3化母題精解精析：專題電化學及其應用3含答案

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精（2010·四川）碘被稱為“智力元素"，科學合理地補充碘可防止碘缺乏病。碘酸鉀(KIO3)是國家規(guī)定的食鹽加碘劑，它的晶體為白色，可溶于水。碘酸鉀在酸性介質(zhì)中與過氧化氫或碘化物作用均生成單質(zhì)碘。以碘為原料，通過電解制備碘酸鉀的實驗裝置如右圖所示。請回答下列問題：(1)碘是(填顏色）固體物質(zhì)，實驗室常用方法來分離提純含有少量雜質(zhì)的固體碘。(2)電解前，先將一定量的精制碘溶于過量氫氧化鉀溶液,溶解時發(fā)生反應:3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，將該溶液加入陽極區(qū).另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū),電解槽用水冷卻。電解時,陽極上發(fā)生反應的電極反應式為；陰極上觀察到的實驗現(xiàn)象是。（3）電解過程中，為確定電解是否完成，需檢驗電解液中是否有I—.請設計一個檢驗電解液中是否有I—的實驗方案，并按要求填寫下表.要求:所需藥品只能從下列試劑中選擇，實驗儀器及相關用品自選。試劑：淀粉溶液、碘化鉀淀粉試紙、過氧化氫溶液、稀硫酸。實驗方法實驗現(xiàn)象及結(jié)論（4）電解完畢，從電解液中得到碘酸鉀晶體的實驗過程如下：步驟②的操作名稱是,步驟⑤的操作名稱是。步驟④洗滌晶體的目的是。【答案】（1）紫黑色升華（2）SKIPIF1<0有氣泡產(chǎn)生(3)實驗方法實驗現(xiàn)象及結(jié)論取少量陽極區(qū)電解液于試管中，加稀硫酸酸化后加入幾滴淀粉試液，觀察是否變藍。如果不變藍,說明無SKIPIF1〈0。（如果變藍，說明有SKIPIF1〈0。)（4）冷卻結(jié)晶干燥洗去吸附在碘酸鉀晶體上的氫氧化鉀等雜質(zhì)（2010·重慶卷）29．（14分）釩（V）及其化合物廣泛應用于工業(yè)催化、新材料和新能源等領域．(1）V2O5是接觸法制硫酸的催化劑．①一定條件下，SKIPIF1<0與空氣反映tmin后,SKIPIF1〈0和SKIPIF1<0物質(zhì)的量濃度分別為amol/L和bmol/L，則SKIPIF1〈0起始物質(zhì)的量濃度為mol/L；生成SKIPIF1〈0的化學反應速率為mol/（L·min）．=2\＊GB3②工業(yè)制硫酸，尾氣SKIPIF1〈0用_______吸收．（2)全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對的氧化還原反應來實現(xiàn)化學能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置,其原理如題29圖所示．=1\＊GB3①當左槽溶液逐漸由黃變藍,其電極反應式為．=2\＊GB3②充電過程中，右槽溶液顏色逐漸由色變?yōu)樯?3\＊GB3③放電過程中氫離子的作用是和;充電時若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01SKIPIF1〈01023個，左槽溶液中n（H+）的變化量為．29．答案（14分） (1）①SKIPIF1〈0;SKIPIF1〈0②氨水 （2）①SKIPIF1<0 ②綠紫 ③參與正極反應;通過交換膜定向移動使電流通過溶液;0.5mol【2009高考】（2009·北京卷）下列敘述正確的是（

)A。將CO2通入BaCl2溶液中至飽和，無沉淀產(chǎn)生；再通入SO2，產(chǎn)生沉淀B。在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解；再加入Cu（NO3）2固體，銅粉仍不溶解C。向AlCl3溶液中滴加氨水，產(chǎn)生白色沉淀；再加入過量NaHSO4溶液，沉淀消失D。純鋅與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣的速率較慢；再加入少量CuSO4固體,速率不改變【答案】C【解析】考查元素化合物部分及原電池相關知識。SO2、CO2與BaCl2不反應,A錯。在稀酸中加入，相當于稀HNO3,3Cu+8HNO3====3Cu(NO3）2+2NO↑+4H2O，Cu溶解，B錯。Al3++3NH3·H2O====Al（OH)3↓+3NH+4,加入NaHSO4溶液相當于稀H2SO4,Al(OH）3全部溶解，C對。向其中加入CuSO4,Zn+Cu2+====Zn2++Cu,Zn、Cu構成原電池，加快氫氣的產(chǎn)生速率，D錯.（2009·上海卷）茫茫黑夜中，航標燈為航海員指明了方向。航標燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者研制出以鋁合金、Pt-Fe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中（

