模块四 几种重要的金属电化学Word下载.docx
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BC
例2:
将一定量Mg.Al合金溶于1mol·
L-1的HCl溶液中,进而向所得溶液中滴加1mol·
L-1的NaOH溶液,产生沉淀的物质的量(n)与滴加的NaOH溶液(mL)体积的图示如下。
下列分析的结论中正确的是()
A.溶解“一定量Mg、Al合金”的HCl溶液的体积为80mL
B.欲给出a的取值范围尚缺少一个条件
C.无法认定Mg、Al合金中n(Mg)/n(Al)的最大值
D.无法给出实验中产生H2的物质的量
根据图象和铝的有关性质知当加入的NaOH从80mL到90mL时Al(OH)3溶解,故可知Al的物质的量为n(Al)=1mol/L×
(90mL-80mL)×
10-3L/mol=0.01mol,当沉淀达到最大值时溶液中溶质只有NaCl,故盐酸的量为80mL;
与金属铝反应的盐酸的物质的量为0.03mol,故金属镁的物质的量为0<n(Mg)≤0.025mol,Mg、Al合金中n(Mg)/n(Al)的最大值为2.5;
a的取值范围是0≤a≤50mL。
答案:
AD
例3:
向含1molKAl(SO4)2的溶液中,滴加Ba(OH)2溶液.请分别以沉淀物质的量n(mol)、沉淀质量m(g)对Ba(OH)2的物质的量x(mol)作图.
KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-Ba(OH)2=Ba2++2OH-
Al3+
Al(OH)3
AlO2-SO42-
BaSO4
1o当加入Ba(OH)21.5mol时
沉淀物质的量总质量
Al(OH)31.0mol78g
生成
BaSO41.5mol349.5g
沉淀总量2.5mol427.5g
2o当加入Ba(OH)22mol时
Al(OH)3已完全溶解
BaSO42mol总质量466g
图象如下:
【常见误区】
1.在无机推断中常忽视镁的一些特殊性质。
如镁和CO2发生置换反应、镁可以和氮气反应生成氮化镁,氮化镁和水反应生成沉淀和气体。
2.特别注意在无机框图推断中铝及其化合物的两性及铝三角的转化。
3.了解合金的组成和合金中物理性质的变化。
4.氧化镁、氧化铝都是常见的耐火材料,注意它们的用途。
【基础演练】
1.近年来,科学家试图探索利用铝粉作为新能源的可能性。
假如铝作为一种普遍使用的新
型能源被开发利用,下列关于其有利因素的说法中,肯定不成立的是()
A.铝矿资源比较丰富
B.铝燃烧时热值高
C.铝质轻,有利于运输和贮存
D.用电解法冶炼铝的工业技术是铝作为新能源的重要基础
2.某溶液中加入铝片有氢气产生,则该溶液中一定能大量共存的离子组是()
A.Cl―NO3―Ba2+Fe3+B.SO42―S2―Al3+Mg2+
C.Na+K+SO42―Cl―D.NH4+Ba2+Cl―HCO3―
3.等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中,各加等质量
的铝,生成氢气的体积比为5︰6,则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是()
A.甲、乙中都是铝过量B.甲中铝过量、乙中碱过量
C.甲中酸过量、乙中铝过量D.甲中酸过量、乙中碱过量
4.把一块铁铝合金溶于足量的盐酸中,通入足量的氯气,再加入过量的NaOH溶液,过滤,
把滤渣充分灼烧,得到的固体残留物恰好是原来合金质量的一半,则此合金中,铁、铝
的质量之比为()
A.7∶13B.13∶7C.1∶1D.7∶3
5.铝、铍(Be)及其化合物具有相似的化学性质,如其氯化物分子内键型相同,故其氯化物晶体的熔点都较低。
已知反应:
