2019-2020年高考化學(xué)二輪 專題訓(xùn)練 專題十 電化學(xué)原理教案(學(xué)生版).doc
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2019-2020年高考化學(xué)二輪 專題訓(xùn)練 專題十 電化學(xué)原理教案(學(xué)生版) 【命題規(guī)律】 電化學(xué)內(nèi)容是高考試卷中的???,對原電池和電解池的考查往往以選擇題的形式考查兩電極反應(yīng)式的書寫、兩電極附近溶液性質(zhì)的變化、電子的轉(zhuǎn)移或電流方向的判斷等。在第Ⅱ卷中會以應(yīng)用性和綜合性進(jìn)行命題,如與生產(chǎn)生活(如金屬的腐蝕和防護(hù)等)相聯(lián)系,與無機(jī)推斷、實(shí)驗(yàn)及化學(xué)計算等學(xué)科內(nèi)知識綜合,尤其特別注意燃料電池和新型電池的正、負(fù)極材料分析和電極反應(yīng)式的書寫。題型新穎,但不偏不怪,只要注意基礎(chǔ)知識的落實(shí),以及能力的訓(xùn)練便可以從容應(yīng)對。 【知識網(wǎng)絡(luò)】 【重點(diǎn)知識梳理】 一、 原電池電極的判斷以及電極方程式的書寫 1.原電池正、負(fù)極的判斷方法: (1)由組成原電池的兩極材料判斷。 一般是活潑的金屬為負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。 (2)根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷。 電流由正極流向負(fù)極;電子由負(fù)極流向正極。 (3)根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的流動方向判斷。 在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi),陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極。 (4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。 原電池的負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),其正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)。 (5)電極增重或減輕。 工作后,電極質(zhì)量增加,說明溶液中的陽離子在電極(正極)放電,電極活動性弱;反之,電極質(zhì)量減小,說明電極金屬溶解,電極為負(fù)極,活動性強(qiáng)。 (6)有氣泡冒出。 電極上有氣泡冒出,是因?yàn)榘l(fā)生了析出H2的電極反應(yīng),說明電極為正極,活動性弱。 2.原電池電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫 (1)題目給定原電池的裝置圖,未給總反應(yīng)式: ①首先找出原電池的正、負(fù)極,即分別找出氧化劑和還原劑。 ②結(jié)合介質(zhì)判斷出還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。 ③寫出電極反應(yīng)式(注意兩極得失電子數(shù)相等),將兩電極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng)式。 (2)題目中給出原電池的總反應(yīng)式: ①分析原電池總反應(yīng)式中各元素的化合價變化情況,找出氧化劑及其對應(yīng)的還原產(chǎn)物,氧化劑發(fā)生的反應(yīng)即為正極反應(yīng);找出還原劑及其對應(yīng)的氧化產(chǎn)物,還原劑參加的反應(yīng)即為負(fù)極反應(yīng)。 ②當(dāng)氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物由多種元素組成時,還應(yīng)注意介質(zhì)的反應(yīng)。 ③若有一電極反應(yīng)較難寫出,可先寫出較易寫出的電極反應(yīng),然后再利用總反應(yīng)式減去該電極反應(yīng)即得到另一電極反應(yīng)。 說明:在書寫電極反應(yīng)式時要注意哪些方面? 1.兩極得失電子數(shù)目相等; 2.電極反應(yīng)式常用“=”不用“→”表示; 3.電極反應(yīng)式中若有氣體生成,需加“↑”;而弱電解質(zhì)或難溶物均以分子式表示,其余以離子符號表示; 4.寫電極反應(yīng)式時要保證電荷守恒、元素守恒,可在電極反應(yīng)式一端根據(jù)需要添加H+或OH-或H2O; 5.兩電極反應(yīng)、電池總反應(yīng)的三個方程式,若已知其中兩個,可由方程式的加減得到第三個。 二 原電池工作原理的應(yīng)用 1.依據(jù)原電池原理比較金屬活動性強(qiáng)弱 (1)電子由負(fù)極流向正極,由活潑金屬流向不活潑金屬,而電流方向是由正極流向負(fù)極,二者是相反的。 (2)在原電池中,活潑金屬作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng);不活潑金屬作正極,發(fā)生還原反應(yīng)。 (3)原電池的正極通常具備特定的現(xiàn)象:有氣體生成,或電極質(zhì)量增加或不變等;負(fù)極通常不斷溶解,質(zhì)量減少。 2.根據(jù)原電池原理,把各種氧化還原反應(yīng)設(shè)計成電池 從理論上講,任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng),都可以設(shè)計成原電池。關(guān)鍵是選擇合適的電解質(zhì)溶液和兩個電極。 (1)電解質(zhì)溶液的選擇 電解質(zhì)是使負(fù)極放電的物質(zhì)。因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。但如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋),則左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽離子。如,在銅—鋅—硫酸構(gòu)成的原電池中,負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zn2+的電解質(zhì)溶液中,而正極銅浸泡在含有Cu2+的溶液中。 (2)電極材料的選擇 電池的電極必須導(dǎo)電。電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng),容易失去電子,因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料。正極和負(fù)極之間只有產(chǎn)生電勢差,電子才能定向移動,所以正極和負(fù)極不用同一種材料。一般情況下,兩個電極的構(gòu)成分為4種情況: ①活潑性不同的兩種金屬。例如,鋅銅原電池中,鋅作電池的負(fù)極,銅作電池的正極。 ②金屬和非金屬。例如,鋅錳干電池中,鋅片作電池的負(fù)極,石墨棒作電池的正極。 ③金屬和化合物。例如,鉛蓄電池中,鉛板作電池的負(fù)極,二氧化鉛作電池的正極。 ④惰性電極。例如,氫氧燃料電池中,兩根電極均可用Pt。 三、原電池正負(fù)極判斷的方法 1.由組成原電池的兩極材料判斷 較活潑的金屬為負(fù)極,較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。 2.根據(jù)電流方向或電子流向判斷 外電路中,電流由正極流向負(fù)極,電子由負(fù)極流向正極。 3.根據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動方向判斷 在原電池電解質(zhì)溶液中,陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極。 4.根據(jù)原電池中兩極發(fā)生的反應(yīng)判斷 原電池中,負(fù)極總是發(fā)生氧化反應(yīng),正極總是發(fā)生還原反應(yīng)。若給出一個總方程式,則可根據(jù)化合價升降來判斷。 