高考真题化学解析分类汇编专题09 电化学.docx
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高考真题化学解析分类汇编专题09电化学
2014年普通高等学校招生全国统一考试化学试
题分类汇编
专题九离子反应(离子方程式、离子共存及离子检验)
1.(2014·浙江理综化学卷,T11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。
NiMH中的M表示储氢金属或合金。
该电池在充电过程中的总反应方程式是:
Ni(OH)2+M=NiOOH+MH。
已知:
6NiOOH+NH3+H2O+OH-=6Ni(OH)2+NO2-
下列说法正确的是
A.NiMH电池放电过程中,正极的电极反应式为:
NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-B.充电过程中OH-离子从阳极向阴极迁移
C.充电过程中阴极的电极反应式:
H2O+M+e-=MH+OH-,H2O中的H被M还原
D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液
【答案】A
【解析】NiMH电池放电过程中,NiOOH和H2O得到电子,故正极的电极反应式为:
NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-,A正确;充电过程中阴离子向阳极移动,OH-离子从阴极向阳极迁移,B错误;充电过程中阴极的电极反应式:
H2O+M+e-=MH+OH-,H2O中的一个H原子得到电子被M还原,C错误;根据已知NiMH可以和氨水反应,故不能用于氨水作为电解质溶液,D错误。
2.(2014·天津理综化学卷,T6)已知:
锂离子电池的总反应为
LixC+Li1-xCoO2
C+LiCoO2
锂硫电池的总反应2Li+SLi2S
有关上述两种电池说法正确的是( )
A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移
B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应
C.理论上两种电池的比能量相同
D.下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
【答案】B
【解析】A、电池工作时,阳离子(Li+)向正极迁移,A项错误;B、锂硫电池充电时,锂电极上发生Li+得电子生成Li的还原反应,B项正确;C、两种电池负极材料不同,故理论上两种电池的比能量不相同,C项错误;D、根据电池总反应知,生成碳的反应是氧化反应,因此碳电极作电池的负极,而锂硫电池中单质锂作电池的负极,给电池充电时,电池负极应接电源负极,即锂硫电池的锂电极应与锂离子电池的碳电极相连,D项错误。
3.(2014·上海单科化学卷,T12)如右图,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中,下列分析正确的是
A.K1闭合,铁棒上发生的反应为2H++2e→H2↑
B.K1闭合,石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C.K2闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法
D.K2闭合,电路中通过0.002NA个电子时,两极共产生0.001mol气体
【答案】B
【解析】A、K1闭合时,该装置构成了Fe—C—NaCl溶液的原电池,铁作负极,发生氧化反应,电极反应是2Fe—4e—=2Fe2+,A错误;B、C棒作正极,发生的电极反应式2H2O+O2+4e—=4OH—,故石墨棒周围溶液pH逐渐升高,B正确;C、K2闭合时,该装置构成了Fe—C—外加电源的电解池,C作阳极,Fe作阴极而不被腐蚀,该方法称为外加电流的阴极保护法,C错误;D、K2闭合时,阳极的电极反应式是2Cl——2e—=Cl2↑,阴极的电极反应式2H++2e—=H2↑,所以当电路中通过0.002NA个(相当于0.002mol)电子时,生成H2和Cl2的物质的量均为0.001mol,则两极共产生0.002mol气体,D错误。
[来源:
学_科_网]
4.(2014·全国大纲版理综化学卷,T9)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。
下列有关说法不正确的是
A.放电时正极反应为:
NiOOH+H2O+e-→Ni(OH)2+OH-
B.电池的电解液可为KOH溶液
C.充电时负极反应为:
MH+OH-→M+H2O+e-
D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高
【答案】C
【解析】镍氢电池中主要为KOH作电解液,充电时,阳极反应:
Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-,阴极反应:
M+H2O+e-=MH+OH-,总反应为M+Ni(OH)2=MH+NiOOH;放电时,正极:
NiOOH+H2O+e-→Ni(OH)2+OH-,负极:
MH+OH-→M+H2O+e-,总反应为MH+NiOOH=M+Ni(OH)2。
以上各式中M为金属合金,MH为吸附了氢原子的储氢合金。
A、放电时,正极:
NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-,故A正确;B、为了防止MH被氢离子氧化,镍氢电池中电解液为碱性溶液,主要为KOH作电解液,故B正确;C、充电式,负极作阴极,阴极反应为M+H2O+e-=MH+OH-,故C错误;D、M为储氢合金,MH为吸附了氢原子的储氢合金,储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高,故D正确;
5.(2014·全国理综II化学卷,T12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。
下列叙述错误的是
A.a为电池的正极
B.电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi
C.放电时,a极锂的化合价发生变化
D.放电时,溶液中的Li+从b向a迁移
【答案】C
【解析】根据题给装置图判断,电极b是原电池的负极,电极反应式为Li-e-=Li+,电极a是原电池的正极,电极反应为LiMn2O4+xLi+xe-=Li1-xMn2O4。