BeCl2+Na2BeO2+2H2O=2NaCl+2Be(OH)2↓能完全进行,则下列推断正确的是()
A.Na2BeO2溶液的pH>
7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO
B.BeCl2溶液的pH<
7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物可能是BeO
C.Be(OH)2既能溶于盐酸,又能溶于NaOH溶液
D.BeCl2水溶液的导电性强,故BeCl2是离子化合物
6.将Na2O2逐渐加入到含有Mg2+、Al3+、NH4+的混合液中并微热,产生沉淀和气体的物质的量(mol)与加入的Na2O2物质的量(mol)的关系如图所示,则原溶液中的Mg2+、Al3+、NH4+物质的量分别为()
A.2mol、3mol、8mol
B.3mol、2mol、8mol
C.2mol、3mol、4mol
D.3mol、2mol、4mol
7.下图中,A.C是工业上用途很广的两种重要化工原料,B为日常生活中常见的金属,H、
G是正四面体结构的非极性分子,H是一种重要的能源,J是一种耐高温材料,K是由两
种常见元素组成的化合物(图中部分反应物或生成物没有列出)。
请按要求回答:
(1)写出B的化学式_______________,G的电子式_________________。
(2)反应①的离子方程式为_______________________________________。
(3)反应②进行的条件是___________________,_____________________。
(4)反应③的化学方程式为________________________________________。
8.按图装置进行如下实验,请用你所学知识完成下题:
先关闭K,使A中反应进行,加热玻璃管C,可观察到C管中发生耀眼白光,产生白烟,管壁上附有淡黄色物质。
实验完成后将C管中固体全部加入盐酸中,有臭鸡蛋气味的气体生成。
(1)C中的Mg应放在不锈钢垫片上而不能直接接触管壁,因为
。
(2)停止实验时,先打开K,再停止滴加浓硫酸并熄灭酒精灯,橡胶气胆B在实验中的作用是。
(3)C中全部反应产物有、、(填化学式)。
9.在50mLbmol·
L—1A1C13溶液中加入50mLamol·
L—1NaOH溶液。
试问:
(1)当a≤3b时生成Al(OH)3沉淀的物质的量为。
(2)当a,b满足什么条件时,无沉淀生成?
(3)当a,b满足什么条件时,先有沉淀生成后沉淀部分溶解。
参考答案:
1.D2.C3.B4.A5.BC6.D
7.
(1)Al
(2)Al3++3AlO2—+6H2O==4Al(OH)3↓
(3)光照,过量Cl2(4)Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4↑
8.
(1)加热条件下,Mg与玻璃中的SiO2反应腐蚀玻璃
(2)防止C降温时因C中气体
压强减小而引起D中溶液的倒吸(3)MgOMgSS
9.
第二节铁和铁的化合物金属的冶炼
1.了解铁的原子结构和周期表中的位置
2.掌握铁及其重要化合物的性质和用途
3.以Fe2+和Fe3+的相互转变为例,了解变价金属元素的氧化还原性
铁的原子结构和周期表中的位置,铁及其重要化合物的性质和用途,Fe3+、Fe2+的相互转化及Fe3+的检验。
Fe3+的氧化性和Fe2+的还原性。
铁的化合物性质,Fe3离子的检验和铁三角知识是每年必考,特别在无机框图中是重要的题眼。
冶炼金属常用以下几种方法:
①以C或CO、H2作还原剂还原②电解法③热分解法④铝热反应,现冶炼下列金属:
Al、Mg、Cu、Hg、Mn,试标明适宜的冶炼方法:
Al;
Mg;
Cu;
Hg;
Mn。
解析:
首先要搞清各种不同的冶炼方法使用于制备哪些金属?