5.根據(jù)電極質(zhì)量的變化判斷 原電池工作后,某一電極質(zhì)量增加,說明溶液中的陽離子在該電極上放電,該極為正極,活潑性較弱;反之,如果某一電極質(zhì)量減輕,則該電極溶解,為負(fù)極,活潑性較強(qiáng)。 6.根據(jù)電極上有氣泡產(chǎn)生判斷 原電池工作后,如果某一電極上有氣體產(chǎn)生,通常是因?yàn)樵撾姌O發(fā)生了析出H2的反應(yīng),說明該電極為正極,活潑性較弱。 7.根據(jù)某電極(X)附近pH的變化判斷 析氫或吸氧的電極反應(yīng)發(fā)生后,均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大,因而原電池工作后,X極附近的pH增大了,說明X極為正極,金屬活動性較強(qiáng)。 四 電池電極反應(yīng)式的書寫方法 書寫電極反應(yīng)式前,我們應(yīng)首先明確電池的正負(fù)極、電極材料和電解質(zhì)溶液的性質(zhì),對于二次電池還要注意放電或充電的方向。 (1)電極的判斷 對于普通電池,我們通常比較兩個電極的金屬活動性,通常金屬活動性強(qiáng)的電極為電池的負(fù)極,金屬活動性弱的電極或非金屬(通常為石墨)為電池的正極。 對于燃料電池,兩個電極的材料通常相同,所以從電極材料上很難判斷電池的正負(fù)極。判斷電池正負(fù)極的方法,通常是利用電池總反應(yīng)式,含化合價升高元素的反應(yīng)物為電池的負(fù)極反應(yīng)物,此電極為負(fù)極;含化合價降低元素的反應(yīng)物通常為電池的正極反應(yīng)物,此電極為電池的正極。 (2)電極反應(yīng)書寫步驟 例如,鉛蓄電池其總反應(yīng)式為: PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 其電極反應(yīng)式的書寫步驟為:放電時,為原電池原理,總反應(yīng)式中已指明放電方向從左向右的過程,即可逆符號左邊為反應(yīng)物,右邊為生成物。 ①由化合價的升降判斷負(fù)、正極的反應(yīng)物 負(fù)極:Pb 正極: PbO2 ②主產(chǎn)物 負(fù)極:PbSO4 正極:PbSO4 ③由化合價升降確定電子得失的數(shù)目 負(fù)極:-2e- 正極:+2e- ④電極反應(yīng)關(guān)系式 負(fù)極:Pb-2e-?PbSO4 正極:PbO2+2e-?PbSO4 ⑤考慮電解質(zhì)溶液,再利用電荷守恒、質(zhì)量守恒調(diào)整反應(yīng)式 負(fù)極:Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正極:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 充電時,是總反應(yīng)式的逆向過程,氧化劑、還原劑都為PbSO4 分析反應(yīng)過程 陰極(發(fā)生還原反應(yīng)或與外電源負(fù)極相連)反應(yīng)過程:PbSO4 陽極(發(fā)生氧化反應(yīng)或與外電源正極相連)反應(yīng)過程:PbSO4 充電時電極反應(yīng) 陰極:PbSO4+2e-=Pb+SO42- 陽極:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42- 五 電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律(惰性電極) 1.以惰性電極電解電解質(zhì)溶液,分析電解反應(yīng)的一般方法和步驟 (1)分析電解質(zhì)溶液的組成,找出離子,并分為陰、陽兩組。 (2)分別對陰、陽離子排出放電順序,寫出兩極上的電極反應(yīng)式。 (3)合并兩個電極反應(yīng)式,得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 2.反應(yīng)類型 (1)電解水型:含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)溶液的電解。如: 陰極:4H++4e-=2H2↑, 陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑, 總反應(yīng): (2)自身分解型:無氧酸(除HF外)、不活潑金屬的無氧酸鹽(除氟化物外,如HCl 、CuCl2等)溶液的電解。如: 陰極:Cu2++2e-=Cu, 陽極:2Cl--2e-=Cl2↑, (3)放氫生堿型:活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外,如NaCl、MgCl2等)溶液的電解。如: 陰極:2H++2e-=H2↑, 陽極:2Cl--2e-=Cl2↑, (4)放氧生酸型:不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4、AgNO3等)溶液的電解。如: 陰極:2Cu2++4e-=2Cu, 陽極:2H2O-4e-=O2↑+4H+, 六 原電池、電解池和電鍍池的比較 原電池 電解池 電鍍池 定義 將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置 將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué) 能的裝置 應(yīng)用電解原理,在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置 裝置舉例 形成條件 ①活動性不同的兩個電極(連接);②電解質(zhì)溶液(電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng));③形成閉合回路直流電源; ①兩個電極接②兩個電極插入電解質(zhì)溶液;③形成閉合回路電源正極; ①鍍層金屬接 ②電鍍液必須含有鍍層金屬的離子 電極名稱 負(fù)極:較活潑金屬; 正極:較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬) 陽極:與電源正極相連的極; 陰極:與電源負(fù)極相連的極(由外加電源決定) 陽極:鍍層金屬;陰極:鍍件(同電解池) 電極反應(yīng) 負(fù)極:氧化反應(yīng),金屬失電子; 正極:還原反應(yīng),溶液中的陽離子得電子 陽極:氧化反應(yīng),溶液中的陰離子失電子,或電極金屬失電子; 陰極:還原反應(yīng),溶液中的陽離子得電子 陽極:金屬電極失電子; 陰極:電鍍液中陽離子得電子 電子流向 負(fù)極正極 電源負(fù)極陰極 電源正極陽極 電源負(fù)極陰極電源正極陽極 反應(yīng)原理舉例 負(fù)極:Zn-2e-=Zn2+ 正極:2H++2e-=H2↑ 總反應(yīng): Zn+2H+Zn2++H2↑ 陽極:2Cl--2e-=Cl2↑ 陰極:Cu2++2e-=Cu 總反應(yīng): Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑ 陽極:Zn-2e-=Zn2+ 陰極:Zn2++2e-=Zn 溶液中 Zn2+濃度不變 主要應(yīng)用 金屬的電化學(xué)腐蝕分析; 犧牲陽極的陰極保護(hù)法; 制造多種新的化學(xué)電源 電解食鹽水(氯堿工業(yè));電冶金(冶煉Na、Mg、Al);精煉銅 鍍層金屬為鉻、鋅、鎳、銀等,使被保護(hù)的金屬抗腐蝕能力增強(qiáng),增加美觀和表面硬度 實(shí)質(zhì) 使氧化還原反應(yīng)中的電子通過導(dǎo)線定向轉(zhuǎn)移,形成電流 使電流通過電解質(zhì)溶液,而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程 聯(lián)系 (1)同一原電池的正、負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。 (2)同一電解池的陰極、陽極發(fā)生的電極反應(yīng)中得、失電子數(shù)相等。 (3)串聯(lián)電路中的各個電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。