2013年高考化学大题冲关滚动练电化学原理综合应用题

大题冲关滚动练之六——电化学原理综合应用题1．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)下列相关说法正确的是________(填序号)。A．通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用C．除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料D．近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为2Ni(OH)2＋Cd(OH)2充电放电Cd＋2NiO(OH)＋2H2O已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是________(填序号)。A．以上反应是可逆反应B．反应环境为碱性C．电池放电时Cd作负极D．该电池是一种二次电池(3)在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。①a电极是电源的________极；②若该电池为飞行员提供了360kg的水，则电路中通过了________mol电子。2．金属铜不溶于稀硫酸，可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。现将一定量的铜片加入到100mL稀硫酸和硫酸铁的混合液中，铜片完全溶解(不考虑盐的水解及溶液体积的变化)。(1)写出铜溶解于上述混合液的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若铜完全溶解时，溶液中的Fe3＋、Cu2＋、H＋三种离子的物质的量浓度相等，且测得溶液的pH＝1，则溶解铜的质量是______g，溶液中的c(SO2－4)＝________mol·L－1。(3)若欲在如图所示的装置中发生(1)中的反应，请判断图中的正、负极，并选出适当的物质作电极，写出电极反应式，填在相应的表格中。正、负极判断电极材料电极反应式X极Y极3.(1)某课外活动小组同学用图1装置进行实验，试回答下列问题：①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的________腐蚀。②若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。图1图2(2)芒硝化学式为Na2SO4·10H2O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。①该电解槽的阳极反应式为________________________________________________________________________。此时通过阴离子交换膜的离子数__________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。②制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)________导出。③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：________________________________________________________________________。④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为__________________________________________。已知H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1，则该燃料电池工作产生36gH2O时，理论上有________kJ的能量转化为电能。4．高氯酸铵(AP)受高温和猛烈撞击能引起爆炸，可用作火箭推进剂。目前制备高氯酸铵的流程如下：Cl2NaOH溶液―→混合物A――→水蒸气HClO――→电解HClO3――→电解HClO4――→NH3·H2ONH4ClO4(1)写出Cl2和NaOH溶液反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。将HClO3加入到电解槽中，电解产生H2和O3，产生H2的电极名称为__________，写出产生O3的电极反应式：__________________。O3与ClO－3反应生成ClO－4，O3与ClO－3反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________________________________________________________________________。(2)工业上含有ClO－4的废水可用微生物法处理：向含有ClO－4的废水中加入铁来制造厌氧环境，其主要原理是发生析氢腐蚀，析氢腐蚀时溶液pH变化为________(填“增大”或“减小”)，负极反应式为________________________________________________________________________。(3)已知Fe2＋可用K3Fe(CN)6来检验(呈蓝色)。将图Ⅰ装置中的铁棒末端分别连上一块锌片和铜片，并静置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如图Ⅱ所示)发生了变化，则下列说法正确的是________。a．甲区呈现红色b．乙区呈现蓝色c．丙区产生Cu2＋d．丁区产生Fe2＋5．已知：①Cu2O溶于硫酸，立即发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。②部分难溶物的颜色和常温下的Ksp如下表所示：Cu(OH)2CuOHCuClCu2O颜色蓝色黄色白色砖红色Ksp(25℃)1.6×10－191.0×10－141.2×10－6某研究性学习小组对电解饱和食盐水进行了如下探究：实验Ⅰ装置如图所示，接通电源后，发现a、b电极上均有大量气泡产生。(1)电解过程中的总离子反应方程式为_________________________________________________________。(2)为了确定电源的正、负极，下列操作一定行之有效的是(填序号)。A．观察两极产生气体的颜色B．往U形管两端分别滴入数滴酚酞试液C．用燃着的木条靠近U形管口D．在U形管口置一张湿润的淀粉­KI试纸实验Ⅱ把上述电解装置的石墨棒换成铜棒，用直流电源进行电解，装置如图所示。观察到的现象如下所示：①开始无明显现象，随后液面以下的铜棒表面逐渐变暗；②5min后，b极附近开始出现白色沉淀，并逐渐增多，且向a极扩散；③10min后，最靠近a极的白色沉淀开始变成红色；④12min后，b极附近的白色沉淀开始变成黄色，然后逐渐变成橙黄色；⑤a极一直有大量气泡产生；⑥停止电解，将U形管中悬浊液静置一段时间后，上层溶液呈无色，没有出现蓝色，下层沉淀全部显砖红色。(3)a极发生的电极反应方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)电解5min后，b极发生的电极反应方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)12min后，b极附近出现的橙黄色沉淀的成分是，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)最后沉淀的成分是，请设计一实验验证此成分：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案1．(1)A(2)BCD(3)负40000解析(1)B项二次电池可以多次使用，但不可能无限次重复使用。C项氧气可用作燃料电池的氧化剂，而不是燃料。D项废旧电池进行集中处理的主要原因是电池中含有汞、镉和铅等金属离子，它们会对土壤、水源造成污染。(2)两个反应方向的条件不同，不能称为可逆反应。(3)电路中通过的电子的物质的量为(360000g÷18g·mol－1)×2＝40000mol。2．(1)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋(2)0.640.5(3)正、负极判断电极材料电极反应式X极负极铜Cu－2e－===Cu2＋Y极正极碳2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋3．(1)①吸氧②2Cl－＋2H2O=====电解2OH－＋H2↑＋Cl2↑(2)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑小于②D③H＋放电促进水的电离，使OH－浓度增大④H2－2e－＋2OH－===2H2O571.6解析(1)①开关K与a连接，形成原电池，由于电解质溶液为饱和食盐水，铁发生吸氧腐蚀。②开关K与b连接，为石墨作阳极电解饱和食盐水，总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O=====电解2OH－＋Cl2↑＋H2↑。(2)①该电解槽中阳极为OH－放电，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。阳极OH－放电，因此SO2－4向阳极迁移，阴极H＋放电，因此Na＋向阴极迁移，显然通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。②NaOH在阴极产生，因此从出口D导出。③通电开始后，阴极上H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大，因此pH增大。④碱性氢氧燃料电池中负极为H2放电，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。该电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O，由于H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1，当电池工作产生36gH2O时，理论上转化的电能为285.8kJ·mol－1×2mol＝571.6kJ。4．(1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O阴极6OH－－6e－===O3↑＋3H2O1∶3(2)增大Fe－2e－===Fe2＋(3)ad解析(1)从化合价的变化情况分析，H2是还原产物，因此是在电解池的阴极产生。O3是氧化产物，在阳极产生，阳极上阴离子放电，只有溶液中的OH－放电，由此可写出电极反应式。O3与ClO－3反应生成ClO－4时，氧化产物已明确，在酸性条件下O3的还原产物必为H2O，故根据得失电子守恒可得两者物质的量之比。(2)析氢腐蚀的原理是：负极反应Fe－2e－===Fe2＋，正极反应2H＋＋2e－===H2↑，溶液的pH增大。(3)发生的均是吸氧腐蚀，当Fe上连Zn时，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为O2＋2H2O＋4e－