对于热还原法来说,它适用于制备中等活泼性的金属;
电解法适用于制备活泼金属;
热分解法适用于制备不活泼金属;
铝热反应法适用于制备中等活泼且熔点较高的金属。
因此,Al、Mg的冶炼方法通常用电解法;
Cu采用热还原法;
Hg采用热分解法;
Mn可采用热还原法也可采用铝热反应。
答:
Al②Mg②Cu①Hg③Mn①或④
例2:
在铁与铜的混合物中,加入一定量的稀硝酸,充分反应后剩余金属m1g,再向其中加入一定量的稀硫酸,充分振荡后,剩余金属m2g,则m1与m2之间的关系是()
A.m1一定大于m2B.m1可能m2
C.m1一定等于m2D.m1可能大于m2
铁和铜的混合物与一定量的硝酸反应,当金属剩余时,硝酸耗尽,但生成物中有硝酸亚铁或硝酸铜或这两种物质的混合物。
若再向其中加入稀硫酸,则继续发生如下反应:
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O或:
3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O,Fe+4H++NO3-=Fe2++NO↑+2H2O。
使金属质量减少。
所以m1一定大于m2。
A
例3:
将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进烧杯内,在下列情况下,指出有哪些阳离子(不考虑阴离子)或金属单质同时存在,填在空白处:
(1)反应完毕后,铁粉有剩余.反应后溶液中一定含有___________阳离子;
一定没有_______阳离子;
固体干燥后,其中一定含有______和________.
(2)反应完毕后,铜有剩余,铁粉无剩余.反应后溶液中一定含有______阳离子,溶液中可能含有______阳离子,溶液中一定不含______阳离子.
(3)反应完毕后,溶液中含有Fe3+,则溶液中一定还含有________阳离子;
有无固体存在?
_________.
因为还原性Fe>
Cu,氧化性FeCl3>
CuCl2,故发生反应的顺序应为:
Fe+2FeCl3=3FeCl2,Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2,Fe+CuCl2=Cu+FeCl2。
(1)反应完毕后,铁粉有剩余,溶液中一定含有Fe2+,一定没有Cu2+和Fe3+.剩余固体中一定是Fe和Cu.
(2)反应完毕后,铜有剩余,铁粉无剩余,故溶液中一定含有Fe2+,可能含有Cu2+,
一定不含Fe3+.
(3)反应完毕后,溶液中含有Fe3+,则溶液中一定还含有Fe2+、Cu2+,无固体剩余.
1.不熟悉铁在周期表中的位置。
注意Ⅷ的书写
2.不熟悉铁三角之间的转化关系。
它是计算和无机推断的重要组成。
3.特别注意铁在常温下和浓硝酸、浓硫酸钝化。
1.下列物质不能只用一步化合反应制取的()
A.Fe(NO3)2B.Fe(OH)3C.NH4ClD.H2SiO3
2.下列有关金属冶炼的说法中,不正确的是()
A.用电解熔融三氧化二铝的方法得到活泼金属铝
B.直接利用热分解法加热铁矿石炼铁
C.用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬
D.利用热分解法直接加热HgO得到金属Hg
3.类推的思维方法在化学学习与研究中常会产生错误的结论,因此,类推的结论最终要经
过实践的检验才能决定其正确与否。
以下几种类推结论中,正确的有()
A.Fe3O4可以写成FeO·
Fe2O3,Pb3O4也可以写成PbO·
Pb2O3
B.不能用电解AlCl3制取金属铝,也不能用电解MgCl2来制取金属镁
C.Fe和S直接化合不能得到Fe2S3,Cu和S直接化合也不能得到CuS
D.FeS可以和稀硫酸反应制取硫化氢气体,FeS也可以和稀HNO3反应制取硫化氢气体
4.向含有NH4+、Mg2+、Fe2+和Al3+的溶液中加入足量Na2O2微热并搅拌后,再加入过量稀
盐酸,溶液中大量减少的离子是()
A.NH4+B.NH4+、Fe2+C.Al3+、Mg2+D.Al3+
5.向某晶体的水溶液中加入Fe2+的溶液后,无明显变化,当滴加几滴溴水后,混合液出现
血红色。
那么,由此得出下列的结论错误的是()
A.该晶体中一定含有SCN-B.Fe3+的氧化性比Br2的氧化性强
C.Fe2+被Br2氧化为Fe3+D.Fe2+与SCN-不能形成血红色的化合物