上述三種情況下,在寫電極反 應(yīng)式時,得、失電子數(shù)要相等,在計算電解產(chǎn)物的量時,應(yīng)按得、失電子數(shù)相等計算 【考點(diǎn)突破】 考點(diǎn)一 原電池原理及應(yīng)用 例1控制合適的條件,將反應(yīng)2Fe3++2I-=2Fe2++I(xiàn)2設(shè)計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是 ( ) A.反應(yīng)開始時,乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B.反應(yīng)開始時,甲中石墨電極上Fe3+被還原 C.電流計讀數(shù)為零時,反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D.電流計讀數(shù)為零后,在甲中溶入FeCl2固體,乙中石墨電極為負(fù)極 試回答: (1)乙池中若換為Fe電極和FeCl2溶液,則原電池是怎樣工作的? (2)電流計讀數(shù)為零后,若在乙中溶入KI固體,則原電池反應(yīng)能繼續(xù)發(fā)生嗎?若向甲中加入固體Fe呢? 解析 反應(yīng)開始后,乙中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為2I--2e-===I2,為氧化反應(yīng),A說法正確;甲中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為2Fe3++2e-===2Fe2+,F(xiàn)e3+被還原,B正確;電流計讀數(shù)為零時,電極上得到和失去的電子數(shù)相等,反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),C正確;電流計讀數(shù)為零(反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài))后,在甲中溶入FeCl2固體,則平衡向逆反應(yīng)方向移動,I2被還原,乙中的石墨電極為正極,D錯誤。 答案 D (1)原電池反應(yīng)變?yōu)?Fe3++Fe===3Fe2+,乙中Fe作負(fù)極,甲中石墨作正極,電極反應(yīng)分別為Fe-2e-===Fe2+、Fe3++e-===Fe2+。 (2)乙中加入I-后,導(dǎo)致平衡正向移動,原電池按原方向繼續(xù)進(jìn)行;若向甲中加入固體Fe,會消耗Fe3+,同時增大c(Fe2+),導(dǎo)致平衡逆向移動,則乙中石墨電極作正極,電極反應(yīng)為I2+2e-===2I-。 【名師點(diǎn)撥】有關(guān)原電池問題的解題思路 解決原電池問題時,一般的思維程序是:根據(jù)電極材料的活潑性判斷出正、負(fù)極―→電極反應(yīng)的類型(氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)) 變式探究1 銅鋅原電池(如下圖)工作時,下列敘述正確的是 ( ) A.正極反應(yīng)為:Zn-2e-===Zn2+ B.電池反應(yīng)為:Zn+Cu2+===Zn2++Cu C.在外電路中,電子從正極流向負(fù)極 D.鹽橋中的K+移向ZnSO4溶液 解析 銅鋅原電池工作時,負(fù)極反應(yīng)為:Zn-2e-===Zn2+,正極反應(yīng)為:Cu2++2e-===Cu,電池總反應(yīng)為:Zn+Cu2+===Zn2++Cu,故A項(xiàng)錯誤,B項(xiàng)正確。原電池工作時,電子從負(fù)極由外電路流向正極,由于左池陽離子增多、右池陽離子減少,為平衡電荷,則鹽橋中的K+移向CuSO4溶液,而Cl-則移向ZnSO4溶液,故C、D項(xiàng)錯誤。 答案:B 考點(diǎn)二 電解原理及其應(yīng)用 例2Cu2O是一種半導(dǎo)體材料,基于綠色化學(xué)理念設(shè)計的一制取Cu2O的電解池示意圖如下,電解總反應(yīng)為:2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列說法正確的是( ) A.石墨電極上產(chǎn)生氫氣 B.銅電極發(fā)生還原反應(yīng) C.銅電極接直流電源的負(fù)極 D.當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時,有0.1 mol Cu2O生成 解析 由總反應(yīng)知失電子的為Cu,得電子的是H2O中的氫元素。因此Cu極為電解池的陽極,接電源的正極,石墨為陰極,接電源的負(fù)極。當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時,應(yīng)有0.05 mol Cu2O生成。 答案:A 【規(guī)律總結(jié)】 1.電解時電極產(chǎn)物的判斷 (1)陽極產(chǎn)物的判斷 ①如果是活潑電極(金屬活動性順序表Ag以前),則電極材料失電子,電極被溶解,溶液中的陰離子不能失電子; ②如果是惰性電極(Pt、Au、石墨),則要看溶液中陰離子的失電子能力,此時根據(jù)陰離子放電順序加以判斷,常見陰離子放電順序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根。 (2)陰極產(chǎn)物的判斷 直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷,陽離子放電順序與金屬活動性順序相反,其中Ag+>Fe3+>Cu2+>H+。 2.電解池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)式的書寫方法 第一步:先檢查陽極電極材料和確定溶液中的離子種類;第二步:由放電順序確定放電產(chǎn)物和電極反應(yīng);第三步:將電極反應(yīng)相加得總反應(yīng)式。 變式探究2下圖為相互串聯(lián)的甲乙兩個電解池,請回答: (1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置,A極是___,材料是____,電極反應(yīng)為___________________;B極是_________,材料是__________,主要電極反應(yīng)為___________,電解質(zhì)溶液為_____________。 答案 (1)陰極 精銅 Cu2++2e-===Cu 陽極 粗銅 Cu-2e-===Cu2+ CuSO4溶液 (2)Fe (3)4.48 L (4)1 mol/L 14 考點(diǎn)三 金屬的腐蝕與防護(hù) 例3 如圖裝置中,U型管內(nèi)為紅墨水,a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液,各加入生鐵塊,放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是 ( ) A.生鐵塊中的碳是原電池的正極 B.紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋? C.兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe-2e-===Fe2+ D.a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕,b試管中發(fā)生了析氫腐蝕 解析 a、b試管中均發(fā)生鐵的電化學(xué)腐蝕,在食鹽水中的Fe發(fā)生吸氧腐蝕,正極為碳:2H2O+O2+4e-===4OH-,負(fù)極為鐵:2Fe-4e-===2Fe2+,由于吸收O2,a管中氣壓降低;b管中的電解質(zhì)溶液是酸性較強(qiáng)的NH4Cl溶液,故發(fā)生析氫腐蝕,正極:2H++2e-===H2↑,負(fù)極:Fe-2e-===Fe2+,由于放出氫氣,b管中氣壓增大,故U型管中的紅墨水應(yīng)是左高右低,B選項(xiàng)錯誤。 答案:B 【名師點(diǎn)撥】 1.金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬腐蝕的本質(zhì)就是金屬失電子被氧化。金屬腐蝕有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種類型。