2018年化學高考題分類解析考點9 電化學

高考試題分類解析PAGE考點9電化學一、選擇題1.(2018·全國卷Ⅰ·13)最近我國科學家設(shè)計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下所示,其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為:①EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S2H++S+2EDTA-Fe2+該裝置工作時,下列敘述錯誤的是 ()A.陰極的電極反應(yīng):CO2+2H++2e-CO+H2OB.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):CO2+H2SCO+H2O+SC.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性【命題意圖】本題主要通過電解池的裝置,考查陰、陽極的判斷,電極反應(yīng)式的書寫等電解池相關(guān)的核心知識點。【解析】選C。根據(jù)圖中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化方式可知,該電解池的左側(cè)電極上發(fā)生還原反應(yīng)為陰極,右側(cè)電極上發(fā)生氧化反應(yīng)為陽極,故該電池的陰極的電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-CO+H2O,A正確;將電解池陰、陽極電極的反應(yīng)式相加即可得到協(xié)同轉(zhuǎn)化的總反應(yīng)式:CO2+H2SCO+H2O+S,B正確;由于石墨烯為陽極,與電源的正極相連,石墨烯上的電勢高,C不正確;若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,若溶液呈堿性,則會使溶液中形成沉淀,減少Fe3+/Fe2+的含量,故溶液應(yīng)呈酸性?！绢}后反思】準確判斷出陰、陽極是解題的關(guān)鍵,注意從元素化合價變化的角度去分析氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),進而得出陰、陽極。電勢高低的判斷是解題的難點,注意從物理學的角度借助陽極與電源的正極相連去分析。2.(2018·全國卷Ⅱ·12)我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液,鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應(yīng)為:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯誤的是 ()A.放電時,ClO4B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2C.放電時,正極反應(yīng)為:3CO2+4e-2CO32D.充電時,正極反應(yīng)為:Na++e-Na【命題意圖】本題以新型的化學電源為背景考查電化學的相關(guān)知識?！窘馕觥窟xD。放電時為原電池,而溶液中的陰離子移向電池的負極,故A項正確;由題干中的信息可以得出Na為電池的負極材料,因電池的總反應(yīng)為3CO2+4Na2Na2CO3+C,則電池放電時吸收CO2,充電時放出CO2,故B項正確;放電時CO2在正極放電,而充電時會在正極生成CO2,Na在電池的負極參與反應(yīng),在充電時又會在電池的負極生成,故C項正確,D項錯誤。【方法規(guī)律】有關(guān)可逆電池的解題思路3.(2018·全國卷Ⅲ·11)一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當電池放電時,O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是()A.放電時,多孔碳材料電極為負極B.放電時,外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時,電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時,電池總反應(yīng)為Li2O2-x2Li+(1-x2)O2【命題意圖】本題考查化學電源中的可充放電電池,意在考查學生利用所學電化學知識解決新型電源問題的能力?！窘馕觥窟xD。結(jié)合題中所給信息及裝置圖,可知放電時Li作負極,負極反應(yīng)為2Li-2e-2Li+,多孔碳材料作正極,正極反應(yīng)為(1-x2)O2+2Li++2e-Li2O2-x,故A錯誤;B項電子從Li電極流向多孔碳材料,故B錯誤;C項充電時多孔碳材料作陽極,Li+應(yīng)移向鋰電極,故C錯誤;D項結(jié)合放電時的正負極反應(yīng)式可知正確?！窘滩幕乜邸靠沙潆婋姵毓ぷ髟?1)注意正逆方向的含義,需要指出的是充電電池總反應(yīng)式不是可逆反應(yīng)。(2)電池放電時,作為原電池,失電子(化合價升高)的反應(yīng)物是負極反應(yīng)物,得電子(化合價降低)的反應(yīng)物是正極反應(yīng)物。(3)電池充電時,作為電解池,失電子(化合價升高)的反應(yīng)物是陽極反應(yīng)物,得電子(化合價降低)的反應(yīng)物是陰極反應(yīng)物。(4)電池充電時,電池的負極連接電源的負極,電池的正極連接電源的正極。4.