年度北京高三期末电化学专题及答案.docx
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2017-2018学年高三二轮复习电化学专题汇编
一、基础题:
考点:
电极判断、导电微粒移动方向、电极方程式书写、电解的应用、金属的腐蚀和防护、电子守恒的相关计算
1.(2018昌平期末.1)下列古今的技术应用中,其工作原理不涉及氧化还原反应的是
A.甲烷燃料电池
B.燃气灶
C.转轮排字
D.铁的冶炼
2.(2018海淀期末.3)右图所示为锌铜原电池。
下列叙述中,正确的是
A.盐桥的作用是传导离子
B.外电路电子由铜片流向锌片
C.锌片上的电极反应式为Zn2++2e-Zn
D.外电路中有0.2mol电子通过时,铜片表面增重约3.2g
3.(2018丰台期末.10)锂-空气电池由于具有较高的比能量而成为未来电动汽车的希望。
其原理模型如图所示,下列说法不正确的是
A.可以用LiOH溶液做电解质溶液 B.锂既是负极材料又是负极反应物
C.正极反应为2Li++O2+2e-Li2O2 D.正极采用多孔碳材料是为了更好的吸附空气
阴极(石墨)
阳极(石墨)
(含少量B)
4.(2018海淀期末.11)电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如下图所示。
下列说法中,不正确的是
A.阴极产生的物质A是H2
B.溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移
C.阳极OH﹣放电,H+浓度增大,CO32-转化为HCO3-
D.物质B是NaCl,其作用是增强溶液导电性
5.(2018石景山期末.10).科学工作者研发了一种SUNCAT的系统,借助锂循环可持续合成氨,其原理如下图所示。
下列说法不正确的是
A.过程Ⅰ得到的Li3N中N元素为-3价
B.过程Ⅱ生成W的反应:
Li3N+3H2O===3LiOH+NH3↑
C.过程Ⅲ中能量转化的形式:
化学能转变为电能
D.过程Ⅲ涉及到反应:
4OH¯-4e-===O2↑+2H2O
6.(2018丰台期末.13)可从铅蓄电池中回收铅,实现铅的再生。
在工艺中得到含Na2PbCl4的电解液,电解Na2PbCl4溶液后生成Pb,如图所示。
下列说法不正确的是
A.阳极区会有气泡冒出,产生O2
B.一段时间后,阳极附近pH明显增大
C.阴极的电极反应方程式为PbCl42−+2e−Pb+4Cl-
D.Na2PbCl4浓度下降后可在阴极区加入PbO,实现电解液的继续使用
7.(2018海淀期末.1)下列说法不正确的是
A.加热鸡蛋、肉类,可使其中的蛋白质变性
B.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]用于净水是因为它有氧化性
C.将海水中钢闸门连接电源负极可防止其被腐蚀
D.碳酸氢钠、氢氧化铝可用于治疗胃酸过多
8.(2018朝阳期末.4)全世界每年因生锈损失的钢铁,约占世界年产量的十分之一。
一种钢铁锈蚀原理示意图如右,下列说法不正确的是
A.缺氧区:
Fe-2e-===Fe2+
B.富氧区:
O2+2H2O+4e-===4OH-
C.Fe失去的电子通过电解质溶液传递给O2
D.隔绝氧气或电解质溶液均可有效防止铁生锈
9.(2018东城期末.9)下列实验装置正确且能达到实验目的的是
A
B
C
D
实验目的
检验溴乙烷的消去产物
检验碳与浓H2SO4反应的产物中含CO2
验证铁的析氢腐蚀
验证牺牲阳极的阴极保护法
实验装置
10.(2017海淀一模.10)实验室模拟工业制备高纯铁。
用惰性电极电解FeSO4溶液制备高纯铁的原理如下图所示。
下列说法不正确的是
A.阴极主要发生反应:
Fe2++2e-===Fe
B.向阳极附近滴加KSCN溶液,溶液变红
电解
C.电解一段时间后,阴极附近pH减小
D.电解法制备高纯铁总反应:
3Fe2+===Fe+2Fe3+
11.(2017丰台二模.11)混合动力汽车(HEV)中使用了镍氢电池,其工作原理如图所示:
其中M为储氢合金,MH为吸附了氢原子的储氢合金,KOH溶液作电解液。
关于镍氢电池,下列说法不正确的是
A.充电时,阴极附近pH降低B.电动机工作时溶液中OH-向甲移动
C.放电时正极反应式为:
NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
D.电极总反应式为:
MH+NiOOHM+Ni(OH)2
12.(2018西城期末.17)制备烧碱和硫酸。
