江苏版2021高考化学一轮复习专题7化学能与电能精练含解析 21页

专题7　化学能与电能 ‎【考情探究】‎ 课 标 解 读 考点 原电池原理及应用 电解原理及应用 解读 ‎1.理解原电池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式 ‎2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施 ‎3.了解常见化学电源的种类及其工作原理 理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式 考情分析 本专题的考题以中等难度的题为主。设题形式通常有选择题和填空题。与本专题有关的选择题主要考查电极反应式正误判断、正负极和阴阳极判断、电子和电流流向判断以及电极产物判断等;填空题主要考查电极反应式的书写和电池总反应式的书写、正负极和阴阳极的判断。通常伴随考查氧化还原反应有关知识 备考指导 ‎2021年高考备考重点关注新型燃料电池有关知识和与化工生产有密切关系的电化学反应。熟练掌握基础知识,适当做一些“新颖题”拓展思路,以一种积极的状态备考 ‎【真题探秘】‎ 基础篇固本夯基 ‎【基础集训】‎ 考点一　原电池原理及应用 ‎1.镁—空气电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ - 21 -‎ A.电池工作时电极B上会生成少量气体,该气体可能是H2‎ B.电池工作时,电子由电极A经外电路流向电极B C.若采用阴离子交换膜,能防止负极区形成Mg(OH)2沉淀 D.电池工作时的主要反应为:2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2‎ 答案　C　‎ ‎2.“碳呼吸电池”是一种新型能源装置,其工作原理如下图。下列说法正确的是(　　)‎ A.该装置是将电能转变为化学能的装置 B.正极的电极反应式为:C2O‎4‎‎2-‎-2e-2CO2↑‎ C.每得到1mol草酸铝,电路中转移3mol电子 D.利用该装置可捕捉大气中的CO2‎ 答案　D　‎ ‎3.(2018苏州调研,12)下列说法正确的是(　　)‎ A.反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)的ΔH<0,ΔS<0‎ B.若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀 C.用pH均为11的氨水和NaOH溶液分别中和等体积、等浓度的盐酸,消耗氨水的体积大 D.H2O与Na2O2反应生成1molO2,反应中转移的电子数为4×6.02×1023‎ 答案　A　‎ 考点二　电解原理及应用 ‎4.一种生物电化学方法脱除水体中NH‎4‎‎+‎的原理如下图所示:‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.装置工作时,化学能转化为电能 B.装置工作时,a极周围溶液pH降低 C.装置内工作温度越高,NH‎4‎‎+‎脱除率一定越大 D.电极b上发生的反应之一是2NO‎3‎‎-‎-2e-N2↑+3O2↑‎ 答案　B　‎ - 21 -‎ ‎5.H2S有剧毒,石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的H2S废气。先将含H2S的废气(其他成分不参与反应)通入FeCl3溶液中,过滤后将溶液加入以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解(如下图所示),电解后溶液可以循环利用。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A.过滤所得沉淀的成分为S和FeS B.与外接电源a极相连的电极反应式为Fe2+-e-Fe3+‎ C.与外接电源b相连的是铁电极 D.若有0.20mol的电子转移,得到氢气2.24L(标准状况)‎ 答案　A　‎ ‎6.废水中的有害物质不同,处理方法也不相同。‎ 酸性废水中的NH‎4‎‎+‎可在一定条件下利用硝酸盐菌转化为NO‎3‎‎-‎,再用图甲电化学装置除去NO‎3‎‎-‎。‎ ‎①1molNH‎4‎‎+‎转化为NO‎3‎‎-‎需要消耗O2的物质的量为　　　　　。 ‎ ‎②阴极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 甲 答案　(1)①2mol　②2NO‎3‎‎-‎+10e-+12H+N2↑+6H2O 综合篇知能转换 ‎【综合集训】‎ ‎1.(2019扬州期中,9)H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为:2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l)　ΔH=-632kJ·mol-1,如图为H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是(　　)‎ A.电极b为电池的负极 B.电极b上发生的电极反应为:O2+2H2O+4e-4OH-‎ C.电路中每流过4mol电子,电池会产生632kJ电能 D.每34gH2S参与反应,有2molH+经质子膜进入正极区 答案　D　‎ - 21 -‎ ‎2.(2018南通海门中学调研二,9)含乙酸钠和对氯苯酚()的废水可以利用微生物电池除去,其原理如下图所示。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.该装置中电能转化为化学能 B.每转移8mol电子消耗1molCH3COO-‎ C.电子从A极经导线流向B极 D.A极电极反应式为 答案　B　‎ ‎3.[2020届仿真冲刺练二,20(5)(6)]甲醇不仅是重要的化工原料,还是性能优良的能源和车用燃料。‎ Ⅱ.如图是甲醇燃料电池工作原理示意图。‎ ‎(5)当内电路转移1.5molCO‎3‎‎2-‎时,消耗甲醇的质量是　　　g。 ‎ ‎(6)正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　Ⅱ.(5)16　(6)O2+2CO2+4e-2CO‎3‎‎2-‎ ‎4.[2020届扬州中学开学测试,19(2)]CO2的资源化对于构建低碳社会具有重要意义。‎ ‎(2)高温共电解CO2和H2O是一种制备清洁燃料的新技术,其原理如图所示。电极a上的电极反应式是H2O+2e-H2+O2-和　。 ‎ 答案　(2)CO2+2e-CO+O2-‎ 应用篇知行合一 ‎【应用集训】‎ ‎1.(2020届南通栟茶中学学情监测一,10)锌-空气电池(原理如图)适宜用作电动车的动力电源,该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.氧气在石墨电极上发生氧化反应 B.该电池的负极反应为Zn+H2O-2e-ZnO+2H+‎ C.该电池放电时OH-向石墨电极移动 D.该电池充电时应将Zn电极与电源负极相连 答案　D　‎ ‎2.(2020届南师附中阶段测试一,10)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。‎ 已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高 C.Mg-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)n D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜 答案　C　‎ ‎3.(2019盐城期中,13)2017年法国科研人员发明一种新的低能量电解合成1,2-二氯乙烷的方法,其原理及装置如下图所示:‎ 装置工作时,下列说法正确的是(　　)‎ A.化学能转变为电能 B.阳极主要发生2Cl--2e-Cl2↑‎ C.X、Y依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜 D.该工艺总反应为CH2CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl 答案　CD　‎ ‎4.(2018苏中苏北七市调研二,10)铝石墨双离子电池是一种全新低成本、高效电池,原理为AlLi+Cx(PF6)Al+xC+Li++PF‎6‎‎-‎,电池结构如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.放电时外电路中电子向铝锂电极移动 B.放电时正极反应为Cx(PF6)+e-xC+PF‎6‎‎-‎ C.充电时应将铝石墨电极与电源负极相连 D.充电时,若电路中转移1mol电子,阴极质量增加9g 答案　B　‎ 创新篇守正出奇 创新集训 ‎1.(2019云南保山市级统一检测,12)中国科学家用墨汁书写后的纸张作为空气电极,设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂-空气电池如图甲,电池的工作原理如图乙。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.放电时,纸张中的纤维素作为锂电池的负极 B.充电时,若阳极放出1molO2,则有4mole-回到电源正极 C.闭合开关K给锂电池充电,X对应充电电极上的反应为Li++e-Li D.放电时,Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极 答案　C　‎ ‎2.(2019江西南昌一模,13)微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。下列说法正确的是(　　)‎ A.好氧微生物反应器中反应为NH‎4‎‎+‎+2O2NO‎3‎‎-‎+2H++H2O B.B极电势比A极电势低 C.A极的电极反应式为CH3COO-+8e-+2H2O2CO2↑+7H+‎ D.当电路中通过1mol电子时,理论上总共生成2.24LN2‎ 答案　A　‎ ‎3.(2019河南中原名校联考,11)一种电催化合成氨的装置如图所示。该装置工作时,下列说法正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.图中涉及的能量转化方式共有3种 B.两极产生的气体的物质的量之比是1∶1‎ C.电路中每通过1mol电子,有1molH+迁移至a极 D.b极上发生的主要反应为N2+6H++6e-2NH3‎ 答案　D　‎ ‎【五年高考】‎ 考点一　原电池原理及应用 ‎1.(2018江苏单科,10,2分)下列说法正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 B.反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应 C.3molH2与1molN2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023‎ D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快 答案　C　‎ ‎2.(2015江苏单科,10,2分)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol电子 B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e-2H2O C.电池工作时,CO‎3‎‎2-‎向电极B移动 D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-2CO‎3‎‎2-‎ 答案　D　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎3.(2018课标Ⅲ,11,6分)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-x‎2‎)O2↑‎ 答案　D　‎ ‎4.[2016江苏单科,20(1)(2),7分]铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。‎ ‎(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O‎7‎‎2-‎的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2O‎7‎‎2-‎转化为Cr3+,其电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率,结果如下图所示。‎ ‎①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　。 ‎ ‎②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是　。 ‎ 答案　(7分)(1)Cr2O‎7‎‎2-‎+14H++6e-2Cr3++7H2O(2分)‎ ‎(2)①活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用(2分)‎ ‎②铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少(3分)‎ 考点二　电解原理及应用 ‎5.(2018课标Ⅰ,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:‎ ‎①EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+‎ ‎②2EDTA-Fe3++H2S2H++S+2EDTA-Fe2+‎ - 21 -‎ 该装置工作时,下列叙述错误的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-CO+H2O B.协同转化总反应:CO2+H2SCO+H2O+S C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性 答案　C　‎ ‎6.[2019江苏单科,20(2),4分]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。‎ ‎(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图2。‎ 图2‎ ‎①写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(2)①CO2+H++2e-HCOO-或CO2+HCO‎3‎‎-‎+2e-HCOO-+CO‎3‎‎2-‎ ‎②阳极产生O2,pH减小,HCO‎3‎‎-‎浓度降低;K+部分迁移至阴极区 ‎7.[2017江苏单科,16(4)(5),6分]铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:‎ 注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。‎ ‎(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　,阴极产生的物质A的化学式为　　　　　。 ‎ - 21 -‎ ‎(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是　。 ‎ 答案　(4)4CO‎3‎‎2-‎+2H2O-4e-4HCO‎3‎‎-‎+O2↑　H2‎ ‎(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 ‎8.(2019北京理综,27,14分)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。‎ ‎(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。‎ ‎①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②已知反应器中还存在如下反应:‎ ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH1‎ ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2‎ ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g)　ΔH3‎ ‎……‎ ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用　　　　　　　　　　　　　　　　　反应的ΔH。 ‎ ‎③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)=4∶1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是　　　　(选填字母序号)。 ‎ a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2‎ c.减少积炭生成 ‎④用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。‎ 从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率　　　　(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:　 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。‎ - 21 -‎ ‎①制H2时,连接　　　　。产生H2的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②改变开关连接方式,可得O2。‎ ‎③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)①CH4+2H2O4H2+CO2‎ ‎②C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)2CO(g)‎ ‎③abc ‎④降低　CaO+CO2CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积 ‎(2)①K1　2H2O+2e-H2↑+2OH-‎ ‎③制H2时,电极3发生反应:Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O。制O2时,上述电极反应逆向进行,使电极3得以循环使用 教师专用题组 考点一　原电池原理及应用 ‎1.(2013江苏单科,9,2分)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是(　　)‎ A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的pH增大 D.溶液中Cl-向正极移动 答案　C　‎ ‎2.(2010江苏单科,11,4分)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是(　　)‎ A.