A、综上所述,a是原电池的正极,A正确;B、根据正负极的电极反应可知,电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi,B正确;C、放电时,a极锰的化合价发生变化,Li的化合价没有变化,C错误;D、放电时,溶液中的Li+从b向a迁移,D正确。
6、(2014·海南单科化学卷,T20-
)(6分)下列有关叙述正确的是
A.碱性锌锰电池中,MnO2是催化剂
B.银锌纽扣电池工作时,Ag2O被还原为Ag
C.放电时,铅酸蓄电池中硫酸浓度不断增大
D.电镀时,待镀的金属制品表面发生还
原反应
【答案】BD(6分)
【解析】A、由碱性锌锰电池的总反应:
Zn+2MnO2+2H2O═2MnOOH+Zn(OH)2,可知正极MnO2得电子被还原,A错误;B、银锌纽扣电池由锌粉作负极、氧化银作正极和氢氧化钾溶液构成.电池工作时的反应原理为:
Zn+Ag2O+H2O═Zn(OH)2+2Ag,电池工作过程中,正极上氧化银得电子发生还原反应,生成Ag,B正确;C、铅酸蓄电池放电时,发生的反应是PbO2+Pb+2H2SO4
2PbSO4+2H2O,硫酸不断
的消耗,浓度不断减小,C错误;D、电镀时,待镀的金属制品作阴极,在阴极上发生还原反应,D正确。
7、(2014·海南单科化学卷,T3)以石墨为电极,电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉),下列说法错误的是
A、阴极附近溶液呈红色B、阴极逸出气体
C、阳极附近溶液呈蓝色D、溶液的PH变小
【答案】D
【解析】以石墨为电极,电解KI溶液,发生的反应为2KI+2H2O
2KOH+H2↑+I2(类似于电解饱和食盐水),阴极产物是H2和KOH,阳极产物是I2。
由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉,所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝),阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性),ABC正确;由于电解产物有KOH生成,所以溶液的PH逐渐增大,D错误。
8.(2014·广东理综化学卷,T11)某同学组装了图4所示的电化学装置,电极ⅠAl,其它均为Cu,则
A.电流方向:
电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
B.电极Ⅰ发生还原反应
C.电极Ⅱ逐渐溶解
D.电极Ⅲ的电极反应:
Cu2++2e- = Cu
【答案】A
【解析】注意左边两个烧杯形成双桶原电池,最右边烧杯是电镀池。
各电极名称依次是Ⅰ(负极)Ⅱ(正极)Ⅲ(阳极)Ⅳ(阴极)。
A项:
电子从Ⅰ经A流向Ⅳ,电流方向相反,故A正确。
B项:
Al铝是金属失电子,还原剂发生氧化反应。
C项:
Ⅱ极上有铜析出。
D项:
Ⅲ阳极铜溶解,Ⅳ阴析铜析出。
9.(2014·福建理综化学卷,T11)某原电池装置如右图所示,电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。
下列说法正确的是
A.正极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-
B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子
【答案】D.
【解析】正极反应为氯气得电子与银离子变成氯化银沉淀,A错误;放电时交换膜右侧不会出现大量沉淀,B错误;氯化钠代替盐酸,电池总反应不变,C错误;当电路中转移0.01mole时,左侧溶液中减少0.02mol离子,D正确。
10.(2014·北京理综化学卷,T8)下列电池工作时,O2在正极放电的是()
A.锌锰电池
B.氢燃料电池
C.铅蓄电池
D.镍镉电池
【答案】B
【解析】A、锌锰电池,Zn是负极,二氧化锰是正极,所以正极放电的物质时二氧化锰,A错误;B、氢氧燃料电池中,通入氢气的一极为电源的负极,发生氧化反应,通入氧气的一极为原电池的正极,电子由负极经外电路流向正极,正确;C、铅蓄电池负极为Pb,正极为PbO2放电;D、镍镉电池负极为Ni,正极为氧化铬放电。
11.(2014·北京理综化学卷,T9)下列解释事实的方程式不正确的是()
A.测0.1mol/L氨水的pH为11:
NH3·H2O
NH4++OH-
B.将Na块放入水中,放出气体:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
C.用CuCl2溶液做导电实验,灯泡发光:
CuCl2
Cu2++2Cl-
D.Al片溶于NaOH溶液中,产生气体:
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
【答案】C
【解析】A、0.1mol/L氨水的pH为11,说明一水合氨属于弱电解质,存在电离平衡,A正确;B、Na的化学性质很活泼,能从水中置换出氢气,发生的反应为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,B正确;C、CuCl2溶液做导电实验的原因是:
CuCl2在水溶液中能电离出自由移动的Cu2+和Cl-,电离属于自发进行的过程,不需要外界条件,C错误;D、Al的性质很特殊,能和强碱溶液发生反应,反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,D正确。
12.(2014·安徽理综化学卷,T28)(14分)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。
从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。
图1
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/g
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
36.0
③
0.2
2.0
90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。
时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向;此时,碳粉表面发生了(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式为
___________________________。
图2图3
(3)该小组对图2中的0~
时压强变大的原因提出如下假设。
请你完成假设二:
假设一:
发生析氢腐蚀产生气体;
假设二:
;
......
