【步步高】2014屆高三化學一輪總復習 第六章 大題沖關滾動練六 電化學原理綜合應用題 新人教版

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1、 大題沖關滾動練之六——電化學原理綜合應用題 1．鐵和鐵的化合物在工業(yè)生產和日常生活中都有廣泛的用途。請回答下列問題： (1)鋼鐵銹蝕是目前難以解決的現實問題，電化學腐蝕最為普遍。寫出在潮濕空氣中鋼鐵銹蝕時發(fā)生還原反應的電極反應式：________________________________。 鐵銹的主要成分是____________(填寫化學式)，將生銹的鐵屑放入H2SO4溶液中充分溶解后，在溶液中并未檢測出Fe3＋，用離子方程式說明原因：_____________________。 (2)愛迪生蓄電池的反應式為Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2；高鐵酸鈉(

2、Na2FeO4)是一種新型凈水劑。用如圖裝置可以制取少量高鐵酸鈉。 ①此裝置中愛迪生蓄電池的負極是________(填“a”或 “b”)，該電池工作一段時間后必須充電，充電時生成NiO2 的反應類型是__________。 ②寫出在用電解法制取高鐵酸鈉時，陽極的電極反應式 ________________________________________________。 ③你認為高鐵酸鈉作為一種新型凈水劑的理由可能是 ________。 A．高鐵酸鈉溶于水形成一種膠體，具有較強的吸附性 B．高鐵酸鈉具有強氧化性，能消毒殺菌 C．高鐵酸鈉在消毒殺菌時被還原生成Fe3＋，水解產

3、生氫氧化鐵膠體能吸附懸浮雜質 答案　(1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－　Fe2O3·xH2O　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (2)①a　氧化反應?、贔e－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O?、跙C 解析　(1)正極發(fā)生還原反應，在潮濕的空氣中鋼鐵銹蝕正極反應式為O2＋2H2O＋ 4e－===4OH－，鐵銹的主要成分為Fe2O3的水合物，可表示為Fe2O3·xH2O。由于在生銹的鋼鐵中，Fe過量，當Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O反應后又發(fā)生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋反應，所以檢測不到Fe3＋。 (2)①在該電解池中，Fe一定做陽極，所以a為負極，b為

4、正極，當充電時，Ni(OH)2生成NiO2，化合價升高，發(fā)生氧化反應。 ②在FeO中Fe的化合價為＋6價，所以Fe應失去6e－，電極反應式為Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O。 ③Na2FeO4之所以能消毒凈水，是因為Na2FeO4具有強氧化性，其還原產物Fe3＋能水解生成Fe(OH)3膠體。 2．＋6價鉻易被人體吸收，可致癌；＋3價鉻不易被人體吸收，毒性小。工業(yè)含鉻廢水的處理方法之一是將含＋6價鉻的廢水放入電解槽內，用鐵作陽極，加入適量的NaCl后進行電解：陽極區(qū)生成的Fe2＋和Cr2O發(fā)生反應，生成的Fe3＋和Cr3＋在陰極區(qū)與OH－結合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉

5、淀除去。 (1)若陽極鐵質量減少16.8 g，則理論上被還原的Cr2O的物質的量為________mol。 (2)在下圖裝置中，觀察到圖1裝置銅電極上產生大量的無色氣泡，而在圖2裝置中當開關K斷開時，鉻電極無現象，K閉合時，鉻電極上產生大量無色氣體，并變成紅棕色氣體。根據上述現象試推測金屬鉻的兩個重要化學性質___________________、_____________________________。 答案　(1)0.05 (2)鉻比銅活潑　鉻在稀硝酸中可以發(fā)生鈍化 解析　其反應原理為陽極：Fe－2e－===Fe2＋、陰極：2H＋＋2e－===H2↑，Cr2O＋ 6Fe2

6、＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。 (1)·＝0.05 mol。 (2)圖1中，Cr作負極，Cu作正極，Cr比銅活潑。圖2中，Cr在稀硝酸中無明顯現象，說明Cr在稀硝酸中鈍化，而Cu不鈍化，Cu失電子通過導線到達Cr電極，然后NO在Cr電極上得到電子，生成NO。 3．(1)某課外活動小組同學用下圖1裝置進行實驗，試回答下列問題： ①若開始時開關K與a連接，則鐵發(fā)生電化學腐蝕中的________腐蝕。 ②若開始時開關K與b連接，則總反應的離子方程式為 ________________