该系统中只存在3种形式的能量转化 B.装置Y中负极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-4OH-‎ - 21 -‎ C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转化 答案　C　‎ ‎3.(2019天津理综,6,6分)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是(　　)‎ A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-‎ B.放电时,溶液中离子的数目增大 C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化 D.充电时,a电极接外电源负极 答案　D　‎ ‎4.(2016课标Ⅱ,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误‎··‎的是(　　)‎ A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+‎ B.正极反应式为Ag++e-Ag C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑‎ 答案　B　‎ ‎5.(2016课标Ⅲ,11,6分)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎。下列说法正确的是(　　)‎ A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动 B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小 C.放电时,负极反应为:Zn+4OH--2e-Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎ D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)‎ 答案　C　‎ ‎6.(2015课标Ⅰ,11,6分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误‎··‎的是(　　)‎ A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O - 21 -‎ 答案　A　‎ ‎7.(2015天津理综,4,6分)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后,甲池的c(SO‎4‎‎2-‎)减小 C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡 答案　C　‎ 考点二　电解原理及应用 ‎8.(2017课标Ⅰ,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 答案　C　‎ ‎9.[2014江苏单科,20(1),4分]硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。‎ ‎(1)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:‎ S2--2e-S ‎(n-1)S+S2-‎Sn‎2-‎ ‎①写出电解时阴极的电极反应式:　。 ‎ ‎②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成　。 ‎ 答案　(4分)(1)①2H2O+2e-H2↑+2OH-‎ ‎②Sn‎2-‎+2H+(n-1)S↓+H2S↑‎ ‎10.[2011江苏单科,20(4)(5),4分]氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。‎ - 21 -‎ 已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)‎ ΔH=206.2kJ·mol-1‎ CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)‎ ΔH=247.4kJ·mol-1‎ ‎2H2S(g)2H2(g)+S2(g)　ΔH=169.8kJ·mol-1‎ ‎(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图乙(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 图乙 ‎(5)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时,Mg2Cu与H2反应,生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(4)CO(NH2)2+8OH--6e-CO‎3‎‎2-‎+N2↑+6H2O ‎(5)2Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2‎ ‎11.(2017天津理综,7,14分)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。‎ Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)‎ ‎(1)反应①所加试剂NaOH的电子式为　　　　　　,B→C的反应条件为　　　,C→Al的制备方法称为　　　　。 ‎ ‎(2)该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)　　　。 ‎ a.温度 b.Cl-的浓度 c.溶液的酸度 ‎(3)0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ Ⅱ.含铬元素溶液的分离和利用 ‎(4)用惰性电极电解时,CrO‎4‎‎2-‎能从浆液中分离出来的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ - 21 -‎ ‎　　　　　　　　　　　,分离后含铬元素的粒子是　　　　　　;阴极室生成的物质为　　　　　　　(写化学式)。 ‎ 答案　(14分)‎ ‎(1)Na+[··O‎··‎‎··‎··H]-　加热(或煅烧)　电解法 ‎(2)ac ‎(3)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)　ΔH=-85.6kJ·mol-1‎ ‎(4)在直流电源作用下,CrO‎4‎‎2-‎通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液　CrO‎4‎‎2-‎和Cr2O‎7‎‎2-‎　NaOH和H2‎ ‎【三年模拟】‎ 一、选择题(每题4分,共40分)‎ ‎1.(2020届南通调研,9)我国科学家研发了一种Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池放电时的反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C,下列说法正确的是(　　)‎ A.负载碳纳米管的镍网为电池的负极 B.充电时电池将化学能转化为电能 C.放电时,正极反应为:3CO2+4e-2CO‎3‎‎2-‎+C D.放电时Na+移向电源的负极 答案　C　‎ ‎2.(2020届仿真冲刺练三,10)电渗析法淡化海水装置示意图如图所示,电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列,将电解槽分隔成多个独立的间隔室,海水充满在各个间隔室中。通电后,一个间隔室的海水被淡化,而其相邻间隔室的海水被浓缩,从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是(　　)‎ A.离子交换膜b为阳离子交换膜 B.各间隔室的排出液中,①③⑤⑦为淡水 C.通电时,电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显 D.淡化过程中,得到的浓缩海水没有任何使用价值 答案　B　‎ ‎3.(2020届仿真冲刺练一,10)碳排放是影响气候变化的重要因素之一。最近,科学家研发出一种新系统,“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,生成电能和氢气,其工作原理如图所示。下列有关说法中不正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.系统工作时,化学能转变成电能 B.系统工作时,电流由a极沿导线流向b极 C.系统工作时,b极区可能会析出固体 D.系统工作时,b极区的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-2HCO‎3‎‎-‎+H2‎ 答案　B　‎ ‎4.(2020届南通如皋中学阶段测试一,10)图甲是一种利用微生物将废水中的尿素[CO(NH2)2]的化学能直接转化为电能并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜。下列说法中正确的是(　　)‎ A.图甲中H+透过质子交换膜由右向左移动 B.图乙中溶液的颜色会逐渐变浅 C.M电极的反应式:CO(NH2)2-14e-+5H2OCO2↑+2NO2↑+14H+‎ D.当图甲中消耗0.5molCO(NH2)2时,图乙中铁电极增重96g 答案　D　‎ ‎5.(2019南京、盐城一模,13)Mg/LiFePO4电池的电池反应为xMg2++2LiFePO4xMg+2Li1-xFePO4+2xLi+,其装置示意图如下。下列说法正确的是(　　)‎ A.放电时,Li+被还原 B.充电时,电能转变为化学能 C.放电时,电路中每流过2mol电子,有1molMg2+迁移至正极区 D.充电时,阳极上发生的电极反应为LiFePO4-xe-Li1-xFePO4+xLi+‎ 答案　BD　‎ ‎6.(2019苏州期末,10)铅酸蓄电池是目前应用普遍的化学电池,新型液流式铅酸蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质,电池总反应:Pb+PbO2+4H+2Pb2++2H2O。下列有关新型液流式铅酸蓄电池的说法正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.充电和放电时,溶液中Pb2+浓度均保持不变 B.放电时溶液中H+向正极移动 C.放电时,正、负电极质量均会增大 D.充电时的阳极反应式:Pb2++4OH--2e-PbO2+2H2O 答案　B　‎ ‎7.(2019泰州一模,10)下列说法正确的是(　　)‎ A.铜锌原电池中,盐桥中的K+和NO‎3‎‎-‎分别移向负极和正极 B.SiO2(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g)必须在高温下反应才能发生,则ΔH>0‎ C.室温下,将Na2CO3和NaHCO3的混合溶液加水稀释,c(HCO‎3‎‎-‎)‎c(CO‎3‎‎2-‎)‎减小 D.电解精炼铜时,若阴极析出3.2g铜,则阳极失电子数大于6.02×1022‎ 答案　B　‎ ‎8.(2019无锡期中,9)以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池,其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是　(　　)‎ A.放电时,正极反应为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-Na2Fe[Fe(CN)6]‎ B.充电时,Mo(钼)箔接电源的负极 C.充电时,Na+通过交换膜从左室移向右室 D.外电路中通过0.2mol电子的电量时,负极质量变化为2.4g 答案　B　‎ ‎9.(2019江苏七市二模,10)某微生物电解池(MEC)制氢工作原理如下图所示。用该电解池电解0.1mol·L-1的CH3COOH溶液,下列说法正确的是(　　)‎ A.Y为电源的正极 B.该电解装置中,阳极的电极反应式为:CH3COOH+2H2O-8e-2CO2↑+8H+‎ C.当2molH+通过质子交换膜时,产生22.4LH2‎ D.电解一段时间后,溶液中c(CH‎3‎COO‎-‎)‎c(CH‎3‎COOH)‎的值变小 答案　B　‎ ‎10.(2018苏南苏北七市三模,12)下列有关说法正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.一定条件下反应2SO2+O22SO3达到平衡时,v(O2)正=2v(SO3)逆 B.