中Fe2向Fe3轉(zhuǎn)化的原因。轉(zhuǎn)化原因是。與(4)實驗對比,不同的操作是。(6)實驗中,還原性:I>Fe2;而實驗中,還原性:Fe2>I,將(3)和(4)、(5)作對比,得出的結(jié)論是 ?！窘忸}指南】解答本題時應按照以下流程:【解析】(1)待實驗溶液顏色不再改變時,再進行實驗,目的是使實驗的反應達到化學平衡狀態(tài)。(2)實驗加入了水,是實驗的對比實驗,因此目的是排除因加入FeSO4溶液而將溶液稀釋引起溶液顏色的變化。(3)中加入AgNO3,Ag與I生成AgI黃色沉淀,I濃度降低,2Fe32I2Fe2I2平衡逆向移動,溶液褪色;中加入FeSO4,Fe2濃度增大,平衡逆向移動,溶液顏色變淺。(4)K閉合時,指針向右偏轉(zhuǎn),表明b極為正極,Fe3得電子;當指針歸零(反應達到平衡)后,向U型管左管滴加0.01 molL1AgNO3溶液,產(chǎn)生黃色沉淀,I濃度減小,2Fe32I2Fe2I2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。與(4)實驗對比,不同的操作是當指針歸零后,向U型管右管中滴加1 molL1FeSO4溶液。(6)將(3)和(4)、(5)作對比,得出的結(jié)論是在其他條件不變時,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)的氧化性和還原性,導致平衡移動。答案:(1)化學平衡狀態(tài)(2)溶液稀釋對顏色變化(3)中加入Ag發(fā)生反應:AgIAgI,c(I)降低;中加入FeSO4,c(Fe2)增大,平衡均逆向移動(4)正左管產(chǎn)生黃色沉淀,指針向左偏轉(zhuǎn)(5)Fe2濃度增大,還原性增強,使Fe2還原性強于I向U型管右管中滴加1 molL1FeSO4溶液 (6)該反應為可逆氧化還原反應,在平衡時,通過改變物質(zhì)的濃度,可以改變物質(zhì)的氧化性和還原性,并影響平衡移動方向(xx全國卷26)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池可以得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:溶解度/(g/100 g水)溫度/化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值101710171039回答下列問題:(1)該電池的正極反應式為,電池反應的離子方程式為。(2)維持電流強度為0.5 A,電池工作5分鐘,理論上消耗鋅g。(已知F=96 500 Cmol1)(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl,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,最簡便的方法是,其原理是 。(4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO47H2O的過程中,需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,鐵變?yōu)?加堿調(diào)節(jié)至pH為時,鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于1105molL1時,即可認為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為時,鋅開始沉淀(假定Zn2濃度為0.1 molL1)。若上述過程不加H2O2后果是_,原因是_。【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)熟悉常見鋅錳干電池的電極反應和電池反應;(2)除去亞鐵離子時一般先將其氧化為鐵離子。【解析】(1)酸性鋅錳干電池外殼為金屬鋅,鋅是負極,電極反應式為Zn2eZn2。中間是碳棒,碳棒是正極,二氧化錳得到電子,則正極電極反應式為MnO2eHMnOOH,總反應式為Zn2MnO22HZn22MnOOH。(2)維持電流強度為0.5 A,電池工作5分鐘,則通過的電量是150 C,因此通過電子的物質(zhì)的量是=1.554103mol,鋅在反應中失去2個電子,則理論消耗Zn的質(zhì)量是65 gmol1=0.05 g。(3)廢電池糊狀填充物加水處理后過濾,濾液中主要有氯化銨和氯化鋅,根據(jù)溶解度表可知氯化鋅的溶解度受溫度影響變化較大,所以二者可以通過結(jié)晶分離獲得,即通過蒸發(fā)結(jié)晶、冷卻結(jié)晶實現(xiàn)分離。濾渣的主要成分是二氧化錳、碳粉、MnOOH,在空氣中加熱,碳燃燒生成二氧化碳,MnOOH被氧化為二氧化錳。所以欲從中得到較純的二氧化錳,最簡便的方法是灼燒。(4)雙氧水具有強氧化性,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,當鐵離子完全沉淀時溶液中氫氧根的濃度為molL151012molL1,所以氫離子濃度是2103molL1,因此加堿調(diào)節(jié)pH為2.7,Fe3剛好完全沉淀。Zn2濃度為0.1 molL1,根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知開始沉淀時的氫氧根濃度為108molL1,則pH=6,即繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為6,鋅開始沉淀。