届高考化学专题13 电化学综合应用Word下载.docx

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（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　　　　，分离后含铬元素的粒子是　　　　；

阴极室生成的物质为　　　　（写化学式）。

（1）

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

【解析】本题考查化工流程分析、热化学方程式书写及电解原理等。

（1）NaOH由Na+和OH-构成，电子式为

。

根据题中图示转化关系，向溶液A中通入CO2，发生反应:

NaAlO2+2H2O+CO2

Al（OH）3↓+NaHCO3，沉淀B为Al（OH）3，固体C为Al2O3，B→C的反应条件为加热或煅烧，Al2O3→Al的制备方法为电解熔融氧化铝。

（2）根据“D与浓盐酸混合，不加热，无变化；

加热有Cl2生成”知温度对反应有影响；

滴加硫酸，引入H+，又产生Cl2，说明溶液的酸度对反应有影响。

（3）该还原性气体为CO，易水解生成TiO2·

xH2O的液态化合物为TiCl4，反应的化学方程式为2Cl2（g）+TiO2（s）+2C（s）

TiCl4（l）+2CO（g），结合题意知ΔH=-

×

2=-85.6kJ·

mol-1。

（4）题图2中电解分离装置采用离子交换膜，根据电解时阴离子向阳极移动，则在直流电场作用下，CrO42–通过阴离子膜向阳极室移动，脱离浆液。

在阳极室，CrO42–发生可逆反应:

2CrO42–+2H+

Cr2O72–+H2O，故分离后含铬元素的粒子是CrO42–、Cr2O72–。

在阴极室，H2O放电:

2H2O+2e-

H2↑+2OH-，c（OH-）增大，且Na+向阴极室移动，故阴极室生成的物质为NaOH、H2。

2016-2013年化学高考题

1．【2015上海化学】

（12分）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。

下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

完成下列填空：

（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式。

（2）离子交换膜的作用为、。

（3）精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。

（选填“a”、“b”、“c”或“d”）

（4）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。

写出该反应的化学方程式。

（5）室温下，0.1mol/LNaClO溶液的pH0.1mol/LNa2SO3溶液的pH。

（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

浓度均为0.1mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3–浓度从大到小的顺序为。

已知：

H2SO3Ki1=1.54×

10-2Ki2=1.02×

10-7

HClOKi1=2.95×

10-8

H

2CO3Ki1=4.3×

10-7Ki2=5.6×

10-11

（1）2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－

（2）阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生副反应2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。

（3）ad

（4）2KClO3+H2C2O4+2H2SO4===2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O

（5）大于SO32–>

CO32–>

HCO3–>

HSO3–

【解析】

（1）电解饱和食盐水时，溶液中的阳离子H+在阴极得到电子变为H2逸出，使附近的水溶液显碱性，溶液中的阴离子Cl-在阳极失去电子，发生氧化反应。

产生Cl2。

反应的离子方程式是2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－。

（2）图中的离子交换膜只允许阳离子通过，不能使阴离子通过，这样阻止了OH—进入阳极室，阻止Cl—进入阴极室，使在阴极区产生的NaOH纯度更高。

同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。

（3）随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应及时补充。

精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充，由于阴极H+不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出；

水不断被消耗，所以从b口不断加入蒸馏水，从c位置流出的是稀的NaCl溶液。

（4）KClO3有氧化性，H2C2O4有还原性，在酸性条件下KClO3可以和草酸（H2C2O4）生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。

则根据电子守恒及原子守恒，可得该反应的化学方程式是：

2KClO3+H2C2O4+2H2SO4===2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O。

（5）NaClO、Na2SO3都是强碱弱酸盐，弱酸根离子发生水解反应，消耗水电离产生的H+，破坏了水的电离平衡，当最终达到平衡时，溶液中c（OH-）>

c（H+），所以溶液显碱性。

形成盐的酸越弱，盐水解程度就越大。

消耗的离子浓度越大，当溶液达到平衡时，剩余的离子浓度就越小。

由于H2SO3的Ki2=1.02×

10-7；

HClO的Ki1=2.95×

10-8，所以酸性：

HSO3->

HClO，因此溶液的pH:

NaClO>

Na2SO3。

由于电离程度：

H2SO3>

H2CO3>

HCO3-，浓度均为0.1mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，水解程度：

SO32–，所以离子浓度：

SO32–>

CO32–；

水解产生的离子浓度：

HCO3->

HSO3-。

但是盐水解程度总的来说很小，主要以盐电离产生的离子存在。

所以在该溶液中SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3–浓度从大到小的顺序为SO32–>

HSO3–。

【考点定位】考查电解原理的应用、氧化还原反应方程式的书写、电离平衡常数在比较离子浓度大小的应用的知识。

【名师点睛】氧化还原反应、电解原理、弱电解质的电离平衡理论、盐的水解、离子浓度大小比较是中学化学中的重要知识和理论，要掌握其反应原理、规律、方法、比较依据，再结合实际情况，进行正确的判断，得到相应的答案。

2．【2015北京理综化学】

（节选）研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。

（4）利用如图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。

结合方程式简述提取CO2的原理：

。

用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。

处理至合格的方法是。

（4）①a室：

2H2O-4e－=== 

O2↑+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，发生反应：

HCO3－+H+===CO2↑+H2O。

②c室的反应：

2H2O+2e-===2OH-+H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH 

（4）海水pH＞8，显碱性，需要H+中和来降低海水的碱性，a室发生阳极反应：

O2↑+4H+，c（OH—）下降，水电离平衡右移，c（H+）增大，H+从a室进入b室，发生反应：

HCO3－+H+===CO2↑+H2O。

②

c室的反应：

【考点定位】考查化学平衡移动、电解等。

【名师点晴】本题以CO2在海洋中的转移和归宿为素材，考查有关化学反应原理知识，难度不大，要求学生掌握弱电解质的电离、化学方程式的书写以及利用守恒观点配平方程式，第（4）问利用电化学利用理论从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量，体现了化学与环境保护、理论与实际相结合的特点。

3．【2015北京理综化学】

（15分）为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2Fe3++2I-

2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。

实验如下：

（1）待实验

溶液颜色不再改变时，再进行实验

，目的是使实验

的反应达到。

（2）

是

的对比试验，目的是排除有

中造成的影响。

（3）

和

的颜色变化表明平衡逆向移动，Fe2+向Fe3+转化。

用化学平衡移动原理解释原因：

（4）根据氧化还原反应的规律，该同学推测

中Fe2+向Fe3+转化的原因：

外加Ag+使c（I—）降低，导致I-的还原性弱于Fe2+，用右图装置（a、b均为石墨电极）进行实验验证。

K闭合时，指针向右偏转，b作极。

当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01mol/LAgNO3溶液，产生的现象证实了其推测，该现象是。

（5）按照（4）的原理，该同学用上图装置进行实验，证实了

中Fe2+向Fe3+转化的原因，

转化原因是。

与（4）实验对比，不同的操作是。

（6）实验

中，还原性：

I—>

Fe2+；

而实验

Fe2+>

I—，将（3）和（4）、（5）作对比，得出的结论是。

【答案】 

（1）化学平衡状态

（2）溶液稀释对颜色变化（3）加入Ag+发生反应：

Ag++I—===AgI↓，c（I—）降低；

或增大c（Fe2+）平衡均逆向移动（4）①正 

②左管产生黄色沉淀，指针向左偏转 

（5）①Fe2+随浓度增大，还原性增强 

，使Fe2+还原性强于I-②向U型管右管中滴加1mol/L 

FeSO4溶液（6）该反应为可逆氧化还原反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还原能力，并影响平衡移动方向

的反应达到化学平衡状态。

（2）根据实验

和实验

的对比可以看出是为了排除有

中水造成溶液中离子浓度改变 

的影响；

（3）i.加入AgNO3，Ag+与I-生成AgI黄色沉淀，I-浓度降低，2Fe3+ 

+ 

2I-

2Fe2+ 

I2平衡逆向移动。

ii.加入FeSO4，Fe2+浓度增大，平衡逆移。

（4）

K闭合时，指针向右偏转，b极为Fe3+得电子，作正极；

当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01mol/LAgNO3溶液，产生黄色沉淀，I-离子浓度减小，2Fe3+ 