7、_____________________________________________________。 　 圖1　　　　　　　　　圖2 (2)芒硝化學式為Na2SO4·10H2O，無色晶體，易溶于水，是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學設想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，用上圖2所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學理念。 ①該電解槽的陽極反應式為__________________。此時通過陰離子交換膜的離子數__________(填“大于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數。

8、 ②制得的氫氧化鈉溶液從出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)________導出。 ③通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因：_________________________ _______________________________________________________________________。 ④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則電池負極的電極反應式為____________。已知H2的燃燒熱為285.8 kJ·mol－1，則該燃料電池工作產生36 g液態(tài)H2O時，理論上有________ kJ的能量轉化為電能。 答案　(

9、1)①吸氧?、?Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑　(2)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　小于　②D ③H＋放電促進水的電離，使OH－濃度增大?、蹾2－2e－＋2OH－===2H2O　571.6 解析　(1)①開關K與a連接，形成原電池，由于電解質溶液為飽和食鹽水，鐵發(fā)生吸氧腐蝕。②開關K與b連接，為石墨作陽極電解飽和食鹽水，總反應的離子方程式為2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。(2)①該電解槽中陽極為OH－放電，電極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。陽極OH－放電，因此SO向陽極遷移，陰極H＋放電，因此Na＋向陰極遷移，顯然通過相同電量時，通過

10、陰離子交換膜的離子數小于通過陽離子交換膜的離子數。②NaOH在陰極產生，因此從出口D導出。③通電開始后，陰極上H＋放電，促進水的電離，OH－濃度增大，因此pH增大。④堿性氫氧燃料電池中負極為H2放電，電極反應式為H2－2e－＋2OH－===2H2O。該電池的總反應式為2H2＋O2===2H2O，由于H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，當電池工作產生36 g液態(tài)H2O時，理論上轉化的電能為285.8 kJ·mol－1×2 mol＝571.6 kJ。 4．如圖裝置，A、B中的電極為多孔的惰性電極；C、D為夾在濕的Na2SO4濾紙條上的鉑夾；電源有a

11、、b兩極。若A、B中充滿KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切斷K1，閉合K2、K3通直流電，回答下列問題： (1)判斷電源的正、負極：a為________極，b為________極。 (2)在濕的 Na2SO4溶液濾紙條中心的KMnO4液滴，有什么現象______________ __________________________________________________________。 (3)寫出電極反應式： A極__________________________________________________________， C極_____________

12、_______________________________________________。 (4)若電解一段時間后，A、B中均有氣體包圍電極。此時切斷K2、K3，閉合K1，則電流表的指針是否移動(填“是”或“否”)________，說明理由______________。 答案　(1)負　正 (2)紫色向D方向移動，兩極有氣體產生 (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　4H＋＋4e－===2H2↑ (4)是　組成氫氧燃料電池 解析　根據A、B中產生氣體的體積判斷，B中產生H2，A中產生O2，所以a為負極，b為正極，MnO向陽極移動，即向D移動，電極反應式為陽極：4OH－

13、－4e－===2H2O＋O2↑，陰極：4H＋＋4e－===2H2↑，所以兩極均有氣體產生，一段時間后，若斷開K2、K3，關閉K1，則形成氫氧燃料電池，所以電流表指針會發(fā)生偏轉。 5．某化學興趣小組對電化學問題進行了實驗探究。 Ⅰ.利用右圖裝置探究金屬的防護措施，實驗現象是鋅電極 不斷溶解，鐵電極表面有氣泡產生。 (1)寫出負極的電極反應式 ________________________________________________。 (2)某學生認為，鐵電極可能參與反應，并對產物作出假設： 假設1：鐵參與反應，被氧化生成Fe2＋ 假設2：鐵參與反應，被氧化生成Fe3＋ 假

14、設3：__________________________________________________________。 (3)為了探究假設1、2，他采取如下操作： ①取0.01 mol·L－1 FeCl3溶液2 mL于試管中，加入過量鐵粉； ②取操作①試管的上層清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀； ③取少量正極附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，未見藍色沉淀生成； ④取少量正極附近溶液加入2滴KSCN溶液，未見溶液變血紅； 據②、③、④現象得出的結論是___________________________________________。 (4)該