6.铁粉和铜粉的均匀混合物,平均分成四等份,分别加入同浓度的稀硝酸,充分反应,在
标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有NO):
编号
①
②
③
④
稀硝酸体积/mL
100
200
300
400
剩余金属/g
18.0
9.6
NO体积/mL
2240
4480
6720
V
下列计算结果正确的是()
A.硝酸的浓度为4mol/LB.①中溶解了5.6gFe
C.②中溶解了9.6gCuD.④中V=8960
7.某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验,并利用产物进一步制
取FeCl3·
6H2O晶体。
(图中夹持及尾气处理装置均已略去)
(1)装置B中发生反应的化学方程式是____________________________________。
(2)装置E中的现象是_______________________________________。
(3)停止反应,待B管冷却后,取其中的固体,加入过量稀盐酸充分反应,过滤。
简述检验滤液中Fe3+的操作方法_________________________________________。
(4)该小组学生利用上述滤液制取FeCl3·
6H2O晶体,设计流程如下:
①步骤I中通入Cl2的作用是______________________________________________。
②步骤II从FeCl3稀溶液中得到FeCl3·
6H2O晶体的主要操作包括:
_____________________________________________________________________。
③该流程中需保持盐酸过量,主要原因是(结合离子方程式简要说明)
____________________________________________________________________。
8.某固体X由两种常见元素组成,其中金属元素与另一非金属元素的质量之比为14∶1。
在一定条件下X可发生下列转化,有的反应标出全部产物,有的反应标出部分产物。
P
为混合气体,R是无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体,E是密度最小的常见气体。
常温下B为液体,C为红褐色沉淀,M为常见金属单质。
请填空:
(1)X的化学式为
(2)从不引入杂质的角度考虑,N可以选择下列物质中的(填序号)。
A.KMnO4B.HNO3C.H2O2D.Cl2
(3)写出反应D~G的离子方程式:
(4)写出反应B+M的化学方程式:
9.为测定一种复合氧化物型的磁性粉末材料的组成,称取12.52g样品,将其全部溶于过量
稀硝酸后,配成100mL溶液。
取其一半,加入过量K2SO4溶液,生成白色沉淀,经过滤、
洗涤、烘干后得4.66g固体。
在余下的50mL溶液中加入少许KSCN溶液,显红色;
如
果加入过量NaOH溶液,则生成红褐色沉淀,将沉淀过滤、洗涤、灼烧后得3.20g固体。
(1)计算磁性材料粉末中氧元素的质量百分含量。
(2)确定该材料的化学式。
10.往2LFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中加入30g纯铁粉,待反应完全后,得到26g固体不溶物.在滤液中加入2L0.25mol/L的BaCl2溶液,恰好使溶液中的SO42-完全沉淀。
求原混合液中CuSO4和Fe2(SO4)3的物质的量浓度.
1.D2.B3.C4.B5.B6.AD
7.
(1)3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2
(2)黑色CuO变为红色(3)取待测样滴加KSCN,
看是否呈现血红色(4)①将Fe2+彻底氧化为Fe3+②蒸发浓缩冷却结晶
③Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,保持盐酸过量可抑制该水解
8.
(1)Fe3C
(2)CD(3)Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2+
(4)3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2↑
9.