(2018·北京高考·8)下列化學用語對事實的表述不正確的是 ()A.硬脂酸與乙醇的酯化反應(yīng):C17H35COOH+C2H518OHC17H35COOC2H5+HB.常溫時,0.1mol·L-1氨水的pH=11.1:NH3·H2ONH4++OHC.由Na和Cl形成離子鍵的過程:D.電解精煉銅的陰極反應(yīng):Cu2++2e-Cu【命題意圖】本題考查了常見化學用語,旨在考查學生對酯化反應(yīng)的實質(zhì)、弱電解質(zhì)的電離、電子式表示物質(zhì)的形成過程、電解原理的應(yīng)用等的理解?！窘馕觥窟xA。酯化反應(yīng)的實質(zhì)是酸去羥基醇去氫,其反應(yīng)的化學方程式為C17H35COOH+C2H518OHC17H35CO18OC2H5+H2A錯誤;常溫時,0.1mol·L-1氨水的pH=11.1<13,說明一水合氨不能完全電離,是弱電解質(zhì),電離方程式為NH3·H2ONH4++OH-,B正確;由Na和Cl形成離子鍵的過程:,C正確;電解時陽離子在陰極放電,陰極反應(yīng)為Cu2++2e-Cu,D正確?！窘滩幕乜邸柯然c的形成過程:;P76乙酸乙酯的制備反應(yīng)方程式:+H—O—C2H5+H2O。5.(2018·北京高考·12)驗證犧牲陽極的陰極保護法,實驗如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成藍色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍色沉淀下列說法不正確的是 ()A.對比②③,可以判定Zn保護了FeB.對比①②,K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C.驗證Zn保護Fe時不能用①的方法D.將Zn換成Cu,用①的方法可判斷Fe比Cu活潑【命題意圖】本題考查了電化學腐蝕與防護的實驗探究,意在考查學生的觀察現(xiàn)象、分析問題的能力?！窘馕觥窟xD。根據(jù)實驗②的現(xiàn)象可知,在酸化的3%NaCl溶液中Fe電極未溶解,根據(jù)實驗③的現(xiàn)象可知,Fe在酸化的3%NaCl溶液生成了Fe2+,兩者對照,可以判定Zn保護了Fe,A正確;根據(jù)實驗②取出Fe附近的溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,無明顯變化,可知Fe電極附近未生成Fe2+,而實驗①中Fe表面變藍,說明K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化,B、C正確;將Zn換成Cu,用①的方法K3[Fe(CN)6]可將Fe氧化,Fe表面也會生成藍色沉淀,不能根據(jù)電化學原理判斷Fe比Cu活潑。6.(2018·天津高考·3)下列敘述正確的是 ()A.某溫度下,一元弱酸HA的Ka越小,則NaA的Kh(水解常數(shù))越小B.鐵管鍍鋅層局部破損后,鐵管仍不易生銹C.反應(yīng)活化能越高,該反應(yīng)越易進行D.不能用紅外光譜區(qū)分C2H5OH和CH3OCH3【命題意圖】本題考查弱電解質(zhì)的電離、金屬的防腐、活化能等知識,意在考查學生對化學基本理論的掌握程度?！窘馕觥窟xB。一定溫度下,一元弱酸HA的Ka越小,說明其酸性越弱,其NaA的水解程度越大,Kh越大,A錯誤;鐵管鍍鋅層破損后,鋅作原電池的負極,鐵管不易生銹,B正確;反應(yīng)的活化能越高,反應(yīng)物需要的能量越大,該反應(yīng)不易進行,C錯誤;CH3CH2OH、CH3OCH3所含的官能團的種類不同,可以用紅外光譜區(qū)分,D錯誤?！窘滩幕乜邸靠梢杂眉t外光譜測定有機物含有何種化學鍵或官能團的信息,而用核磁共振氫譜測定有機物中含有氫原子的種類和數(shù)目。7.(2018·江蘇高考·10)下列說法正確的是 ()A.氫氧燃料電池放電時化學能全部轉(zhuǎn)化為電能B.反應(yīng)4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常溫下可自發(fā)進行,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C.3molH2與1molN2混合反應(yīng)生成NH3,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目小于6×6.02×1023D.在酶催化淀粉水解反應(yīng)中,溫度越高淀粉水解速率越快【命題意圖】本題考查能量轉(zhuǎn)化、反應(yīng)自發(fā)性、氧化還原反應(yīng)以及化學反應(yīng)速率等知識,較易?！窘馕觥窟xC。A項,能量在轉(zhuǎn)化中不可能僅以一種形式轉(zhuǎn)化,電池放電除了化學能轉(zhuǎn)化為電能外,還有熱能、光能等,錯誤;B項,該反應(yīng)的氣體被消耗,熵減少,但是能自發(fā),故一定屬于放熱反應(yīng),錯誤;C項,N2與H2合成NH3屬于可逆反應(yīng),1molN2生成2molNH3的過程中,由于N2不可以完全轉(zhuǎn)化,故轉(zhuǎn)移電子數(shù)小于6mol,正確;D項,酶在高溫下會發(fā)生變性而失去催化活性,在高溫下,淀粉水解速率反而變小,錯誤。二、非選擇題8.(2018·全國卷Ⅰ·27)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}:(1)生產(chǎn)Na2S2O5,通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學方程式。