用下图所示装置,以惰性电极进行电解,ab、cd均为离子交换膜。
则阳极区制备的溶液是________,阴极的电极反应式是________。
13.(2018西城期末.19)甲醇是重要的化工原料,发展前景广阔。
(1)利用甲醇可制成微生物燃料电池(利用微生物将化学能直接转化成电能的装置)。
如上右图
某微生物燃料电池装置如右图所示:
A极是________极(填“正”或“负”),其电极反应式是________
___________________________________。
14.(2018昌平期末.17)(3)As2S3和HNO3反应如下:
As2S3+10H++10NO3-==2H3AsO4+3S+10NO2↑+2H2O,将该反应设计成原电池,则NO2应该在__(填“正极”或“负极”)附近逸出,该极的电极反应式是______________。
15.(2017海淀一模.26)反应III,在经CO2饱和处理的KHCO3电解液中,电解活化CO2制备乙醇的原理如下图所示。
阴极的电极反应式是________________________。
16.(2016北京高考.26)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO3-)已成为环境修复研究的热点之一。
(1)Fe还原水体中NO3-的反应原理如右图所示。
①作负极的物质是。
②正极的电极反应式是。
(2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定NO3-的去除率和pH,结果如下:
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3—的去除率
接近100%
<50%
24小时pH
接近中性
接近中性
铁的最终物质形态
pH=4.5时,NO3-的去除率低。
其原因是。
17.(2016海淀期末.16)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含SO2快速启动,其装置示意图如下:
质子的流动方向为(“从A到B”或“从B到A”)。
负极的电极反应式为。
18.(2018东城期末.17)从废旧液晶显示器的主材ITO(主要成分是含铟、锡的氧化物)回收铟和锡,流程示意图如下。
资料:
物质
铟(In)
锡(Sn)
周期表位置
第五周期、第IIIA族
第五周期、第IVA族
颜色、状态
银白色固体
银白色固体
与冷酸作用
缓慢反应
缓慢反应
与强碱溶液
不反应
反应
(1)下图是模拟精炼铟的装置图,请在方框中填写相应的物质。
19.(2018昌平期末.18)碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池,其构造如图1所示。
放电时总反应为Zn+2H2O+2MnO2Zn(OH)2+2MnOOH,从废旧碱性锌锰电池中回收Zn和MnO2的工艺如图2所示:
图1碱性锌锰电池构造
回答下列问题:
(1)碱性锌锰电池中,锌粉、MnO2、KOH的作用分别是(每空只选1个)_______、______、______。
a.正极反应物b.正极材料c.负极反应物d.负极材料e.电子导体f.离子导体
(2)“电解”时,阳极的电极反应式为_________________________________________。
二、拔高题:
类型一:
提供新情境、运用新信息的题型
1.(2018朝阳期末.10)微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品,图1为其工作原理,图2为废水中Cr2O72-离子浓度与去除率的关系。
下列说法不正确的是
图1图2
A.M为电源负极,有机物被氧化B.电池工作时,N极附近溶液pH增大
C.处理1molCr2O72-时有6molH+从交换膜左侧向右侧迁移
D.Cr2O72-离子浓度较大时,可能会造成还原菌失活
2.(2017西城二模.12)工业酸性废水中的Cr2O72-可转化为Cr3+除去,实验室用电解法模拟该过程,结果如下表所示(实验开始时溶液体积为50mL,Cr2O72-的起始浓度、电压、电解时间均相同)。
下列说法中,不正确的是
实验
①
②
③
电解条件
阴、阳极均为石墨
阴、阳极均为石墨,
滴加1mL浓硫酸
阴极为石墨,阳极为铁,滴加1mL浓硫酸
Cr2O72-的去除率/%
0.922
12.7
57.3
A.对比实验①②可知,降低pH可以提高Cr2O72-的去除率