若金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起腐蝕,則是化學(xué)腐蝕,此類腐蝕無電流產(chǎn)生;若合金或不純金屬接觸到電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池,其中活潑金屬作負(fù)極失去電子被腐蝕,稱為電化學(xué)腐蝕,此類腐蝕伴隨電流產(chǎn)生,且腐蝕速率比化學(xué)腐蝕快。電化學(xué)腐蝕又分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕,水膜酸性較強(qiáng)時發(fā)生析氫腐蝕,水膜酸性很弱或非酸性時發(fā)生吸氧腐蝕。 2.判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 (1)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕(電解原理的防護(hù)>原電池原理的防護(hù))。 (2)對同一種金屬來說,腐蝕的快慢: 強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。 (3)活潑性不同的兩金屬,活潑性差別越大,腐蝕越快。 (4)對同一種電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)溶液濃度越大,腐蝕越快。 變式探究3下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是 ( ) ①純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗?、诋?dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時,鍍層仍能對鐵制品起保 護(hù)作用?、酆]喭鈿みB接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法?、芸蓪⒌叵螺斢弯摴芘c外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕 A.①② B.②③ C.①③ D.①④ 解析 純銀器表面在空氣中易生成硫化物失去光澤;當(dāng)鍍錫鐵制品鍍層破損時,由于鐵比錫活潑,形成原電池時,鐵作原電池的負(fù)極,加快鐵的腐蝕;鋅比鐵活潑,當(dāng)在海輪外殼上連接鋅塊后,鋅失電子而海輪外殼被保護(hù);要采用電解原理保護(hù)金屬,應(yīng)將金屬與電源的負(fù)極相連,即作電解池的陰極。綜合上述分析,可知①、③正確。 答案:C 【高考失分警示】 1.只有氧化還原反應(yīng)才有電子的得失,只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才可能被設(shè)計成原電池如2Fe3++Cu===2Fe2++Cu,非自發(fā)氧化還原反應(yīng)可能被設(shè)計成電解池如Cu+2H2OCu(OH)2+H2↑。 2.無論什么樣的電極材料、電解質(zhì)溶液(或熔融狀態(tài)的電解質(zhì))構(gòu)成原電池,只要是原電池就永遠(yuǎn)遵守電極的規(guī)定:電子流出的電極是負(fù)極,電子流入的電極是正極。 3.在化學(xué)反應(yīng)中,失去電子的反應(yīng)(電子流出的反應(yīng))是氧化反應(yīng),得到電子的反應(yīng)(電子流入的反應(yīng))是還原反應(yīng),所以在原電池中,負(fù)極永遠(yuǎn)發(fā)生氧化反應(yīng),正極永遠(yuǎn)發(fā)生還原反應(yīng)。 4.在電解池中分析陽極上的電極反應(yīng),應(yīng)首先看陽極材料,因?yàn)榛顫婋姌O作陽極會先放電。 5.在原電池中兩種金屬電極的活動性是相對的,即相對活潑的金屬作負(fù)極,而相對不活潑的金屬作正極,在不同的電解質(zhì)溶液中,它們活動性的相對強(qiáng)弱可能會改變。如Mg和Al,在以稀硫酸為電解質(zhì)溶液的原電池中,Mg比Al金屬性強(qiáng),所以Mg作負(fù)極,Al作正極;將電解質(zhì)溶液換為NaOH溶液,由于Mg不能與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng),而Al易與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng),所以在NaOH溶液中Al比Mg活潑,Al作負(fù)極,而Mg作正極。由此可見,在判斷原電池的正負(fù)極時,不僅要比較兩種金屬的金屬活動性,還要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。 【高考真題精解精析】 【xx高考試題】 1.(上海)用電解法提取氯化銅廢液中的銅,方案正確的是 A.用銅片連接電源的正極,另一電極用鉑片 B.用碳棒連接電源的正極,另一電極用銅片 C.用氫氧化鈉溶液吸收陰極產(chǎn)物 D.用帶火星的木條檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物 解析:用電解法提取氯化銅廢液中的銅時,銅必需作陰極,陽極是銅或惰性電極,陰極的反應(yīng)式為:Cu2++2e-=Cu。 答案:B 2.(浙江)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上,一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a) 已被腐蝕而變暗,在液滴外沿棕色鐵銹環(huán)(b),如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是 A.液滴中的Cl―由a區(qū)向b區(qū)遷移 B.液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-4OH- C.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕,生成的Fe2+由a區(qū)向b區(qū)遷移,與b區(qū)的OH―形成Fe(OH)2,進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹 D.若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板,在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液,則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+ 【答案】B 【解析】本題考察電化學(xué)內(nèi)容中金屬吸氧腐蝕的原理的分析。液滴邊緣O2多,在C粒上發(fā)生正極反應(yīng)O2+2H2O+4e-4OH-。液滴下的Fe發(fā)生負(fù)極反應(yīng),F(xiàn)e-2e-Fe2+,為腐蝕區(qū)(a)。A.錯誤。Cl-由b區(qū)向a區(qū)遷移。B.正確。C.錯誤。液滴下的Fe因發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕。D.錯誤。Cu更穩(wěn)定,作正極,反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-。 3.(大綱版)用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時間后,欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài),應(yīng)向溶液中加入適量的. A. CuSO4 B.H2O C. CuO D. CuS045H2O 【解析】從電解反應(yīng)入手,2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,消耗了CuSO4+H2O,復(fù)原則要生成它們,復(fù)原的反應(yīng)是CuO+H2SO4=CuSO4+H2O,故選C 【答案】C 4.(山東)以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅,下列說法正確的是 A.未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池,電鍍過程是該原電池的充電過程 B.