用下图所示方法可保护钢闸门不被腐蚀 C.常温下,向NH4Cl溶液中加入少量NaOH固体,溶液中c(NH‎3‎·H‎2‎O)‎c(NH‎4‎‎+‎)·c(H‎+‎)‎的值增大 D.常温下,pH=2的盐酸与pH=12的Ba(OH)2溶液等体积混合,两者恰好完全反应 答案　CD　‎ 二、非选择题(共40分)‎ ‎11.[2020届仿真冲刺练四,16(6)(7)](4分)(6)工业上,以石墨为电极,电解亚铁氰化钾溶液可以制备铁氰化钾{K3[Fe(CN)6],可用于检验Fe2+},阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(7)设计如图实验探究牺牲阳极的阴极保护法原理。‎ 操作 现象 ‎(i)取铁极附近的溶液于试管中,滴加铁氰化钾溶液 无明显现象 ‎(ii)在U形管铁极附近滴加铁氰化钾溶液 产生蓝色沉淀 得出结论:①锌能保护铁;②　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(6)[Fe(CN)6]4--e-[Fe(CN)6]3-‎ ‎(7)铁能被铁氰化钾氧化生成Fe2+‎ ‎12.[2020届南通如皋中学阶段测试一,16(5)](4分)(5)采用电解法处理含铬废水原理如下图所示。阳极区溶液中发生反应:Cr2O‎7‎‎2-‎+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　,阴极产生的气体为　　　　(填化学式)。 ‎ 答案　(5)Fe-2e-Fe2+　H2‎ - 21 -‎ ‎13.[2020届连云港新海中学学情检测二,20(4)(5)](4分)烟气中的氮氧化物是造成大气污染的重要因素。‎ ‎(4)有人设想采用下列方法减少烟气中的氮氧化物对环境的污染:用天然气中的CH4、H2等还原SO2,从产物中分离出一种含硫质量分数约为94%的化合物,并用这种化合物来还原NOx。请写出这种含硫化合物和NOx反应的化学方程式:　。 ‎ ‎(5)某工业废水中含有毒性较大的CN-,可用电解法将其转变为N2,装置如图所示。电解池中生成N2的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(4)2xH2S+2NOxN2+2xH2O+2xS↓‎ ‎(5)2CN-+12OH--10e-2CO‎3‎‎2-‎+N2↑+6H2O ‎14.[2019徐州、淮安、连云港调研,20(3)](2分)SO2、NO是大气污染物,NH4NO3、H2SO4等是水体污染物,有效去除这些污染物是一项重要课题。‎ ‎(3)电解法除去工业废水中的硝酸铵的装置示意图如下所示,阴极电极反应式为　　　　　　　　　　　‎ ‎　　。 ‎ 答案　(3)2NH‎4‎‎+‎+2e-2NH3↑+H2↑‎ ‎15.[2019扬州一模,20(4)](4分)废水中过量的氨氮(NH3和NH‎4‎‎+‎)会导致水体富营养化。某科研小组用NaClO氧化法处理氨氮废水。已知:①HClO的氧化性比NaClO强;②NH3比NH‎4‎‎+‎更易被氧化;③国家标准要求经处理过的氨氮废水pH要控制在6~9。‎ ‎(4)利用微生物燃料电池可以对氨氮废水进行处理,其装置如上图所示。闭合电路后,负极室与正极室均产生氮气,则负极室中NH‎4‎‎+‎发生反应的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。该装置除了能对氨氮废水进行处理外,另一个突出的优点是　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(4)2NH‎4‎‎+‎-6e-N2↑+8H+　将化学能转化为电能(或能处理硝态氮废水)‎ - 21 -‎ ‎16.[2019无锡期中,20(3)](6分)二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫等物质的转化和综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。‎ ‎(3)间接电化学法可对大气污染物NO进行无害化处理,其工作原理如上图所示,质子膜允许H+和H2O通过。电极Ⅰ的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　,每处理1molNO,可同时得到　　　　gO2。 ‎ 答案　(3)2HSO‎3‎‎-‎+2e-+2H+S2O‎4‎‎2-‎+2H2O　16‎ ‎17.[2019南京、盐城二模,20(4)](6分)H2O2在Fe2+、Cu2+的存在下生成具有强氧化性的·OH(羟基自由基),·OH可将有机物氧化降解。‎ ‎(4)如图为水体中有机污染物降解的一种反应机理。阳极的电极反应式为　　　　　　　　,X微粒的化学式为　　　　　　,阴极附近Fe2+参与反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(4)Fe-2e-Fe2+　O‎2‎‎-‎　H2O2+H++Fe2+Fe3++H2O+·OH ‎18.[2019南通启东中学阶段检测一,17(3)](6分)偏钒酸铵(NH4VO3)为白色或微黄色的晶体粉末,微溶于水和氨水,难溶于冷水。‎ ‎(3)钒电池是一种活性物质呈循环流动液态的二次电池。某钒电池总反应为VO‎2‎‎+‎+V2++2H+VO2++V3++H2O。‎ ‎①放电时钒电池的负极反应式为　　　　　　　　　。 ‎ ‎②用该钒电池在铁制品上镀铜,铁制品应与电池的　　　(填“正极”或“负极”)相连。若电镀开始时两电极质量相等,电镀一段时间后,两电极质量之差为128g,此时转移电子的物质的量为　　　　　　。 ‎ 答案　(3)①V2+-e-V3+　②负极　2mol ‎19.[2018苏锡常镇调研一,20(4)](4分)(4)①用石灰乳吸收氮的氧化物,原理为:‎ ‎4NO2+2Ca(OH)2Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O NO2+NO+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O 为使吸收充分,V(NO2)/V(NO)　　　(填“≥”或“≤”)1。 ‎ ‎②目前可采用电解的方法除去废水中的NO‎2‎‎-‎,原理如图所示。写出阴极的电极反应式:　　　　　　　　　‎ ‎　　。 ‎ - 21 -‎ 答案　(4)①≥　②2NO‎2‎‎-‎+6e-+8H+N2↑+4H2‎ - 21 -‎