I2平衡左移，指针向左偏转。

（5）①Fe2+向Fe3+转化的原因是Fe2+浓度增大，还原性增强 

；

②与（4）实验对比，不同的操作是当指针归零后，向U型管右管中滴加1mol/L 

FeSO4溶液。

将（3）和（4）、（5）作对比，得出的结论是在其它条件不变时，物质的氧化性和还原性与浓度有关，浓度的改变可影响物质的氧化还原性，导致平衡移动。

【考点定位】考查化学平衡、电化学、以及化学实验设计等知识。

【名师点晴】本题以“2Fe3++2I-

2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化为基本素材，考查化学平衡状态的判断、平衡的移动、原电池原理、化学实验设计等内容，要求学生在解答本题时能

充分接受、吸收、整合所给信息，分析和解决化学问题，同时本题第

（2）（5）等小问也体现了对化学实验与科学探究能力的考查。

题目难度不是很大。

解答本题时还要注意答题的规范性。

4．【2015海南化学】

（节选）银是一种贵金属，古代常用于制造钱币及装饰器皿，现代在电池和照明器材等领域亦有广泛应用。

回答下列问题。

（4）右图所示原电池正极的反应式为。

（4）Ag++e-===Ag

（4）该原电池的实质是Cu与银离子发生置换反应生成Ag单质，所以正极是生成Ag单质的还原反应。

【考点定位】本题考查金属的腐蚀、电极反应式的书写。

【名师点睛】以银及其化合物为载体考查原电池原理的应用。

考查学生分析问题、解决问题的能力。

5．【2015安徽理综化学】

（节选）C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。

（4）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。

0-t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_____,溶液中的H+向___极移动，t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是______。

（4）2H++NO3—+e—===NO2↑+H2O正Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应。

（4）正极得电子发生还原反应，故电极反应为:

2H++NO3—+e—===NO2↑+H2O;

在电场作用下，阳离子向电池正极移动，由图像得t1时刻电流方向改变，说明电负极发生改变，Al因为发生钝化不再进一步反应。

【考点定位】本题属于实验题，考查原电池原理等知识。

【名师点睛】判断原电池的正负极关键在于理解原电池的本质是氧化还原反应，根据这个原理来判断正负极，负极失电子，发生氧化反应，进而再根据电极材料、电解质溶液和题干信息书写电极反应式。

6．【2015重庆理综化学】

（节选）我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。

（5）如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。

①腐蚀过程中，负极是（填图中字母“a”或“b”或“c”）；

②环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl，其离子方程式为；

③若生成4.29gCu2（OH）3Cl，则理论上耗氧体积为L（标准状况）。

【答案】（5）①c②2Cu2＋+3OH－+Cl－===Cu2（OH）3Cl↓③0.448

（5）①根据图示，青铜基体发生氧化反应，转化为Cu2＋，故c作负极。

②负极上Cu发生氧化反应，产物为Cu2＋，正极上O2发生还原反应，产物为OH－，故该反应为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2（OH）3Cl↓。

③根据得失电子守恒，由O2

4OH－、2Cu

Cu2（OH）3Cl，可得关系式：

O2～Cu2（OH）3Cl，则理论上消耗标准状况下O2的体积为0.02mol×

22.4L/mol＝0.448L。

【考点定位】本题主要考查铜及其化合物的性质，电化学的基本原理。

【名师点晴】生活中常见的金属，以铜为载体设计题目的较少，试题背景注重化学与生活、社会、科技及历史等的有机结合和联系，突显了化学学科的特点，能较好的考查电化学基本知识。

7．【2015新课标Ⅱ卷理综化学】

（14分）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：

溶解度/（g/100g水）

温度/℃

化合物

20

40

60

80

100

NH4Cl

29.3

37.2

45.8

55.3

65.6

77.3

ZnCl2

343

395

452

488

541

614

Zn（OH）2

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Ksp近似值

10-17

10-39

回答下列问题：

（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为。

（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zng。

（已经F＝96500C/mol）

（3）废电池

糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过分离回收；

滤渣的主要成分是MnO2、______和，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是，其原理是。