因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能,電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系 C.電鍍時保持電流恒定,升高溫度不改變電解反應(yīng)速率 D.鍍鋅層破損后對鐵制品失去保護(hù)作用 【答案】C 【解析】A選項(xiàng)直接用導(dǎo)線連起來構(gòu)成圖(1)所示裝置,是個原電池,是鋅的吸氧腐蝕,而不是鋅置換出鐵或鐵置換出鋅,當(dāng)接上電源時無論鋅或鐵做陽極,都不可能與原來的吸氧腐蝕構(gòu)成可逆電池,更不是原來的充電過程,故A錯誤;B選項(xiàng)電解的電量與電流強(qiáng)度和時間有關(guān):Q=It,只要保持恒定電流,則據(jù)法拉第電解定律可知,通過的電量與析出的鋅成正比,因而B選項(xiàng)錯誤;電解(電鍍)時通常是陰、陽離子分別同時在陽極和陰極放電,放電的速率與電流強(qiáng)度成正比,溫度對離子的放電幾乎無影響(若不是離子就另當(dāng)別論了),故C正確;D選項(xiàng)中鍍鋅鐵我們也稱之為白口鐵,鍍層破損后,構(gòu)成原電池,鋅做活潑做負(fù)極被腐蝕,鐵受保護(hù)(與輪船底的犧牲陽極的陰極保護(hù)法一樣),如果鍍錫鐵(馬口鐵)破損,則由于鐵比錫活潑,則鐵被腐蝕,故D選項(xiàng)表述錯誤。 5.(全國新課標(biāo))鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電時的總反應(yīng)為:Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2 下列有關(guān)該電池的說法不正確的是 A. 電池的電解液為堿性溶液,正極為Ni2O3、負(fù)極為Fe B. 電池放電時,負(fù)極反應(yīng)為Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2 C. 電池充電過程中,陰極附近溶液的pH降低 D. 電池充電時,陽極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O 解析:由放電時的反應(yīng)可以得出鐵做還原劑失去電子,Ni2O3做氧化劑得到電子,因此選項(xiàng)AB均正確;充電可以看作是放電的逆過程,即陰極為原來的負(fù)極,所以電池放電時,負(fù)極反應(yīng)為:Fe+2OH--2e-= Fe(OH)2,所以電池充電過程時陰極反應(yīng)為Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH-,因此電池充電過程中,陰極附近溶液的pH會升高,C不正確;同理分析選項(xiàng)D正確。 答案:C 6.(江蘇)下列說法正確的是 A.一定溫度下,反應(yīng)MgCl2(1)=Mg(1)+ Cl2(g)的 △H>0 △S>0 B.水解反應(yīng)NH4++H2ONH3H2O+H+達(dá)到平衡后,升高溫度平衡逆向移動 C.鉛蓄電池放電時的負(fù)極和充電時的陽極均發(fā)生還原反應(yīng) D.對于反應(yīng)2H2O2=2H2O+O2↑, 加入MnO2或升高溫度都能加快O2的生成速率 【答案】AD 【解析】本題是化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)、電化學(xué)等的簡單綜合題,著力考查學(xué)生對熵變、焓變,水解反應(yīng)、原電池電解池、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素等方面的能力。 A.分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),熵變、焓變都大于零,內(nèi)容來源于選修四化學(xué)方向的判斷。 B.水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),溫度越高越水解,有利于向水解方向移動。 C.鉛蓄電池放電時的負(fù)極失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。 D.升高溫度和加入正催化劑一般都能加快反應(yīng)速率。 7、(廣東)某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計如圖2裝置。下列敘述不正確的是 A、a和b不連接時,鐵片上會有金屬銅析出 B、a和b用導(dǎo)線連接時,銅片上發(fā)生的反應(yīng)為:Cu2++2e-= Cu C、無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色 D、a和b分別連接直流電源正、負(fù)極,電壓足夠大時,Cu2+向銅電極移動 答案:D 解析:此題考查了電化學(xué)知識。分析圖2所示的裝置,由于金屬鐵的活潑性強(qiáng)于銅,當(dāng)a、b不連接時,金屬鐵置換溶液中的銅,鐵片上析出銅,A對;ab用導(dǎo)線連接時,形成原電池,鐵片為負(fù)極,銅片為正極,銅片上發(fā)生反應(yīng):Cu2++2e-= Cu,B對;根據(jù)上述兩選項(xiàng)分析,溶液中的銅離子析出,鐵片溶解生成亞鐵離子,故溶液顏色從藍(lán)色逐漸變成淺綠色,C對;a和b分別連接直流電源正、負(fù)極,電壓足夠大時,Cu2+向鐵電極移動,D錯。 8.(安徽)研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電,在海水中電池總反應(yīng)可表示為:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,下列“水” 電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是: A.正極反應(yīng)式:Ag+Cl--e-=AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子 C.Na+不斷向“水”電池的負(fù)極移動 D. AgCl是還原產(chǎn)物 解析:由電池總反應(yīng)可知銀失去電子被氧化得氧化產(chǎn)物,即銀做負(fù)極,產(chǎn)物AgCl是氧化產(chǎn)物,A、D都不正確;在原電池中陽離子在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以陽離子向電池的正極移動,C錯誤;化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合價是+18/5價,所以每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為(4-18/5)5=2mol,因此選項(xiàng)B正確。 答案:B 9.(北京)結(jié)合下圖判斷,下列敘述正確的是 A.Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護(hù) B. Ⅰ和Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是Fe-2e-=Fe2+ C. Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2+2H2O+4e-=4OH- D. Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液,均有藍(lán)色沉淀 解析:鋅比鐵活潑,裝置Ⅰ中鋅作負(fù)極,方程式為Zn-2e-=Zn2+。鐵作正極,但溶液顯中性,所以發(fā)生鋅的吸氧腐蝕,正極反應(yīng)是O2+2H2O+4e-=4OH-;鐵比銅活潑,裝置Ⅱ中鐵作負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+。銅作正極,但溶液顯酸性,所以正極是溶液中的氫離子得電子,方程式為2H++2e-=H2↑。因?yàn)檠b置Ⅰ中沒有Fe2+生成,所以裝置Ⅰ中加入少量K3Fe(CN)6溶液時,沒有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生。綜上所敘,只有選項(xiàng)A是正確的。 