）①鋁合金是陽極②鋁合金是負極③海水是電解液④鋁合金電極發(fā)生還原反應A.②③

B.②④

C.①③

D.①④(2009·廣東卷）可用于電動汽車的鋁空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液,鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是（

）A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應都為：O2+2H2O+4e—====4OH—B.以NaOH溶液為電解液時，負極反應為：Al+3OH--3e—====Al（OH)3↓C.以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變D。電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極【答案】A【解析】B項，負極反應為Al—3e-+4OH—====［Al(OH）4］-，總反應為4Al+3O2+4NaOH+6H2O====4Na［Al(OH）4],從總反應看,電池工作過程中電解液的pH增大，B、C不正確；電池工作時，電子通過外電路由負極到正極,D不正確。（2009·江蘇卷）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構示意圖如下圖所示。關于該電池的敘述正確的是（

）A。該電池能夠在高溫下工作B.電池的負極反應為：C6H12O6+6H2O-24e-====6CO2↑+24H+C.放電過程中,H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移D。在電池反應中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標準狀況下CO2氣體【答案】B【解析】高溫條件下，微生物失去生理活性，A不正確；B正確；放電過程中,H+向正極移動，C不正確；結(jié)合B中負極反應和電子守恒可得電池總反應為：C6H12O6+6O26CO2+6H2O，消耗1mol氧氣，理論上生成CO21mol，在標準狀況下的體積應為22.4L，D不正確.（2009·廣東卷）下列有關電池的說法不正確的是（

）A.手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B.銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C.甲醇燃料電池可把化學能轉(zhuǎn)化為電能D.鋅錳干電池中，鋅電極是負極【答案】B【解析】本題考查實用電池的有關知識.手機用電池是可充電電池,A對.銅鋅原電池,Cu為正極，Zn為負極,外電路中電子由負極流向正極，B錯。燃料電池將化學能轉(zhuǎn)化為電能,C對。鋅錳干電池，Zn為負極，D對。（2009·廣東卷)鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應:①2Fe+O2+2H2O====2Fe（OH）2；②4Fe（OH）2+O2+2H2O====4Fe（OH)3；③2Fe(OH)3====Fe2O3+3H2O.下列說法正確的是（

）A。反應①、②中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等B.反應①中氧化劑是氧氣和水C.與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕D。鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學腐蝕【答案】A【解析】本題綜合考查“電化學腐蝕"與氧化還原反應的基本概念。由①②知,均轉(zhuǎn)移4mol電子,A正確。由①知，F(xiàn)e是還原劑，O2是氧化劑,H2O在反應前后化合價不變,B錯.Fe、Cu構成原電池,Fe為負極,加速腐蝕,C錯。鋼鐵在潮濕的空氣中能形成原電池,發(fā)生電化學腐蝕，D錯。（2009·北京卷）下列敘述不正確的是(

)A。鐵表面鍍鋅，鐵作陽極B.船底鑲嵌鋅塊，鋅作負極，以防船體被腐蝕C。鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應：O2+2H2O+4e-====4OH—D。工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應:2Cl—-2e-====Cl2↑（2009·福建卷）控制適合的條件，將反應2Fe3++2I—2Fe2++I2設計成右圖所示的原電池。下列判斷不正確的是（

)A.反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應B.反應開始時，甲中石墨電極上Fe3+被還原C。電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)D。電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負極【答案】D【解析】由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3+得電子變成Fe2+被還原，I-失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確。電流計讀數(shù)為零時Fe3+得電子速率等于Fe2+失電子速率，反應達到平衡狀態(tài)。D項在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2向左移動，I2被還原為I—,乙中石墨為正極，D不正確。（2009·上海卷)茫茫黑夜中，航標燈為航海員指明了方向。航標燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者研制出以鋁合金、Pt—Fe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中(

）①鋁合金是陽極②鋁合金是負極③海水是電解液④鋁合金電極發(fā)生還原反應A。②③

B.②④

C.①③

D。①④（2009·上海卷)下圖裝置中,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)樽蟮陀腋逤。兩試管中相同的電極反應式是:Fe—2e-Fe2+D.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕【答案】B【解析】a中發(fā)生吸氧腐蝕，氣體壓強減小，b中發(fā)生析氫腐蝕，氣體壓強增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业?故B項錯。（2009·浙江卷）市場上經(jīng)常見到的標記為Liion的電池稱為“鋰離子電池".它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質(zhì)為一種能傳導Li+的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應式為：Li+2Li0。35NiO22Li0。85NiO2下列說法不正確的是（