(4)为验证假设一,某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。
请你再设计一种方案验证假设一,写出实验步骤和结论。
【答案】(14分)
(1)
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/g
②
2.0
③
碳粉含量的影响
(2)吸氧
还原
2H2O+O2+4
=4OH—(或4H++O2+4
=2H2O)
(3)放热反应,温度升高
(4)
实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)
①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)
②通入氩气排净瓶内空气;
③滴入醋酸溶液,同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化,检验Fe2+等)。
如果瓶内压强增大,假设一成立。
否则假设一不成立。
(本题属于开放性试题,合理答案均给分)
【解析】
(1)探究外界因素对化学反应速率的影响,一般采取控制变量法,即每次只能改变一个变量,所以实验②中铁的量不能发生变化,即质量为2.0g;实验③和实验①相比,只有碳粉的质量发生了变化,所以实验③室探究碳粉的质量对化学反应
速率的影响;
(2)因为压强的大小与气体的物质的量成正比,从所给的图像可看出,气体的量开始增加,后来逐渐减小,故
~
发生了吸氧腐蚀;原电池装置中,活泼金属(Fe)做负极,不活泼的C作正极,正极发生还原反应,电极反应式为2H2O+O2+4
=4OH—或4H++O2+4
=2H2O;
(3)从体积的影响因素着手,温度升高,体积增大;
(4)基于假设一可知,产生氢气,发生了哪些变化,具体参考答案。
13.(2014·北京理综化学卷,T28)(15分)用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液,通过控制电压电解得以再生。
某同学使用石墨电极,在不同电压(x)下电解pH=1的0.1mol/L的FeCl2溶液,研究废液再生机理。
记录如下(a、b、c代表电压数值):
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
I
x≥a
电极附近出现黄色,有气泡产生
有Fe3+、有Cl2
II
a>x≥b
电极附近出现黄色,无气泡产生
有Fe3+、无Cl2
III[来源:
Z。
xx。
k.Com]
b>x>0
无明显变化
无Fe3+、无Cl2
(1)用KSCN检验出Fe3+的现象是_______________________。
(2)I中,Fe3+产生的原因可能是Cl—在阳极放电,生成的Cl2将Fe2+氧化。
写出有关反应:
____________________________________________________。
(3)由II推测,Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电,原因是Fe2+具有_________性。
(4)II中虽未检验出Cl2,但Cl—在阳极是否放电仍需进一步验证。
电解pH=1的NaCl溶液做对照实验,记录如下:
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
IV
a>x≥c
无明显变化
有Cl2
V
c>x≥b
无明显变化
无Cl2
①NaCl的浓度是_________mol/L
②IV中检测Cl2的实验方法______________________________________________。
③与II对比,得出的结论(写出两点):
_________________
____________________________。
【答案】(15分)
(1)溶液变红
(2)2Cl—-2e—=Cl2↑Cl2+2Fe2+=2Cl—+2Fe3+
(3)还原
(4)①0.2②取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉KI试纸上,试纸变蓝③通过控制电压,证实了产生Fe3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了Fe2+先于Cl-放电
【解析】
(1)在电解池中,氯离子在阳极放电:
2Cl--
2e-=Cl2↑,生成的Cl2能够与溶液中的Fe2+发生氧化还原反应:
Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+。
(2)阳极产物没有氯气,二价铁离子具有还原性,也可能是二价铁离子失电子变为三价铁离子,体现了其还原性。
(3)①根据对照试验,则需要Cl-浓度等于原FeCl2溶液中Cl-的浓度:
0.1mol/L×2=0.2mol/L;②用湿润的淀粉碘化钾试纸来检验有无氯气,若试纸变蓝,说明有氯气生成;③与Ⅱ对比,电压较大时有Cl2产生,说明电压较大时Cl-放电;电压较小时没有Cl2产生,说明在电压较小的时候,Cl-没有放电,即Fe2+放电变为Fe3+,故放电顺序:
Fe2+>Cl-。
14.(2014·北京理综化学卷,T26)NH3经一系列反应可以得到HNO3,如下图所示。
(1)I中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是_____________________。
(2)II中,2NO(g)+O2
2NO2(g)。
在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(P1、P2)下温度变化的曲线(如右图)。
①比较P1、P2的大小关系:
________________。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是________________。
(3)III中,将NO2(
)转化为N2O4(
),再制备浓硝酸。
①已知:
2NO2(
)
N2O4(
)△H1
2NO2(
)
N2O4(
)△H2
下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)_______________。
ABC
②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是_________________。
(4)IV中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如右图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是_____________,说明理由:
________________。
【答案】(14分)
(1)4NH3+5O2
4NO+6H2O
