高考电化学 分类汇编 13页

近两年高考化学电化学分类汇编 ‎1．电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。‎ ‎（1）如图为电解精炼银的示意图，________(填a或b)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为______________________。‎ ‎（2）电解法处理酸性含铬废水(主要含有)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应＋6Fe2＋＋14H＋2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。回答下列问题：‎ ‎①写出电极反应式：阴极________________，阳极________________。‎ ‎②当生成1 mol Cr(OH)3时，电路中转移电子的物质的量至少为________mol。‎ ‎③电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成，原因是______________________________________。‎ ‎（3）电解降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电解降解的原理如图所示。‎ ‎①电源正极为________(填A或B)，阴极反应式为______________________。‎ ‎②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为________g。‎ ‎【答案】（1）a ＋3e－＋4H＋NO↑＋2H2O或＋e－＋2H＋NO2↑＋H2O ‎（2）①2H＋＋2e－H2↑　Fe－2e－Fe2＋　②6 ③阳极生成的Fe2＋被溶液中的氧化Fe3＋，阴极H＋放电，随着溶液中的酸性下降，使Fe3＋的水解平衡右移，生成Fe(OH)3沉淀 ‎（3）①A　2＋6H2O＋10e－N2↑＋12OH－　②14.4‎ ‎ 3．Ⅰ.（1）研究钢铁的防腐蚀措施意义重大。利2.用如图所示装置可以模拟铁的电化学防护，其中Y为NaCl。‎ 为减缓铁的腐蚀：‎ ‎①若X为碳棒，开关K应置于　　　　(填字母)处，此时X极发生的电极反应式为 。‎ ‎②若X为锌，开关K置于M处，则此时铁极发生的电极反应式为 。‎ ‎（2）在城市中地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，地上还铺有铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道形成回路时，就会引起后者的腐蚀。为表示其原理，某班级的学生绘制了下列装置图(假设电极材料均为铁，电解质溶液均为NaCl溶液)。‎ 你认为其中能合理模拟金属管道的腐蚀原理的是 ；c(Ⅱ)的总反应方程式是 ；若图d 中接通电源，则平放的铁丝左侧附近产生的现象是 ；请你为防止地下金属管道腐蚀提供一种策略 。‎ Ⅱ.1 L某溶液中含有的离子如下表：‎ 离子 Cu2+‎ Al3+‎ Cl−‎ 物质的量浓度/(mol/L)‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎4‎ x 用惰性电极电解该溶液。当电路中有5 mol 电子通过时，溶液的pH=　　　　(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)。‎ ‎【答案】Ⅰ.（1）①N　2Cl−−2e−Cl2↑　②O2+2H2O+4e−4OH−‎ ‎（2）acd　Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑　铁丝左侧有无色的气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后白色沉淀变成灰绿色，最后变为红褐色　将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(塑料或油漆等)‎ Ⅱ.0‎ ‎ 4．离子交换膜法为目前普遍使用的制碱技术，其 极反应为： CO2+3．(2017江苏卷)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。‎ ‎（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。 ‎ ‎（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____________。‎ ‎【答案】（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化 （4）4CO32－+2H2O−4e−=4HCO3－+O2↑ H2‎ ‎4．【2017天津卷】（14分）某混合物浆液含有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（见图2），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。‎ 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__________，分离后含铬元素的粒子是_________；阴极室生成的物质为___________（写化学式）。[来源:学+科+网Z+X+X+K]‎ ‎【答案】（4）在直流电场作用下，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 ‎5．【2016新课标1卷】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。‎ ‎【答案】（3）NaOH溶液 ；Na2CO3溶液 ；ClO2−(或NaClO2)；‎ ‎【解析】（3）食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用过量NaOH溶液除去Mg2+，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+；向NaCl溶液中加入ClO2，进行电解，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl2↑，反应产生Cl2， 阴极发生反应产生NaClO2，可见“电解”中阴极反应的主要产物是NaClO2；‎ ‎6．【2016北京卷】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-的反应原理如图所示。‎ ‎[来源:Zxxk.Com]‎ ‎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________。‎ ‎（4）其他条件与（2）相同，经1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 约10%‎ 约3%‎ ‎1小时pH 接近中性 接近中性 与（2）中数据对比，解释（2）中初始pH不同时，NO3—去除率和铁的最终物质形态不同的原因：__________。‎ ‎【答案】（1）①铁 ②NO3－+8e－+10H+=NH4++3H2O ‎（2）因为铁表面生成不导电的FeO(OH)，阻止反应进一步发生 ‎（4）Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeO（OH）转化为可导电的Fe3O4，使反应进行的更完全，初始pH高时，产生的Fe2+浓度小，从而造成NO3—去除率和铁的最终物质形态不同。‎ ‎【解析】（1）①Fe是活泼的金属，根据还原水体中的NO3-的反应原理图可知，Fe被氧化作负极；‎ ‎②正极发生得到电子的还原反应，因此正极是硝酸根离子被还原为NH4+，该溶液为酸性电解质溶液，结合元素和电荷守恒可知电极反应式为：NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O；‎ ‎（2）从pH对硝酸根去除率的影响来看，初始pH=4.5时去除率低，主要是因为铁离子容易水解生成FeO(OH)，同时生成的Fe3O4产率降低，且生成的FeO(OH)不导电，所以NO3-的去除率低；‎ ‎（4）Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeO（OH）转化为可导电的Fe3O4，使反应进行的更完全；初始pH高时，由于Fe3+的水解，Fe3+越容易生成FeO(OH)，产生的Fe2+浓度小，从而造成NO3—去除率和铁的最终物质形态不同。‎ ‎7．【2016江苏卷】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。[来源:学科网ZXXK]‎ ‎（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_____________。‎ ‎【答案】（1）Cr2O72–+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O ‎ ‎8．【2016天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：‎ ‎（1）但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：____。‎ ‎（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH−FeO42−+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。‎ ‎①电解一段时间后，c(OH−)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。[来源:学.科.网Z.X.X.K]‎ ‎②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_______。‎ ‎③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。‎ ‎【答案】（1）H2+2OH--2e-=2H2O （5）①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ‎③M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。‎ ‎9．【2016浙江卷】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。‎ ‎（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在极，该电极反应式是。‎ ‎【答案】（5）阴 CO2+6H++6e−==CH3OH+H2O ‎【解析】（5）二氧化碳变甲醇，碳元素的化合价降低，得到电子，说明其在阴极反应，其电6H++6e-＝CH3OH+H2O