)A.放電時，負極的電極反應式:Li-e—====Li+B。充電時，Li0.35NiO2既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應C.該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)D。放電過程中Li+向負極移動（2009·安徽卷）Cu2O是一種半導體材料,基于綠色化學理念設計的制取Cu2O的電解池示意圖如下,電解總反應為：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C.銅電極接直流電源的負極D.當有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1molCu2O生成【答案】A【解析】此題考查電解原理.由反應前后化合價的變化,可知Cu的化合價升高,失電子，發(fā)生氧化反應，所以Cu電極應為電解池的陽極（接直流電源的正極)，發(fā)生的反應為：2Cu－2e－＋2OH－====Cu2O＋H2O,當反應中有0。1mol電子轉(zhuǎn)移時，生成的Cu2O應為0。05mol，所以B、C、D均錯誤。而在原電池的陰極(石墨電極)則發(fā)生反應:2H＋＋2e－====H2↑,故A選項正確。（2009·全國Ⅰ卷）下圖所示裝置中,甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00％的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。（1）接通電源,經(jīng)過一段時間后，測得丙中K2SO4濃度為10.47％，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問題：①電源的N端為___________極;②電極b上發(fā)生的電極反應為______________________________;③列式計算電極b上生成的氣體在標準狀況下的體積：______________________________；④電極c的質(zhì)量變化是__________g；⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡述其原因：甲溶液______________________________;乙溶液______________________________;丙溶液______________________________;（2）如果電解過程中銅全部析出,此時電解能否繼續(xù)進行，為什么?____________________________________________________________?！敬鸢浮浚?）①正②4OH--4e—====O2↑+2H2O③設丙中電解H2O質(zhì)量為x100g×10.00%=（100g—x)·10.47%解得x=4.5g,由關系式2H2O→O2↑得b上氣體體積為V(O2）=0.25mol××22.4L·mol—1=2。8L④16⑤見解析(2）見解析【解析】本題考查電化學-—電解池原理相關知識。圖中給出三個串聯(lián)的電解池，電解質(zhì)溶液互不相同,因而電解過程及結(jié)果都不同,但它們有一個聯(lián)系點，就是導線上通過的電子相等，即電子守恒。這是解該類計算題的基本依據(jù).本題的突破口之一在于發(fā)現(xiàn)丙中K2SO4濃度前后變化情況—-濃度由10。00%變?yōu)?0。47%，結(jié)合陰、陽離子放電順序可知，丙中實質(zhì)是電解水。經(jīng)過簡單計算：100×10。00％=（100-x）×10.47%,可知x=4。5g，即n(H2O）=0.25mol,據(jù)2H2O2H2+O2可知0。25mol水放電轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5mol,由此求得③④兩問。另一突破口即是：乙中C電極質(zhì)量增加。說明C為陰極，析出銅。由此推知各電極名稱及電源M、N的名稱。進而判斷書寫各電極反應式及產(chǎn)物。相關計算：③問:b極析出O2：。④問：C極析出銅質(zhì)量為:。⑤問:甲為NaOH溶液，屬電解H2O型，故c（NaOH)變大,pH增大;乙為CuSO4溶液，屬“放氧生酸”型，故pH減??；丙是K2SO4溶液，屬電解水型，原本是中性,故pH不變。（2)若Cu全部析出，溶液為稀硫酸，電解仍然繼續(xù)進行。（2009·山東卷）Zn—MnO2干電池應用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液.（1）該電池的負極材料是__________。電池工作時，電子流向________（填“正極”或“負極”)。（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是____________。欲除去Cu2+，最好選用下列試劑中的___________(填代號)。a。NaOH