(2)①p1 (3)①A②2N2O4+O2+2H2O=4HNO3 (4)NH3根据反应8NO+7H2O 4NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多 【解析】 (1)NH3和O2在催化剂作用下发生氧化还原反应,产物是NO和H2O,所以反应的方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O; (2)①由2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)可知该反应为气体体积减小的反应,温度相同,增大压强,平衡正向移动,NO的平衡转化率增大,根据图示和坐标含义,判断p1 (3)①降低温度,NO2(g)转变为N2O4(l),则ΔH2<0,反应物能量高于生成物能量,C错误;N2O4(g)转变为N2O4(l)需要放出热量,所以NO2(g)转变为N2O4(g)比NO2(g)转变为N2O4(l)放出的热量少,B错误,所以正确的图示为A;②N2O4、O2和H2O反应生成硝酸的反应方程式为2N2O4+O2+2H2O===4HNO3。 (4)根据工作原理装置图,可以确定阳极为NO失去电子转变为NO ,阴极NO转变为NH ,根据电极反应书写电极反应式为: 阳极: NO-3e-+2H2O===NO +4H+ 阴极: NO+5e-+6H+===NH +H2O 然后根据得失电子守恒,硝酸根离子物质的量比铵根离子物质的量多,所以需要向溶液中加入的物质为NH3(即8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3)。 15.(2014·福建理综化学卷,T24)(15分)铁及其化合物与生产、生活关系密切。 (1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 ①该电化腐蚀称为。 ②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是(填字母)。 (2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下: ①步骤 若温度过高,将导致硝酸分解。 硝酸分解的化学方程式为。 ②步骤 中发生反应: 4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为。 ③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是(任写一项)。 (3)已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。 ①t℃时,反应达到平衡时n(CO): n(CO2)=。 ②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。 此时FeO(s)转化率为50%,则x=。 【答案】(15分) (1)①吸氧腐蚀②B (2)①4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O②4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)3+NH4NO3+3H2O ③氮氧化物排放少(或其他合理答案) (3)①4: 1②0.05 【解析】 (1)由图看出,在海水中,该电化腐蚀属于吸氧腐蚀,在ABCD四个区域中,生成铁锈最多是B区,能接触到氧气。 (2)浓硝酸分解的化学方程式为4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O,硝酸氧化废铁皮中铁的化学方程式为4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)3+NH4NO3+3H2O,生产过程中体现绿色思想的是整个过程中氮氧化物排放减少。 根据反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g),平衡常数K为0.25,因为固体的浓度为1,则反应达到平衡时n(CO): n(CO2)=4: 1,若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。 此时FeO(s)转化率为率为50%, FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) 起始0.02x00 变化0.010.010.010.01 平衡时0.01x-0.010.010.01 根据平衡常数K=0.25得: ,解得x=0.05。 16.(2014·广东理综化学卷,T32)16分)石墨在材料领域有重要应用,某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质,设计的提纯与综合利用工艺如下: (注: SiCl4的沸点为57.6℃,金属氯化物的沸点均高于150℃) (1)向反应器中通入Cl2前,需通一段时间N2,主要目的是_________________。 (2)高温反应后,石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物,气体I中的碳氧化物主要为________________________,由气体II中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_________________。 (3)步骤①为: 搅拌、________、所得溶液IV中的阴离子有____________。 (4)由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为_____________,100kg初级石墨最多可获得V的质量为___________kg。 (5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐,完成图19防腐示意图,并作相应标注。 【答案】(16分) (1)排出空气,作为保护气,防止石墨被空气中的氧气氧化而损耗(1分)。 (2)CO(1分),SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O(2分) (3)过滤(1分)。 Cl—、AlO2—、OH—(3分)。 [来源: Z§xx§k.Com] (4)AlO2—+CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO—+Al(OH)3↓+CH3CH2OH(3分),7.8Kg(2分) (5) (3分) 【解析】 (1)开始前反应器中存在氧气,那么在加热的条件下,石墨与氧气发生反应,所以在反应前必须排净反应器中的氧气,故通入N2的目的就是排出空
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