（4）用废电池的锌皮制备ZnSO4·

7H2O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：

加稀硫酸和H2O2溶解，铁变为_____，加碱调节至pH为时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×

10-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；

继续加碱调节至pH为_____时，锌开始沉淀（假定Zn2＋

浓度为0.1mol/L）。

若上述过程不加H2O2后果是，原因是。

（1）MnO2＋e—＋H＋===MnOOHZn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋2MnOOH

（2）0.05g

（3）加热浓缩、冷却结晶铁粉、MnOOH在空气中加热；

碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2（4）Fe3＋2.76Zn2＋和Fe2＋分离不开Fe（OH）2和Zn（OH）2的Ksp相近

（1）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，锌是活泼的金属，锌是负极，电解质显酸性，则负极电极反应式为Zn—2e—===Zn2＋。

中间是碳棒，碳棒是正极，其中二氧化锰得到电子转化为MnOOH，则正极电极反应式为MnO2＋e—＋H＋===MnOOH，所以总反应式为Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋2MnOOH。

（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，则通过的电量是0.5×

300＝150，因此通过电子的物质的量是

，锌在反应中失去2个电子，则理论消耗Zn的质量是

（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵。

根据表中数据可知氯化锌的溶解度受温度影响较大，因此两者可以通过结晶分离回收，即通过蒸发浓缩、冷却结晶实现分离。

二氧化锰、铁粉、MnOOH均难溶于水，因此滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉、MnOOH。

由于碳燃烧生成CO2，MnOOH能被氧化转化为二氧化锰，所以欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是在空气中灼烧。

（4）双氧水具有强氧化性，能把铁氧化为铁离子，因此加入稀硫酸和双氧水，溶解后铁变为硫酸铁。

根据氢氧化铁的溶度积常数可知，当铁离子完全沉淀时溶液中铁离子浓度为10—5mol/L，则溶液中氢氧根的浓度＝

，所以氢离子浓度是2×

10—3mol/L，pH＝2.7，因此加碱调节pH为2.7时铁刚好完全沉淀。

Zn2＋

浓度为0.1mol/L，根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根浓度为＝

＝10—8mol/L，氢离子浓度是10—6mol/L，pH＝6，即继续加碱调节pH为6时锌开始沉淀。

如果不加双氧水，则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，由于氢氧化亚铁和氢氧化锌的溶度积常数接近，因此在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀，导致生成的氢氧化锌不纯，无法分离开Zn2＋和Fe2＋。

【考点定位】本题主要是考查原电池原理的应用、物质的分离与提纯等，涉及电极反应式书写、电解计算、溶度积常数的应用、pH计算、化学实验基本操作等。

【名师点晴】该题以酸性锌锰干电池为载体综合考查了氧化还原反应、电化学、化学计算、物质的分离与提纯等，能够很好地考查考生所掌握的化学知识结构。

考查了学生对知识理解、综合运用能力及阅读材料接受信息的能力和思维能力，对相关知识的掌握情况。

这道高考题为一道中高档题，能力要求较高。

8．【2014年高考海南卷】

（9分）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。

该电池反应原理如图所示，其中电解质LiCIO4。

溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。

（1）外电路的电流方向是由____极流向____极。

（填字母）

（2）电池正极反应式为。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？

____（填“是”或“否”），原因是____________。

（4）MnO2可与KOH和KClO3，在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_______________。

K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为___________。

（1）ba

（2）MnO2+e-+Li+===LiMnO2（3）否电极Li是活泼金属，能与水反应

（4）3MnO2+KClO3+6KOH

2K2MnO4+KCl+3H2O2:

1

（1）结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从a→b，那么电流方向则是b→a；

（2）根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+ 

通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式MnO2+e—+Li+===LiMnO2；

（3）因为负极的电极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂；

（4）由题目中的信息“MnO2可与KOH和KClO4在高温条件下反应，生成K2MnO4”，可知该反应属于氧化还原反应，Mn元素化合价升高，Cl元素的化合价降低，方程式：

3MnO2+KClO3+6KOH

2K2