15、實驗原理可應用于防護鋼鐵腐蝕，請再舉一例防護鋼鐵腐蝕的措施___________ ________________________________________________________________________。 Ⅱ.利用右圖裝置作電解50 mL 0.5 mol·L－1的CuCl2溶液實驗。 實驗記錄： A．陽極上有黃綠色氣體產生，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埾茸兯{后褪色(提示：Cl2氧化性大于IO)； B．電解一段時間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現了少量氣泡和淺藍色固體。 (1)分析實驗記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋： ①______________

16、______________________________； ②____________________________________________。 (2)分析實驗記錄B中淺藍色固體可能是__________(寫化 學式)，試分析生成該物質的原因___________________。 答案?、?(1)Zn－2e－===Zn2＋ (2)鐵參與反應，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋ (3)正極附近溶液不含Fe2＋和Fe3＋ (4)在鋼鐵表面刷一層油漆(其他合理答案均可) Ⅱ.(1)①2I－＋Cl2===I2＋2Cl－?、?Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－＋2IO＋12H

17、＋ (2)Cu(OH)2　電解較長時間后，Cu2＋濃度下降，H＋開始放電，溶液pH增大，Cu2＋轉化為Cu(OH)2沉淀 解析?、?該裝置形成鐵、鋅原電池，其負極反應為Zn－2e－===Zn2＋，若正極鐵參與反應，則生成Fe2＋或Fe3＋或Fe2＋、Fe3＋。 (3)根據實驗現象推斷，正極附近無Fe3＋、Fe2＋，說明正極Fe不參與反應。 (4)保護鋼鐵的電化學保護法之一就是犧牲陽極的陰極保護法，也可以覆蓋一層保護層，如刷油漆，防止鐵被腐蝕。 Ⅱ.反應原理為 (1)陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，然后Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－

18、＋2IO＋12H＋。 (2)陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，當Cu2＋放電完畢后，2H＋＋2e－===H2↑，致使該電極附近呈堿性，Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓。 6．某反應中反應物與生成物有：FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu。 (1)將上述反應設計成的原電池如圖甲所示，請回答下列問題： ①圖中X溶液是____________； ②Cu電極上發(fā)生的電極反應式為__________________________________________； ③原電池工作時，鹽橋中的____________(填“K＋”或“Cl－”)不斷進入X溶液中。 (2)將上述

19、反應設計成的電解池如圖乙所示，乙燒杯中金屬陽離子的物質的量與電子轉移的物質的量的變化關系如圖丙，請回答下列問題： ①M是__________極； ②圖丙中的②線是______________的變化。 ③當電子轉移為2 mol時，向乙燒杯中加入________ L 5 mol·L－1 NaOH溶液才能使所有的金屬陽離子沉淀完全。 (3)鐵的重要化合物高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型飲用水消毒劑，具有很多優(yōu)點。 ①高鐵酸鈉生產方法之一是電解法，其原理為Fe＋2NaOH＋2H2ONa2FeO4＋3H2↑，則電解時陽極的電極反應式是____________________________

20、______。 ②高鐵酸鈉生產方法之二是在強堿性介質中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，該反應的離子方程式為_______________________________________。 ③Na2FeO4能消毒、凈水的原因：_________________________________________。 答案　(1)①FeCl3、FeCl2?、贑u－2e－===Cu2＋?、跭＋ (2)①負　②Fe2＋?、?.8 (3)①Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O ②2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O ③高價鐵

21、具有氧化性，能消毒殺菌，生成的Fe3＋水解生成膠體，具有吸附懸浮物的凈水作用 解析　根據反應物和生成物，該反應方程式：2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2，所以X應為FeCl3和FeCl2，在該電池中，Cu為負極，電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，③在甲中，由于2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，正電荷減少，所以K＋不斷地進入X溶液中。 (2)根據反應式，Cu應作陽極，所以N為正極，M為負極，①代表Fe3＋的變化，②代表Fe2＋的變化，③代表Cu2＋的變化。③根據2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，當轉移2 mol電子時，有2 mol Fe3＋被還原，有1 mol Cu被氧化，所以溶液中應含有2 mol Fe3＋，3 mol Fe2＋，1 mol Cu2＋，完全沉淀所需NaOH的物質的量為2 mol×3＋3 mol×2＋1 mol×2＝14 mol，其體積為＝2.8 L。 (3)①在Na2FeO4中，Fe為＋6，所以陽極反應式為Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O。②2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。③Na2FeO4消毒、凈水原理為FeO具有強氧化性，能消毒殺菌，生成的Fe3＋水解生成膠體具有吸附懸浮物的凈水作用。 7