B.实验②中,Cr2O72-在阴极放电的电极反应式是Cr2O72-+6e-+14H+==2Cr3++7H2O
C.实验③中,Cr2O72-去除率提高的原因是Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O
D.实验③中,理论上电路中每通过6mol电子,则有1molCr2O72-被还原
3.(2018东城期末.18)
(2)用二氧化碳合成低密度聚乙烯(LDPE)。
以纳米二氧化钛膜为工作电极,常温常压电解CO2,可制得LDPE,该电极反应可能的机理如下图所示。
①过程Ⅰ~Ⅲ中碳元素均发生________反应(填“氧化”或“还原”)。
②CO2转化为LDPE的电极反应式是(补充完整并配平)
2nCO2+□________+□________=+□________。
③工业上生产1.4×104kg的LDPE,理论上需要标准状况下CO2的体积是______L。
4.(2018东城期末.19)某小组研究Na2S溶液与KMnO4溶液反应,探究过程如下。
实验序号
Ⅰ
Ⅱ
实验过程
实验现象
紫色变浅(pH<1),生成棕褐色沉淀(MnO2)
溶液呈淡黄色(pH≈8),生成浅粉色沉淀(MnS)
资料:
ⅰ.MnO4-在强酸性条件下被还原为Mn2+,在近中性条件下被还原为MnO2。
ⅱ.单质硫可溶于硫化钠溶液,溶液呈淡黄色。
同学们经讨论后,设计了如下实验,证实该条件下MnO4-的确可以将S2–氧化成SO42-。
a.右侧烧杯中的溶液是____________________________________。
b.连通后电流计指针偏转,一段时间后,________________________(填操作和现象)。
5.(2017丰台一模.28)某小组为探究Cu的化学性质及溶液环境对反应的影响,设计并完成了下列实验。
对于铜与0.1mol/LKMnO4溶液在碱性环境下的反应提出如下假设:
假设Ⅰ:
0.1mol/LKMnO4溶液在碱性环境下不能将铜氧化;
假设Ⅱ:
0.1mol/LKMnO4溶液在碱性环境下与铜反应较慢。
MnO4
2-
设计实验验证:
将铜丝紧密缠绕在碳棒上放入碱性的溶液A中,溶液很快由紫红色变为深绿色()
一段时间后,溶液变为浅蓝绿色,试管底部出现棕褐色粉末(MnO2)。
①反应加快的原因是发生了电化学腐蚀,其正极发生的电极反应式为:
。
②通过上述实验得出结论。
6.(2015北京高考.26)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其
中HCO3-占95%,利用右图所示装置可从海水中提取CO2。
①结合方程式简述提取CO2的原理:
。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。
处
理至合格的方法是。
类型二:
通过控制或改变条件来控制或改变氧化还原反应的综合题
1.(2018朝阳期末.14)高铁酸钠(Na2FeO4)是具有紫色光泽的粉末,是一种高效绿色强氧化剂,碱性条件下稳定,可用于废水和生活用水的处理。
实验室以石墨和铁钉为电极,以不同浓度的NaOH溶液为电解质溶液,控制一定电压电解制备高铁酸钠,电解装置和现象如下:
c(NaOH)
阴极现象
阳极现象
1mol·L-1
产生无色气体
产生无色气体,10min内溶液颜色无明显变化
10mol·L-1
产生大量无色气体
产生大量无色气体,3min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加深
15mol·L-1
产生大量无色气体
产生大量无色气体,1min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加深
下列说法不正确的是
A.a为铁钉,b为石墨B.阴极主要发生反应:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.高浓度的NaOH溶液,有利于发生Fe-6e-+8OH-===FeO42-+4H2O
D.制备Na2FeO4时,若用饱和NaCl溶液,可有效避免阳极产生气体
2.(2018朝阳期末.18)某实验小组研究溶液中AgNO3和Na2S的反应。
实验
试剂
现象
试管
滴管
AgNO3溶液
(pH=4)
Na2S溶液(pH=9)
出现黑色沉淀
(3)实验小组同学认为AgNO3溶液具有氧化性,在一定条件下能够氧化Na2S,设计实验进行研究(实验装置如右图所示),测得电压为a(a>0)。
对AgNO3溶液中氧化S2-的物质进行推测:
假设1:
0.1mol/L的AgNO3溶液中Ag+氧化了S2-;
假设2:
0.1mol/L的AgNO3溶液中NO3-氧化了S2-。
利用右图装置继续研究(已知:
电压大小反映了物质氧化还原性强弱的差异;物质氧化性与还原性强弱差异越大,电压越大)。
①将0.1mol/L的AgNO3溶液替换为_____________溶液,记录电压为b(b>0)。
②上述实验证实了氧化S2-的物质中一定包含Ag+,其证据是______________________________。
实验结论:
AgNO3溶液与Na2S溶液的反应类型与反应条件有关。
3.(2018海淀期末.17)电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染,其中所含的Cr(VI)是主要污染物,可采用多种方法处理将其除去。
查阅资料可知:
①在酸性环境下,Cr(VI)通常以Cr2O72-的形式存在,Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+
②Cr2O72-的氧化能力强于CrO42-
③常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:
阳离子
Fe3+
Fe2+
Cr3+
开始沉淀的pH
1.9
7.0
4.3
沉淀完全的pH
3.2
9.0
5.6
I.腐蚀电池法
(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭,利用原电池原理还原Cr(VI)。
下列关于焦炭的说法正确的是________(填字母序号)。
a.作原电池的正极
b.在反应中作还原剂
c.表面可能有气泡产生
II.电解还原法
向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体,以Fe为电极电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。
装置如右图所示。
(2)A极连接电源的________极,A极上的电极反应式是________________________________。
(3)电解开始时,B极上主要发生的电极反应为2H++2e-=H2↑,此外还有少量Cr2O72-在B极上直接放电,该反应的电极反应式为________________________________________。
(4)电解过程中,溶液的pH不同时,通电时间(t)与溶液中Cr元素去除率的关系如右图所示。
①由图知,电解还原法应采取的最佳pH范围为________。
a.2~4 b.4~6 c.6~10
②解释曲线I和曲线IV去除率低的原因:
________________________________________________
_______________________________________________________________________________________。
4.(2017西城一模.28)某化学小组研究盐酸被氧化的条件,进行如下实验。
研究盐酸被MnO2氧化。
实验
操作
现象
I
常温下将MnO2和12mol·L-1浓盐酸混合
溶液呈浅棕色,略有刺激性气味
II
将I中混合物过滤,加热滤液
生成大量黄绿色气体
III
加热MnO2和4mol·L-1稀盐酸混合物
无明显现象
III中无明显现象的原因,可能是c(H+)或c(Cl-)较低,设计实验IV进行探究:
用下图1装置(a、b均为石墨电极)进行实验V:
ⅰ.K闭合时,指针向左偏转
ⅱ.向右管中滴加浓H2SO4至c(H+)≥7mol·L-1,指针偏转幅度变化不大
ⅲ.再向左管中滴加浓H2SO4至c(H+)≥7mol·L-1,指针向左偏转幅度增大
将ⅰ和ⅱ、ⅲ作对比,得出的结论是________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________。
图一图二
5.(2017海淀一模.28)为探究溶液酸性增强对Na2SO3溶液还原性或铬(VI)盐溶液氧化性的影响,该同学
利用上图装置继续实验(已知电压大小反映了物质氧化还原性强弱的差异;物质氧化性与还原性强弱差异越大,电压越大)。
a.K闭合时,电压为x。
b.向U型管左侧溶液中滴加硫酸至pH=2后,电压增大了y。
c.继续向U型管右侧溶液中滴加硫酸后,无气体逸出,电压几乎不变。
①上述实验说明:
___________________________________________________________________________。
②有同学认为:
随溶液酸性增强,溶液中O2的氧化性增强也会使电
压增大。
利用右图装置选择合适试剂进行实验,结果表明O2的存在不影响上述结论。
该实验方案是________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________,测得电压增大了z(z 6.(2017东城一模.28)资料显示“O2的氧化性随溶液pH的增大逐渐减弱”。 为进一步探究KI与O2的反应,用上表中的装置继续进行实验: 小烧杯中的液体 现象(5小时后) ⑤2mLpH=8.5混有KOH的1mol/LKI溶液+5滴淀粉 溶液才略变蓝 ⑥2mLpH=10混有KOH的1mol/LKI溶液+5滴淀粉 无明显变化 Ⅰ.对于实验⑥的现象,甲同学提出猜想“pH=10时O2不能氧化I—”,设计了下列装置进行实验,验证猜想。 ⅰ.烧杯a中的溶液为_______________________________。 ⅱ.实验结果表明,此猜想不成立。 支持该结论的实验现象是: 通入O2后,________________ _____________________________________________________________________________。 Ⅱ.乙同学向pH=10的KOH溶液(含淀粉)中滴加碘水,溶液先变蓝后迅速褪色,经检测褪色后的溶液中含有IO3-,褪色的原因是(用离子方程式表示)_________________________。 7(2017北京高考.28)某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。 (1)向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。 针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是___________________(用离子方程式表示)。 对Fe3+产生的原因作出如下假设: 假设a: 可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+; 假设b: 空气中存在O2,由于________(用离子方程式表示),可产生Fe3+; 假设c: 酸性溶液中NO3-具有氧化性,可产生Fe3+; 假设d: 根据_______现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。 (2)下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。 实验Ⅱ可证实假设d成立。 实验Ⅰ: 向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3min时溶液呈浅红色,30min后溶液几乎无色。 实验Ⅱ: 装置如图。 其中甲溶液是________,操作及现象是________________。 8.(2015北京高考.28)为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,某同学通过改变浓度研究“2Fe3++2I-2Fe2++I2”反应中的Fe3+和Fe2+的相互转化,实验如下: (1)根据氧化还原反应的规律,该同学推测i中Fe2+向Fe3+转化的原因: 外加Ag+使c(I-)降低,导致I-的还 原性弱于Fe2+。 用上右图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。 ①K闭合时,指针向右偏转,b作极。 ②指针归零(反应达到平衡)后,向U型管左管中滴加0.01mol/LAgNO3溶液。 产生的现象证实了其推测。 该现象是。 (2)按照该原理,该同学用上右图装置进行实验,证实了ii中Fe2+向Fe3+转化的原因。 ①转化原因是。 ②与 (1)实验对比,不同的操作是。 实验I中,还原性: I->Fe2+;而实验II中,还原性: Fe2+>I-。 将 (1)和 (2)作对比,得出的结论是。 类型三: 竞争反应(多个氧化剂和还原剂)类型综合题 1.(2017西城一模.27)以黄铜矿(主要成分二硫化亚铁铜CuFeS2)为原料,用Fe2(SO4)3溶液作浸取
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