答案:A 10.(福建)研究人員研制出一種鋰水電池,可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料,以LiOH為電解質(zhì),使用時加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是 A.水既是氧化劑又是溶劑 B.放電時正極上有氫氣生成 C.放電時OH-向正極移動 D.總反應(yīng)為: 【答案】C 【解析】根據(jù)題給信息鋰水電池的反應(yīng)方程式為:2Li+2H2O=2LiOH+H2↑,D正確;在反應(yīng)中氫元素化合價降低,因此H2O做氧化劑,同時又起到溶劑的作用,A正確;放電時正極反應(yīng)為:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,B正確;正極周圍聚集大量OH-,因此溶液中的陽離子Li+向正極移動;負(fù)極周圍聚集大量Li+,因此溶液中的陰離子OH-向負(fù)極移動,C錯誤。 11.(江蘇)(12分) Ag2O2是銀鋅堿性電池的正極活性物質(zhì),可通過下列方法制備:在KOH加入適量AgNO3 溶液,生成Ag2O沉淀,保持反應(yīng)溫度為80,邊攪拌邊將一定量K2S2O8溶液緩慢加到上述混合物中,反應(yīng)完全后,過濾、洗滌、真空干燥得到固體樣品。反應(yīng)方程式為2AgNO3+4KOH+K2S2O8 Ag2O2↓+2KNO3+K2SO4+2H2O 回答下列問題: (1)上述制備過程中,檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是 。 (2)銀鋅堿性電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,電池放電時正極的Ag2O2 轉(zhuǎn)化為Ag,負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為 K2Zn(OH)4,寫出該電池反應(yīng)方程式: 。 (3)準(zhǔn)確稱取上述制備的樣品(設(shè)Ag2O2僅含和Ag2O)2.558g,在一定的條件下完全分解為Ag 和O2 ,得到224.0mLO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。計算樣品中Ag2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(計算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位)。 【答案】 (1)取少許最后一次洗滌濾液,滴入1~2滴Ba(NO3)2溶液,若不出現(xiàn)白色渾濁,表示已洗滌完全(取少許最后一次洗滌濾液,滴入1~2滴酚酞溶液,若溶液不顯紅色,表示已洗滌完全) (2)Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O=2K2Zn(OH)4+2Ag (3)n(O2)=224mL/22.4LmL-11000mL L-1=1.00010-2 mol 設(shè)樣品中Ag2O2的物質(zhì)的量為x, Ag2O的物質(zhì)的量量為y 248gmol-1 x + 232 gmol-1 y =2.588 g x+1/2 y =1.00010-2 mol x=9.50010-3 mol y=1.00010-3 mol w(Ag2O2)= =0.91 【解析】本題以銀鋅堿性電池正極活性物質(zhì)Ag2O2制備、制備過程檢驗(yàn)洗洗滌是否完全的實(shí)驗(yàn)方法、電池反應(yīng)、以及成分分析與相關(guān)計算為背景,試圖引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注化學(xué)與社會生活,考查學(xué)生用化學(xué)的思維方式來解決一些現(xiàn)實(shí)生活中的一些具體問題的能力。 12.(江蘇)(14分)氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取與儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 已知: CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=206.2kJmol-1 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=247.4 kJmol-1 2H2S(g)=2H2(g)+S2(g) △H=169.8 kJmol-1 (1)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CO2(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為 。 (2)H2S熱分解制氫時,常向反應(yīng)器中通入一定比例空氣,使部分H2S燃燒,其目的是 。燃燒生成的SO2與H2S進(jìn)一步反應(yīng),生成物在常溫下均非氣體,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。 (3)H2O的熱分解也可得到H2,高溫下水分解體系中主要?dú)怏w的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖11所示。圖中A、B表示的物質(zhì)依次是 。 (4)電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖12(電解池中隔膜僅阻止氣體通過,陰、陽極均為惰性電極)。電解時,陽極的電極反應(yīng)式為 。 (5)Mg2Cu是一種儲氫合金。350℃時,Mg2Cu與H2反應(yīng),生成MgCu2和僅含一種金屬元素的氫化物(其中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077)。Mg2Cu與H2反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 【答案】 (1)CH4(g)+2H2O(g) =CO2(g) +4H2(g) △H=165.0 kJmol-1 (2)為H2S熱分解反應(yīng)提供熱量 2H2S+SO2 =2H2O+3S (或4H2S+2SO2=4H2O+3S2) (3)H、O(或氫原子、氧原子) (4)CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O (5)2Mg2Cu+3H2 MgCu2+3MgH2 【解析】本題以新能源為背景涉及元素化合物性質(zhì)、熱化學(xué)方程式和電極反應(yīng)方程式的書寫、讀圖讀表的綜合題,是以化學(xué)知識具體運(yùn)用的典型試題。 13、(廣東)(15分)由熔鹽電解法獲得粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣,這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去,產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于剛才鍍鋁,工藝流程如下: (注:NaCl熔點(diǎn)為801℃;AlCl3在181℃升華) (1)精煉前,需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂,防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì),相關(guān)的化學(xué)方程式為① 和② (2)將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體,雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有 ;固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上,在熔體表面形成浮渣,浮渣中肯定存在 (3)在用廢堿液處理A的過程中,所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 (4)鍍鋁電解池中,金屬鋁為 極,熔融鹽電鍍中鋁元素和氯元素主要以AlCl4― 和Al2Cl7―形式存在,鋁電極的主要電極反應(yīng)式為 (5)鋼材鍍鋁后,表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕,其原因是 解析:此題綜合考查元素化合物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、離子方程式和電化學(xué)知識。