b。Zn

c.Fe

d.NH3·H2O（3）MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極,電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應式是__________.若電解電路中通過2mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為__________g.【答案】（1)Zn(或鋅）正極（2）鋅與還原出的銅構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕b(3）2H++2e-====H2↑87【解析】本題考查電化學原理.（1)由原電池原理可知,負極材料是Zn，電池工作時，電子由負極經(jīng)外電路流向正極。(2）在金屬活潑性順序表中，Cu排在Zn的后面，Cu2+能將Zn氧化為Zn2+，從而使Zn電極受到腐蝕，利用反應Cu2++Zn====Cu+Zn2+，可用Zn除去Cu2+,另外幾種試劑在除Cu2+時會引入雜質(zhì).（3)電解時陰極發(fā)生還原反應，溶液中的H+在陰極得電子被還原。由關系式Mn2+MnO22e-可得電路中通過2mol電子時，MnO2的理論產(chǎn)量為87g。（2009·四川卷)新型鋰離子電池在新能源的開發(fā)中占有重要地位，可用作節(jié)能環(huán)保電動汽車的動力電池。磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）是新型鋰離子電池的首選電極材料，它的制備方法如下：方法一：將碳酸鋰、乙酸亞鐵［（CH3COO）2Fe]、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰，同時生成的乙酸及其它產(chǎn)物均以氣體逸出.方法二:將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀.沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥，在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰.在鋰離子電池中,需要一種有機聚合物作為正負極之間鋰離子遷移的介質(zhì)，該有機聚合物的單體之一（用M表示）的結(jié)構簡式如下：請回答下列問題：（1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在惰性氣體氛圍中進行。其原因是______________________________________________________。（2）在方法一所發(fā)生的反應中，除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外,還有_________、_________、_________(填化學式)生成。（3）在方法二中，陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應式為__________________。(4）寫出M與足量氫氧化鈉溶液反應的化學方程式：___________________________。（5）已知該鋰離子電池在充電過程中，陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵，則該電池放電時正極的電極反應式為___________________________.【答案】（1）為了防止亞鐵化合物被氧化（3分）（2）CO2H2ONH3（每空1分,共3分)（3）Fe++Li+—2e-====LiFePO4+2H+(3分）（4）（3分)（5）FePO4+Li++e-====LiFePO4(3分)（5)可充電電池,充電時陽極被氧化，放電時正極被還原.過程可逆，因此電極反應式相反。充電—陽極:LiFePO4-e—====FePO4+Li+；放電—正極：Li++FePO4+e—====LiFePO4（2009·寧夏、遼寧卷）請從給出的3道化學題中任選一題做答1.［化學——選修化學與技術］請回答氯堿工業(yè)中的如下問題：(1）氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k（質(zhì)量比)生成的產(chǎn)品.理論上k__________(要求計算表達式和結(jié)果）;(2）原料粗鹽中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、等雜質(zhì)，必須精制后才能供電解使用。精制時,粗鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na2CO3、②HCl(鹽酸)、③BaCl2，這3種試劑添加的合理順序是_________（填序號)；(3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30％以上.在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關系如下圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。①圖中X、Y分別是_________、_________(填化學式)，分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)a%與b％的大小_________；②分別寫出燃料電池B中正極、負極上發(fā)生的電極反應正極:_________；負極：_________；③這樣設計的主要節(jié)（電）能之處在于(寫出2處）___________________________、___________________________?！敬鸢浮?（1）或0。89(2）③①②(3)①Cl2H2a②O2+H2O+2e—====2OH-

H2+2OH--2e—====2H2O③燃料電池可以補充電解池消耗的電能提高產(chǎn)出堿液的濃度，降低能耗(其他合理答案也給分)(2009·天津卷）氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖,該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定。請回答:（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_______________,在導線中電子流動方向為_______（用a、b表示）。（2）負極反應式為_____________________.（3)電極表面鍍鉑粉的原因為_____________________。（4）該電池工作時，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料,吸氫和放氫原理如下：Ⅰ.2Li+H22LiHⅡ.LiH+H2O====LiOH+H2↑①反應Ⅰ中的還原劑是__________，反應Ⅱ中的氧化劑是__________。②已知LiH固體密度為0.82g/cm3，用鋰吸收224L（標準狀況）H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為______________________________.③由②生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80％，則導線中通過電子的物質(zhì)的量為__________mol.

160gLiH與H2O作用生成20molH2，H2完全被氧化失40mol電子，若能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導線中通過的電子的物質(zhì)的量為40mol×80％=32mol。【2008高考】（2008·天津卷）下列敘述正確的是(

)A.在原電池的負極和電解池的陰極上都發(fā)生失電子的氧化反應B。用惰性電極電解Na2SO4溶液,陰陽兩極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C。用惰性電極電解飽和NaCl溶液，若有1mol電子轉(zhuǎn)移，則生成1molNaOHD.鍍層破損后，鍍錫鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕【答案】C【解