(1)钡的质量为5.48g,铁4.48g,氧为20.45%
(2)原子个数比为Ba∶Fe∶O=1∶2∶4,化学式为BaFe2O4(BaO·
Fe2O3)
10.c[Fe2(SO4)3]=0.05mol/Lc[CuSO4]=0.10mol/L
第三节原电池原理及应用
1.理解原电池原理、构成条件
2.掌握电极判断、电极反应及电极方程式的书写
3.了解化学电源
4.了解化学腐蚀和电化学腐蚀及一般防腐蚀的方法
本节的命题落点:
原电池工作原理及构成条件。
电极判断、电极反应和电池反应方程式的书写。
常见化学电源。
化学腐蚀和电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。
电化学是氧化还原反应知识的应用,围绕新型电池的命题是高考化学的命题方向。
航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。
氢-氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应方程式均可表示为:
2H2+O2=2H2O。
酸式氢-氧燃料电池中的电解质是酸,其负极反应为:
2H2-4e-=4H+,则其正极反应为_________________;
碱式氢-氧燃料电池中的电解质是碱,其正极反应为:
O2+2H2O+4e-=4OH-,则其负极反应为_________________________。
原电池正极发生还原反应:
O2+2H2O+4e-=4OH-,在酸性溶液中:
4OH-+4H+=4H2O,故正极反应为:
O2+4H++4e-=2H2O;
在原电池负极发生氧化反应:
2H2-4e-=4H+,在碱性溶液中:
4H++4OH-=4H2O,故负极反应为:
2H2+4OH-―4e-=4H2O。
由此可知,在书写电极反应时要注意电解质参与电极反应。
为了探究金属腐蚀的条件和速率,某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置内,并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间,下列对实验结束时现象的描述不正确的是()
A.实验结束时,装置Ⅰ左侧的液面一定会下降
B.实验结束时,装置Ⅰ一定比装置Ⅱ左侧液面低
C.实验结束时,装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D.实验结束时,装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
这是一道原电池原理应用于金属腐蚀的选择题,主要考查的是如何分析铁钉所处的环境,对铁钉的腐蚀起到促进还是保护作用,同时考查了盐酸具有挥发性,浓硫酸具有吸水性等知识点。
装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中,被侵蚀而释放出H2,使左侧液面下降右铡液面上升;
装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中,所不同的是悬挂铁氧体的金属丝由铁丝换成了铜丝,由于Fe比Cu活泼,在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的被侵蚀而放出更多的H2,使左铡液面下降更多,右铡液面上升得更多;
装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝,但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性,使铁钉处于一种较为干燥的空气中,因而在短时间内几乎没有被侵蚀。
B
一种新燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;
电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。
下列对该燃料说法正确的是
A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极
B.电池的总反应是:
2C4H10+13O2→8CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为:
O2+4e-=2O2-
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:
C4H10+26e-+13O2=4CO2+5H2O
该燃料电池利用丁烷,氧气的反应:
2C4H10+13O2=8CO2+10H2O依据原电池反应规律:
还原剂C4H10在负极被氧化,所以D错误;
氧化剂O2在正极被还原O2+4e-=2O2-。
电子由负极流出沿外电路流入正极,所以负极正阴离子(O2-)向负极移动。
所以A错误。
例4:
有关右图装置的叙述不正确的是()。
A.这是一个原电池装置
B.该装置中Pt为正极,电极反应为:
O2+2H2O+4e-=4OH-
C.该装置中Fe为阴极,电极反应为:
Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2
D.溶液中会出现红褐色的沉淀。
铁和铂两种活动性不同的金属,放在电解质溶液NaOH溶液中,组成原电池,A正确;
通入O2,发生类似于吸氧腐蚀的变化。
Fe作负极,电极反应为:
Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2,Pt为正极,电极反应为:
O2+2H2O+4e-4OH-,所以B正确C不正确;
Fe(OH)2会和空气中的O2继续反应生成Fe(OH)3:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,出现白色沉淀变为灰绿色最终变成红褐色的现象,所以D正确。
C
例5:
(06江苏高考)锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压高的特性。
锂离子电池放电时的电极反应式为
负极反应:
C6Li-xe-===C6Li1-x+xLi+(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料)
正极反应:
Li1-xMO2+xLi++xe-===LiMO2(LiM
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