(1)石英砂的主要成分是二氧化硅,鋁和氧化鐵、石英砂反應(yīng)的方程式分別為:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,4Al+3SiO22Al2O3+3Si;(2)粗鋁中含一定量的金屬鈉和氫氣,向坩堝中的粗鋁熔體通入Cl2時,氯氣和氫氣反應(yīng)生成的氯化氫為氣體,鋁和氯氣反應(yīng)生成的氯化鋁(AlCl3在181℃升華為氣體)其存在于氣泡中;固態(tài)雜質(zhì)中含鈉和氯氣反應(yīng)生成的氯化鈉;(3)尾氣的主要成分包括Cl2和HCl,其中氣體A用廢堿液吸收的離子方程式為:2OH—+Cl2=Cl—+ClO—+H2O、H++OH-=H2O;(4)鍍鋁電解池中,鍍層金屬作陽極,故金屬鋁為陽極,其得失電子時造成AlCl4― 和Al2Cl7―相互轉(zhuǎn)化,方程式可表示為:Al—3e—+7AlCl4―=4Al2Cl7―;(5)鍍鋁的鋼材表面有致密的氧化鋁薄膜,該薄膜隔絕鋼材與空氣中的O2、CO2和H2O等接觸,阻止電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕發(fā)生。 答案:(1)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,4Al+3SiO22Al2O3+3Si;(2)HCl、AlCl3,NaCl;(3)2OH—+Cl2=Cl—+ClO—+H2O,H++OH-=H2O;(4)陽,Al—3e—+7AlCl4―=4Al2Cl7―;(5)致密的氧化鋁薄膜隔絕鋼材與空氣中的O2、CO2和H2O等接觸,使電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕不能發(fā)生。 14.(北京)(14分) 氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如下圖所示: (1)溶液A的溶質(zhì)是 ; (2)電解飽和食鹽水的離子方程式是 ; (3)電解時用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2~3,用化學(xué)平衡移動原理解釋鹽酸的作用 ; (4)電解所用的鹽水需精制。去除有影響的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-[c(SO42-)>c(Ca2+)]。 精致流程如下(淡鹽水和溶液A來電解池): ①鹽泥a除泥沙外,還含有的物質(zhì)是 。 ②過程Ⅰ中將NH4+轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是 ③BaSO4的溶解度比BaCO3的小,過程Ⅱ中除去的離子有 ④經(jīng)過程Ⅲ處理,要求鹽水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5mg /L,若鹽水b中NaClO的含量是7.45 mg /L ,則處理10m3 鹽水b ,至多添加10% Na2SO3溶液 kg(溶液體積變化忽略不計)。 解析:(1)電解時在電極的作用下,溶液中的陽離子向陰極作定向運(yùn)動,陰離子向陽極作定向運(yùn)動,所以電解飽和食鹽水時Na+和H+向陰極運(yùn)動并放電,但H+比Na+易得電子,所以H+首先放電,方程式為2H++2e-=H2↑。由于H+是水電離出的,所以隨著H+的不斷放電,就破壞了陰極周圍水的電離平衡,OH-的濃度就逐漸增大,因此溶液A的溶質(zhì)是NaOH。由于Cl-比OH-易失電子,所以在陽極上CI-首先放電,方程式為2Cl--2e-=Cl2↑。因此電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。 (2)見解析(1) (3)由于陽極上生成氯氣,而氯氣可溶于水,并發(fā)生下列反應(yīng)Cl2+H2OHCl+HClO,根據(jù)平衡移動原理可知增大鹽酸的濃度可使平衡向逆反應(yīng)方向移動,減少氯氣在水中的溶解,有利于氯氣的溢出。 (4)由于溶液中含有Mg2+,所以用溶液A(即NaOH)調(diào)節(jié)溶液的pH時,會產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀,即鹽泥a中還含有Mg(OH)2;淡鹽水中含有氯氣,氯氣具有強(qiáng)氧化性,可將NH4+氧化為N2,而氯氣被還原成Cl-,方程式為2NH4++3Cl2+8OH-=8H2O+6Cl-+N2↑;沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動,一般說來,溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。由于BaSO4的溶解度比BaCO3的小,所以加入BaCO3后,溶液中的SO42-就結(jié)合Ba2+生成更難溶的BaSO4沉淀,同時溶液中還存在Ca2+而CaCO3也屬于難溶性物質(zhì),因此還會生成CaCO3沉淀;NaClO具有強(qiáng)氧化性,可將Na2SO3氧化成Na2SO4,方程式為Na2SO3+NaClO=Na2SO4+NaCl。10m3 鹽水b中含NaClO的物質(zhì)的量為,由方程式可知消耗Na2SO3的質(zhì)量為1mol126g/mol=126g。若設(shè)需要10% Na2SO3溶液的質(zhì)量為X,則有,解得x=1760g,即至多添加10% Na2SO3溶液1.76kg。 答案:(1)NaOH (2)2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ (3)氯氣與水反應(yīng):Cl2+H2OHCl+HClO,增大HCl的濃度可使平衡逆向移動,減少氯氣在水中的溶解,有利于氯氣的溢出。 (4)①M(fèi)g(OH)2 ②2NH4++3Cl2+8OH-=8H2O+6Cl-+N2↑ ③SO42-、Ca2+ ④1.76 15.(四川)(14分) 開發(fā)氫能是實(shí)現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的需要。硫鐵礦(FeS2)燃燒產(chǎn)生的SO2通過下列碘循環(huán)工藝過程既能制H2SO4,又能制H2。 請回答下列問題: (1)已知1 g FeS2完全燃燒放出7.1 kJ熱量,F(xiàn)eS2燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________。 (2)該循環(huán)工藝過程的總反應(yīng)方程式為_____________。 (3)用化學(xué)平衡移動的原理分析,在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H2的目的是____________。 (4)用吸收H2后的稀土儲氫合金作為電池負(fù)極材料(用MH)表示),NiO(OH)作為電池正極材料,KOH溶液作為電解質(zhì)溶液,可制得高容量,長壽命的鎳氫電池。電池充放電時的總反應(yīng)為: NiO(OH)+MHNi(OH)2+M ①電池放電時,負(fù)極的電極反應(yīng)式為____________。 ②充電完成時,Ni(OH)2全部轉(zhuǎn)化為NiO(OH)。若繼續(xù)充電將在一個電極產(chǎn)生O2,O2擴(kuò)散到另一個電極發(fā)生電極反應(yīng)被消耗,從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸,此時,陰極的電極反應(yīng)式為______________ 【解析】(1)反應(yīng)方程式:4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2,標(biāo)出各物質(zhì)的聚集狀態(tài);在反應(yīng)中4 mol FeS2的質(zhì)量為m(FeS2)=4 mol120 gmol-1=480 g,放熱Q=480 g7.1 kJ/g=3408 kJ,對應(yīng)的熱化學(xué)方程式為: 4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g) DH=-3408 kJmol-1。 (2)在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng):SO2+I(xiàn)2+2H2O=2HI+H2SO4,在膜反應(yīng)器中的反應(yīng)為:2HII2+H2,將兩個方程式相加得:SO2+2H2O=H2SO4+H2。 (3)在膜分離器中發(fā)生反應(yīng):2HII2+H2,將H2分離出來有利于平衡向右移動,利于I2和H2的生成。 (4)①負(fù)極反應(yīng)物MH失去電子,生成的H+在堿性條件下生成H2O,電解反應(yīng)式為:MH-e-+OH-=H2O+M。 ②O2與MH發(fā)生反應(yīng),生成H2O和M,電極反應(yīng)式為:4MH+O2+4e-=2H2O+4M。 .【答案】(1)4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g) DH=-3408 kJmol-1 (2)SO2+2H2O=H2SO4+H2 (3)促使平衡向右移動,有利于碘和氫氣的生成 (4)①M(fèi)H-e-+OH-=H2O+M ②4MH+O2+4e-=2H2O+4M 16.(四川)(15分)甲、乙、丙、丁、戊為原子序數(shù)依次增大的短周期元素。甲、丙處于同一主族,丙、丁、戊處于同一周期,戊原子的最外層電子數(shù)是甲、乙、丙原子最外層電子數(shù)之和。甲、乙組成的成見氣體X能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán);戊的單質(zhì)與X反應(yīng)能生成乙的單質(zhì),同時生成兩種溶于水均呈酸性的化合物Y和Z,0.1 mol/L的Y溶液pH>1;丁的單質(zhì)既能與丙元素最高價氧化物的水化物的溶液反應(yīng)生成鹽L也能與Z的水溶液反應(yīng)生成鹽;丙、戊可組成化合物M。 請回答下列問題: ⑴戊離子的結(jié)構(gòu)示意圖為_______。 ⑵寫出乙的單質(zhì)的電子式:_______。 ⑶戊的單質(zhì)與X反應(yīng)生成的Y和Z的物質(zhì)的量之比為2:4,反應(yīng)中被氧化的物質(zhì)與被還原的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為________。 ⑷寫出少量Z的稀溶液滴入過量L的稀溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_________。 ⑸按右圖電解M的飽和溶液,寫出該電解池中發(fā)生反應(yīng)的總反應(yīng)方程式:_______。將充分電解后所得溶液逐滴加入到酚酞試液中,觀察到得現(xiàn)象是__________。 【解析】甲、乙組成的常見氣體X能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán),則X是NH3,甲是H,乙是N。甲、丙處于同一主族,并且丙的原子序數(shù)大于N,則丙是Na。根據(jù)戊原子的最外層電子數(shù)是甲、乙、丙原子的最外層電子數(shù)之和,則戊原子最外層電子數(shù)=1+1+5=7,則戊是Cl。戊的單質(zhì)是Cl2,與NH3反應(yīng)生成乙的單質(zhì)N2和NH4Cl、HCl;并且0.1 molL-1的Y溶液的pH>1,則Y是NH4Cl,Z是HCl。 丁的單質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng),也能與HCl水溶液反應(yīng),則丁是Na,生成的鹽L是NaAlO2。丙、戊組成的化合物M為NaCl。 (1)Cl-的結(jié)構(gòu)示意圖為:。(2)乙單質(zhì)N2的電子式為: (3)NH3與Cl2反應(yīng)的化學(xué)方程式:4NH3+3Cl2=N2+2NH4Cl+4HCl,在反應(yīng)中氨氣做還原劑,氯氣做氧化劑,被氧化的物質(zhì)與被還原的物質(zhì)之比為:2:3。 (4)將少量的鹽酸滴入過量NaAlO2溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:AlO2- +H++H2O=Al(OH)3↓。 (5)按右圖電解飽和氯化鈉溶液,反應(yīng)的方程式為:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。電解后得到NaOH溶液,滴入酚酞溶液中,觀察到溶液變紅。 【答案】(1) (2) (3)2:3 ⑷AlO2- +H++H2O=Al(OH)3↓ (5)2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ 酚酞溶液溶液變紅 17.(天津)(14分)工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72—和CrO42—,它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的傷害,必須進(jìn)行處理。常用的處理方法有兩種。 方法1:還原沉淀法 該法的工藝流程為 其中第①步存在平衡:2CrO42—(黃色)+2H+Cr2O72—(橙色)+H2O (1)若平衡體系的pH=2,則溶液顯 色. (2)能說明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是 。 a.Cr2O72—和CrO42—的濃度相同 b.2v (Cr2O72—) =v (CrO42—) c.溶液的顏色不變 (3)第②步中,還原1mol Cr2O72—離子,需要________mol的FeSO47H2O。 (4)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH—(aq) 常溫下,Cr(OH)3的溶度積Ksp=c(Cr3+)c3(OH—)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH應(yīng)調(diào)至 。 方法2:電解法 該法用Fe做電極電解含Cr2O72—的酸性廢水,隨著電解進(jìn)行,在陰極附近溶液pH升高,產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。 (5)用Fe做電極的原因?yàn)? 。 (6)在陰極附近溶液pH升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋) 。 溶液中同時生成的沉淀還有 。 解析:(1)pH=2說明溶液顯酸性,平衡向正反應(yīng)方向移動,Cr2O72—的濃度會增大,所以溶液顯橙色; (2)在一定條件下的可逆反應(yīng)里,當(dāng)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度不再改變時,該可逆反應(yīng)就到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài),因此選項(xiàng)a不正確;在任何情況下Cr2O72—和CrO42—的反應(yīng)速率之比總是滿足1:2,因此選項(xiàng)b也不正確;溶液顏色不再改變,這說明Cr2O72—和CrO42—的濃度不再發(fā)生改變,因此可以說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),c正確。 (3)Cr2O72—中Cr的化合價是+6價,所以1mol Cr2O72—被還原轉(zhuǎn)移2(6-3)=6mol電子;Fe2+被氧化生成Fe3+,轉(zhuǎn)移1個電子,因此根據(jù)得失電子守恒可知需要FeSO47H2O的物質(zhì)的量為6mol; (4)由溶度積常數(shù)的表達(dá)式Ksp=c(C- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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