如果不加雙氧水,則在沉淀鋅離子的同時亞鐵離子也沉淀,導致生成的氫氧化鋅不純,無法分離開Zn2和Fe2。答案:(1)MnO2eHMnOOHZn2MnO22HZn22MnOOH注:式中Zn2可寫為Zn(NH3,Zn(NH3)2Cl2等,H可寫為N(2)0.05(3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶碳粉MnOOH在空氣中加熱碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2,MnOOH被氧化為MnO2(4)Fe32.76Zn2和Fe2分離不開Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(xx山東高考29)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備,鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。(1)利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為溶液(填化學式),陽極電極反應式為,電解過程中Li向電極遷移(填“A”或“B”)。(2)利用鈷渣含Co(OH)3、Fe(OH)3等制備鈷氧化物的工藝流程如下:Co(OH)3溶解還原反應的離子方程式為 ,鐵渣中鐵元素的化合價為,在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2,測得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41 g,CO2的體積為1.344 L(標準狀況),則鈷氧化物的化學式為?！窘忸}指南】解答本題注意以下兩點:(1)注意陰、陽離子的放電順序以及陰、陽離子在電解池內(nèi)部移動方向的判斷;(2)注意流程中各步所加試劑的作用以及原子守恒觀點的應用。【解析】(1)B極區(qū)產(chǎn)生H2,同時生成LiOH,則B極區(qū)電解液為LiOH溶液;電極A為陽極,陽極區(qū)電解液為LiCl溶液,根據(jù)放電順序,陽極上Cl失去電子,則陽極電極反應式為2Cl2eCl2;根據(jù)電流方向,電解過程中Li向B電極遷移。(2)在酸性條件下,Co(OH)3首先與H反應生成Co3,Co3具有氧化性,把S氧化為S,配平可得離子方程式:2Co(OH)34HS2Co2S5H2O;鐵渣中鐵元素的化合價應該為高價,為3價;CO2的物質(zhì)的量為1.344 L22.4 Lmol1=0.06 mol,根據(jù)CoC2O4的組成可知鈷元素的物質(zhì)的量為0.03 mol,設(shè)鈷氧化物的化學式為CoxOy,根據(jù)元素的質(zhì)量比可得59x(16y)=0.03 mol59 gmol1(2.41 g0.03 mol59 gmol1),解得xy=34,則鈷氧化物的化學式為Co3O4。答案:(1)LiOH2Cl2eCl2B(2)2Co(OH)34HS2Co2S5H2O或Co(OH)33HCo33H2O,2Co3SH2O2Co2S2H3 Co3O4(xx四川高考11)為了保護環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應條件略)。活化硫鐵礦還原Fe3的主要反應為FeS27Fe2(SO4)38H2O15FeSO48H2SO4,不考慮其他反應,請回答下列問題:(1)第步H2SO4與Fe2O3反應的離子方程式是 。(2)檢驗第步中Fe3是否完全還原,應選擇(填字母編號)。( )AKMnO4溶液BK3Fe(CN)6溶液CKSCN溶液(3)第步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,然后在第步通入空氣使溶液pH降到5.2,此時Fe2不沉淀,濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是 。(4)FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3,FeCO3在空氣中加熱反應可制得鐵系氧化物材料。已知25,101 kPa時:4Fe(s)3O2(g)2Fe2O3(s) H=1 648 kJmol1C(s)O2(g)CO2(g)H=393 kJmol12Fe(s)2C(s)3O2(g)2FeCO3(s) H=1 480 kJmol1FeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的熱化學方程式是 。(5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時的總反應為4LiFeS2Fe2Li2S,正極反應式是 。(6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%。將akg質(zhì)量分數(shù)為b%的硫酸加入ckg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程,第步應加入FeCO3kg?！窘忸}指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)三價鐵離子的檢驗需要用硫氰酸根離子;(2)碳酸亞鐵與硫酸按物質(zhì)的量11反應?！窘馕觥?1)H2SO4與Fe2O3反應的方程式為Fe2O33H2SO4Fe2(SO4)33H2O,其離子方程式為Fe2O36H2Fe33H2O。