(2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為:①pH=4.1時,Ⅰ中為溶液(寫化學式)。

②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是。

(3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為。電解后,室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。

(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時,取50.00mL葡萄酒樣品,用0.01000mol·L-1的碘標準液滴定至終點,消耗10.00mL。滴定反應(yīng)的離子方程式,該樣品中Na2S2O5的殘留量為g·L-1(以SO2計)。

【命題意圖】本題以焦亞硫酸鈉的制備、應(yīng)用為載體考查學生流程的分析、電解原理的應(yīng)用以及定量分析等知識點,題目難度中等。【解析】(1)NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水可以制得Na2S2O5,該過程反應(yīng)的化學方程式為2NaHSO3Na2S2O5+H2O。(2)由于碳酸的酸性弱于亞硫酸,所以向碳酸鈉飽和溶液中通入二氧化硫會生成亞硫酸鈉或者亞硫酸氫鈉,但是亞硫酸鈉水溶液顯堿性,而該溶液顯酸性,故該溶液為NaHSO3溶液;由于生產(chǎn)Na2S2O5通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得,而前一步產(chǎn)生的亞硫酸氫鈉溶液不是過飽和溶液,所以再次加入碳酸鈉固體、并再次充入SO2的目的是得到NaHSO3過飽和溶液。(3)根據(jù)題中的圖示,左側(cè)為電解池的陽極,右側(cè)為電解池的陰極,離子交換膜均為陽離子交換膜,只允許陽離子通過,陽極的電解質(zhì)溶液為稀硫酸,所以陽極的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑,則陽極的氫離子會透過陽離子交換膜進入a室,與a室中的SO2堿吸收液中含有的Na2SO3發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉,所以a室中的NaHSO3濃度增加。(4)由于Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑,所以在氧化還原反應(yīng)中作還原劑,因此在與碘標準液反應(yīng)時,會被氧化成硫酸根,碘單質(zhì)被還原為碘離子,該反應(yīng)的離子方程式為+2I2+3H2O2+4I-+6H+;根據(jù)硫原子守恒及上述反應(yīng)的離子方程式可得如下關(guān)系:2SO2~~2I2,故該樣品中Na2S2O5的殘留量為0.01L×0.01000mol·L-1×64g·mol-1÷0.05L=0.128g·L-1。答案:(1)2NaHSO3Na2S2O5+H2O(2)①NaHSO3②得到NaHSO3過飽和溶液(3)2H2O-4e-4H++O2↑a(4)+2I2+3H2O2+4I-+6H+0.128【易錯警示】本題的易錯點有兩處:一是電解池的分析與判斷,沒注意結(jié)合電解原理、交換膜的作用、離子的移動方向等題設(shè)條件導致分析電極反應(yīng)、亞硫酸氫鈉濃度的變化有偏差;二是計算殘留量時以焦亞硫酸鈉計算,而不是以二氧化硫計算,導致計算錯誤。9.(2018·全國卷Ⅱ·26)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示:相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:金屬離子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列問題:(1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學方程式為。

(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有;氧化除雜工序中ZnO的作用是,若不通入氧氣,其后果是。

(3)溶液中的Cd2+可用鋅粉除去,還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為。

(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時,陰極的電極反應(yīng)式為;沉積鋅后的電解液可返回工序繼續(xù)使用。

【命題意圖】本題以提取金屬鋅的工藝流程考查學生信息的提取能力和知識的綜合應(yīng)用能力。【解析】(1)閃鋅礦的主要成分為ZnS,因此焙燒過程中的主要反應(yīng)為2ZnS+3O22ZnO+2SO2。(2)礦石經(jīng)過焙燒后生成金屬氧化物和SiO2,因此用稀硫酸溶浸時會產(chǎn)生SiO2和PbSO4沉淀,氧化除雜的目的是將溶液中的鐵元素以氫氧化鐵沉淀的形式除去,因此加入ZnO的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH,讓Fe3+形成沉淀;通入O2的目的是將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+而除去,若不通入O2,會導致部分的鐵元素仍然以Fe2+的形式存在于溶液。(3)鋅粉與溶液中Cd2+發(fā)生置換反應(yīng),反應(yīng)的離子方程式為Cd2++ZnCd+Zn2+。(4)電解硫酸鋅溶液制取鋅,Zn2+在陰極放電,發(fā)生的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-Zn,OH-在陽極放電,發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,因此電解結(jié)束后的溶液中含有一定量的硫酸,即電解后的溶液為稀硫酸,因此可以放回溶浸工序中循環(huán)使用。答案:(1)2ZnS+3O22ZnO+2SO2(2)PbSO4調(diào)節(jié)溶液的pH無法除去雜質(zhì)Fe2+(3)Cd2++ZnCd+Zn2+(4)Zn2++2e-Zn溶浸10.(2018·全國卷Ⅲ·27)KIO3是一種重要的無機化合物,可作為食鹽中的補碘劑?；卮鹣铝袉栴}:(1)KIO3的化學名稱是。

(2)利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示:“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl?！爸餋l2”采用的方法是?！盀V液”中的溶質(zhì)主要是。“調(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為。

(3)KIO3也可采用“電解法”制備,裝置如圖所示。①寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式。

②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為,其遷移方向是。

③與“電解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之處有寫出一點)。

【命題意圖】本題考查無機工藝流程知識,意在考查學生利用所學元素化合物和電化學知識解決工業(yè)實際問題的能力。【解析】(1)KIO3中碘元素的化合價為+5價,IO3-是碘酸根,故KIO(2)氣體在水中的溶解度隨溫度的升高而降低,可用加熱的方法逐出Cl2。結(jié)合題中所給信息,“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl,Cl2被逐出,KH(IO3)2用于后續(xù)反應(yīng)制備KIO3,所以濾液的主要成分是KCl。由酸式鹽KH(IO3)2來制備KIO3,碘元素無化合價改變,所以調(diào)節(jié)pH應(yīng)加入堿KOH,故反應(yīng)方程式為KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(3)①該裝置為電解池,電解時陰極電解質(zhì)為KOH,水中氫離子放電,故電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2↑②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為K+,在電解池中離子移動方向為陽離子移向陰極,故K+由a到b③與“電解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之處:產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境、操作步驟復雜等。答案:(1)碘酸鉀(2)加熱KClKH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(3)①2H2O+2e-2OH-+H2↑②K+a到b③產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境(答案合理即可)【答題規(guī)則】(1)除雜:除去……中的……(2)干燥:除去……氣體中的水蒸氣,防止……(3)增大原料浸出率(離子在溶液中的含量多少)的措施:攪拌、升高溫度、延長浸出時間、增大氣體的流速(濃度、壓強),增大氣液或固液接觸面積。(4)加熱的目的:加快反應(yīng)速率或促進平衡向某個方向(一般是有利于平衡向生成物方向)移動。(5)溫度不高于××℃的原因:適當加快反應(yīng)速率,但溫度過高會造成揮發(fā)(如濃硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促進水解(如AlCl3)等,影響產(chǎn)品的生成。(6)從濾液中提取一般晶體(溶解度隨溫度升高而增大)的方法:蒸發(fā)濃縮(至少有晶膜出現(xiàn))、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌(冰水洗、熱水洗、乙醇洗)、干燥。(7)從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法:蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾(如果溫度下降,雜質(zhì)也會以晶體的形式析出來)、洗滌、干燥。(8)控制某反應(yīng)的pH使某些金屬離子以氫氧化物的形式沉淀,調(diào)節(jié)pH所用試劑為主要元素對應(yīng)的氧化物、碳酸鹽、堿,以避免引入新的雜質(zhì);pH分離時的范圍確定:pH過小導致某離子沉淀不完全,pH過大導致主要離子開始沉淀。(9)減壓蒸餾(減壓蒸發(fā))的原因:減小壓強,使液體沸點降低,防止(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3)受熱分解。(10)檢驗溶液中離子是否沉淀完全的方法:將溶液靜置一段時間后,向上層清液中滴入沉淀劑,若無沉淀生成,則離子沉淀完全。(11)洗滌沉淀:沿玻璃棒往漏斗中加蒸餾水至液面浸沒沉淀,待水自然流下后,重復操作2~3次。(12)檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法:取少量最后一次的洗滌液于試管中,向其中滴入某試劑,若未出現(xiàn)特征反應(yīng)現(xiàn)象,則沉淀洗滌干凈。(13)洗滌沉淀的目的:除掉附著在沉淀表面的可溶性雜質(zhì)。(14)冰水洗滌的目的:洗去晶體表面的雜質(zhì)離子并降低被洗滌物質(zhì)的溶解度,減少其在洗滌過程中的溶解損耗。(15)乙醇洗滌的目的:降低被洗滌物質(zhì)的溶解度,減少其在洗滌過程中的溶解損耗,得到較干燥的產(chǎn)物。(16)蒸發(fā)、反應(yīng)時的氣體氛圍:抑制某離子的水解。(17)事先煮沸溶液的原因:除去溶解在溶液中的氣體(如氧氣),防止某物質(zhì)被氧化。11.(2018·江蘇高考·20)NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護的重要課題。(1)用水吸收NOx的相關(guān)熱化學方程式如下:2NO2(g)+H2O(l)HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=-116.1kJ·mol-13HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=75.9kJ·mol-1反應(yīng)3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=kJ·mol-1。

(2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時陽極的電極反應(yīng)式:。

(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收過程中存在HNO2與(NH2)2CO生成N2和CO2的反應(yīng)。寫出該反應(yīng)的化學方程式:。

(4)在有氧條件下,新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。①NH3與NO2生成N2的反應(yīng)中,當生成1molN2時,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為mol。

②將一定比例的O