(2)檢驗Fe3是否反應完全,可利用Fe3與KSCN的顯色反應,生成紅色溶液,故選C。(3)部分Fe2被空氣中的氧氣氧化為Fe3,Fe3水解產(chǎn)生H,使pH降低。(4)若將題中所給三個反應依次編為、號反應,則FeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的反應可以由反應逆向進行后24得到,同時所對應的反應熱要乘以相應的倍數(shù),故其熱化學方程式為4FeCO3(s)O2(g)2Fe2O3(s)4CO2(g)H=260 kJmol1。(5)正極發(fā)生的反應是還原反應,即得電子,故參加反應的物質(zhì)應是FeS2,又知最后生成鐵單質(zhì)和S2,故正極反應式為FeS24eFe2S2。(6)方法1:由于最終得到FeSO4,根據(jù)元素守恒,n(Fe)=n(S),Fe來自Fe2O3、FeS2、FeCO3;S來自FeS2、H2SO4則有(22)96%=96%22,則得m(FeCO3)(0.011 8ab0.646c)kg。方法2:首先浸出的Fe2O3的物質(zhì)的量為=,由化學式Fe2(SO4)3可知同F(xiàn)e2O3反應的硫酸的物質(zhì)的量應為其的3倍,即3,化簡即。而一共加入的硫酸的物質(zhì)的量為,故剩余的硫酸的物質(zhì)的量為。由題目可知在第步時又生成了硫酸,這一部分硫酸可通過Fe2(SO4)3的物質(zhì)的量即計算而得,計算后可知第步中生成的硫酸的物質(zhì)的量為(8/7)=。又因為Fe2與硫酸按物質(zhì)的量11反應,故濾液中剩余的硫酸的物質(zhì)的量即為應加入的FeCO3的物質(zhì)的量,即為(),乘以FeCO3的摩爾質(zhì)量116 gmol1可得FeCO3的質(zhì)量為()116 kg(0.011 8ab0.646c)kg。答案:(1)Fe2O36H2Fe33H2O(2)C(3)Fe2被氧化為Fe3,Fe3水解產(chǎn)生H(4)4FeCO3(s)O2(g)2Fe2O3(s)4CO2(g) H=260 kJmol1(5)FeS24eFe2S2或FeS24Li4eFe2Li2S (6)0.011 8ab0.646c(xx重慶高考30)我國古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術(shù)價值和歷史價值,但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕,故對其進行修復和防護具有重要意義。(1)原子序數(shù)為29的銅元素位于元素周期表中第周期。(2)某青銅器中Sn、Pb的質(zhì)量分別為119 g、20.7 g,則該青銅器中Sn和Pb原子的數(shù)目之比為。(3)研究發(fā)現(xiàn),腐蝕嚴重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用,下列敘述正確的是。( )A降低了反應的活化能B增大了反應的速率C降低了反應的焓變D增大了反應的平衡常數(shù)(4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位,Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復分解反應,該化學方程式為 。(5)下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學腐蝕的原理示意圖。腐蝕過程中,負極是(填圖中字母“a”或“b”或“c”);環(huán)境中的Cl擴散到孔口,并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl,其離子方程式為 ;若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,則理論上耗氧體積為L(標準狀況)?！窘忸}指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)根據(jù)元素的核外電子排布可以推測元素在周期表中的位置;(2)復分解反應是兩者相互交換離子?！窘馕觥?1)銅為29號元素,根據(jù)核外電子排布規(guī)則可知,銅元素位于元素周期表中第4周期。(2)根據(jù)N=NA,青銅器中Sn、Pb的質(zhì)量分別為119 g、20.7 g,則該青銅器中Sn和Pb原子數(shù)目之比為(119 g119 gmol1)(20.7 g207 gmol1)=101。(3)催化劑能降低反應的活化能,從而加快化學反應速率,但是催化劑不能改變反應的焓變,也不能改變反應的化學平衡常數(shù),選A、B。(4)Ag2O與CuCl發(fā)生復分解反應,沒有化合價的升降,則化學方程式為Ag2O2CuCl2AgClCu2O。(5)根據(jù)圖示,腐蝕過程中,銅失電子生成Cu2,則負極是銅,選c;根據(jù)上述分析,正極產(chǎn)物是OH,負極產(chǎn)物為Cu2,環(huán)境中的Cl擴散到孔口,與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl,則離子方程式為2Cu23OHClCu2(OH)3Cl;4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為4.29/214.5=0.02(mol),根據(jù)銅原子守恒,Cu2的物質(zhì)的量為0.04 mol,負極反應為2Cu4e2Cu2,正極反應為O24e2H2O4OH,根據(jù)正、負極放電量相等,則理論上耗氧體積為0.02 mol22.4 Lmol1=0.448 L。答案:(1)4(2)101(3)A、B(4)Ag2O 2CuCl2AgClCu2O(5)c2Cu23OHClCu2(OH)3Cl0.448【誤區(qū)提醒】上題中的(3)容易錯選C、D,催化劑只能改變化學反應速率,無法改變化學平衡狀態(tài),因此是否加入催化劑不會影響化學平衡常數(shù)以及反應的焓變。(xx海南高考15)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)域亦有廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}:(1)久存的銀制品表面會變黑,失去銀白色光澤,原因是 。(2)已知Ksp(AgCl)=1.81010,若向50 mL 0.018 molL1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 molL1的鹽酸,混合后溶液中Ag的濃度為molL1,pH為。(3)AgNO3光照易分解,生成Ag和紅棕色氣體等物質(zhì),其光照分解反應的化學方程式為 。(4)右圖所示原電池正極的反應式為 。【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)化學反應原理的理解與應用;(2)電化學中電極反應式的書寫。【解析】(1)根據(jù)金屬的腐蝕原理可知Ag變黑是發(fā)生了化學腐蝕的緣故;(2)根據(jù)反應中HCl和硝酸銀的物質(zhì)的量可知HCl過量,則計算剩余的氯離子的物質(zhì)的量濃度為(0.020.018)molL1/2=0.001 molL1,根據(jù)AgCl的溶度積的表達式計算即可,即c(Ag)=molL1=1.8107molL1;因為該反應中氫離子未參加反應,所以溶液的體積變?yōu)?00 mL時,氫離子的濃度為0.01 molL1,則pH=2;(3)根據(jù)氧化還原反應理論,硝酸銀分解生成Ag和二氧化氮氣體,元素化合價均降低,因此該反應中有氧氣生成(氧化還原反應中化合價有降必有升,氧元素化合價升高)。(4)該原電池的實質(zhì)是Cu與銀離子發(fā)生置換反應生成Ag單質(zhì),所以正極是生成Ag單質(zhì)的還原反應。答案:(1)Ag在空氣中易與氧氣和含硫化合物反應,發(fā)生化學腐蝕(2)1.81072(3)2AgNO32Ag2NO2O2 (4)AgeAg(xx廣東高考32)七鋁十二鈣(12CaO7Al2O3)是新型的超導材料和發(fā)光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下:(1)煅粉主要含MgO和,用適量NH4NO3溶液浸取煅粉后,鎂化合物幾乎不溶,若濾液中c(Mg2)小于5106molL1,則溶液pH大于Mg(OH)2的Ksp=51012;該工藝中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是。(2)濾液中的陰離子有(忽略雜質(zhì)成分的影響);若濾液中僅通入CO2,會生成,從而導致CaCO3產(chǎn)率降低。(3)用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜,反應的離子方程式為 。(4)電解制備Al(OH)3時,電極分別為Al片和石墨,電解總反應方程式為 。(5)一種可超快充電的新型鋁電池,充放電時AlC和Al2C兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化,其他離子不參與電極反應,放電時負極Al的電極反應式為?！窘忸}指南】解答本題注意以下3點:(1)讀懂化工流程并明確每個過程發(fā)生的具體反應。(2)掌握常見元素化合物的知識。(3)掌握沉淀溶解平衡及溶液pH計算的有關(guān)問題?！窘馕觥?1)由于白云石的主要成分是CaCO3和MgCO3,所以煅燒之后會發(fā)生分解生成MgO和CaO。根據(jù)KspMg(OH)2=c(Mg2)c2(OH)可知,c(OH)=103molL1,此時溶液中c(H)=1011molL1,對應溶液的pH為11。若加入硫酸根,硫酸根可與鈣離子反應生成硫酸鈣沉淀。(2)由于前面加入了硝酸銨,所以濾液中含有的陰離子主要是N和OH,濾液中僅通入CO2,由于溶液的堿性不強,所以會生成NH4HCO3。(3)用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜,反應的離子方程式為2OHAl2O32AlH2O。(4)電解制備Al(OH)3時,電極分別為Al片和石墨,若生成Al(OH)3則鋁作陽極,所以電解的總反應方程式為2Al6H2O2Al(OH)33H2。(5)放電時負極Al應失去電子,根據(jù)放電時AlC和Al2C兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化可知,電極反應式為Al3e7AlC4Al2C。答案:(1)CaO11加入(NH4)2SO4會生成CaSO4微溶物,再過濾會被除去,造成CaCO3減少(2)N和OHNH4HCO3(3)2OHAl2O32AlH2O(4)2Al6H2O2Al(OH)33H2(5)Al3e7AlC4Al2C【誤區(qū)提醒】本題最后一個空容易出錯,主要是忽略了題干中的敘述“充放電時AlC和Al2C兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化,其他離子不參與電極反應”這句話,從而將電極反應式直接寫成Al3eAl3。