2022年高考化学一轮课时达标习题 第6章 化学反应与能量（4）（含解析）

2022年高考化学一轮课时达标习题 第6章 化学反应与能量（4）（含解析）1某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：_FeCu2=Fe2Cu_(用离子方程式表示)，设计的原电池装置，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过_0.2_mol电子。(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为_2H2e=H2_，这是由于NH4Cl溶液显_酸性_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：_NHH2ONH3H2OH_；用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：_2Fe2Cl2=2Fe32Cl_，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的3价铁被氧化为更高的价态。”如果3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式：_2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H_。(3)其他条件不变，若将盐桥换成铜导线与石墨相连成n型，如图所示。一段时间后，在装置甲中铜丝附近滴加酚酞试液，现象是_溶液变红_，电极反应式为_O22H2O4e=4OH_；装置乙中石墨(1)为_阴_极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，装置乙中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应式为_2Cl2e=Cl2_，产物常用_湿润的淀粉KI试纸_检验，反应的离子方程式为_Cl22I=2ClI2_。解析(1)设导线中通过的电子的物质的量为x mol，则负极减少28x g，正极增重32x g,28x32x12，x0.2。(2)NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H得电子，负极上Fe失电子生成Fe2。Cl2将Fe2氧化为Fe3，Cl2过量时，发生的反应为2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H。(3)将盐桥改为铜丝和石墨后装置甲成为原电池，装置乙成为电解池。装置甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O22H2O4e=4OH，滴加酚酞后变红色。 装置乙中石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，Cl2可用湿润的淀粉KI试纸检验。2锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6CxLixe=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题：(1)LiCoO2中，Co元素的化合价为_3_。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式为_2Al2OH6H2O=2Al(OH)3H2_。(3)“酸浸”一般在80 下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式：_2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O、2H2O22H2OO2_；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_有氯气生成，污染环境_。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式：_CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4H2OCO2_。(5)充放电过程中发生LiCoO2与Li1xCoO2之间的转化，写出放电时电池的反应方程式：_Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C_。(6)上述工艺中“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_Li从负极中脱出，经电解质向正极移动并进入正极材料中_。在整个回收工艺中，可回收的金属化合物有_Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4_(填化学式)。解析(1)Li和O的化合价分别是1和2，所以该化合物中Co的化合价是(221)3。(2)正极材料中的金属铝能和氢氧化钠溶液反应，反应的离子方程式是2Al2OH6H2O=2Al(OH)3H2。(3)根据流程可知，有CoSO4生成，这说明在反应中LiCoO2是氧化剂，双氧水是还原剂，因此该反应的化学方程式是2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O；在反应中双氧水是过量的，则过量的双氧水会发生自身的氧化还原反应，即2H2O22H2OO2；如果用盐酸代替，则氯化氢会被氧化生成氯气，会造成环境污染。(4)根据原子守恒可知，在反应中还有硫酸铵、CO2和H2O生成，所以反应的化学方程式是CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4H2OCO2。(5)根据充电时该锂离子电池负极发生的反应6CxLixe=LixC6可知，放电时LixC6在负极失去电子，则Li1xCoO2在正极得到电子，所以放电时电池反应式是Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C。3熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2和HCO)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为2C4H1026CO52e=34CO210H2O。试回答下列问题：(1)该燃料电池的化学反应方程式为_2C4H1013O2=8CO210H2O_。(2)正极电极反应式为_O22CO24e=2CO_。(3)为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是_CO2_，它来自_负极生成的产物_。(4)某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水。写出反应的离子方程式：_2Cl2H2OCl2H22OH_。将湿润的淀粉KI试纸放在该装置附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若反应的Cl2和I2的物质的量之比为51，且生成两种酸。该反应的化学方程式为_5Cl2I26H2O=10HCl2HIO3_。若电解后得到200 mL 3.25 mol/L NaOH溶液，则消耗C4H10的体积在标准状况下为_560_mL。解析(2)用总化学方程式减去负极电极反应式即得正极电极反应式。(3)因为负极消耗CO而生成CO2，所以要保持稳定，正极需要生成CO，所需CO2可以由负极生成的产物提供。(4)根据串联电路中各电极得失电子数相等，电解后得到NaOH的物质的量为3.25 mol/L0.2 L0.65 mol，即电解池阴极有0.65 mol H得到了0.65 mol电子，所以燃料电池的负极消耗C4H10的体积为(0.65 mol26)22.4 L/mol0.56 L560 mL。4如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向装置甲中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。试回答下列问题：(1)在电源中，B电极为_负_极(填电极名称，下同)；装置丙中Y电极为_阴_极。(2)在装置甲中，石墨(C)电极上发生_氧化_(填“氧化”或“还原”)反应；装置甲中总的化学方程式是_2NaCl2H2OCl2H22NaOH_。(3)装置丙在通电一段时间后，X电极上发生的电极反应式是_2Cl2e=Cl2_。(4)如果装置乙中精铜电极的质量增加了0.64 g，请问装置甲中，铁电极上产生的气体在标准状况下为_0.224_L。解析(1)电源接通后，向装置甲中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色，说明在Fe电极附近的水溶液显碱性，则在该电极上是H放电，所以Fe为阴极，与直流电源的负极相连。因此在电源中，B电极为负极，A电极为正极。在装置丙中Y电极为阴极。(2)在装置甲中，石墨(C)电极为电解池的阳极，发生氧化反应。由于在NaCl溶液中放电能力：ClOH，所以在C电极上发生氧化反应：2Cl2e=Cl2。装置甲中总的化学方程式是2NaCl2H2OCl2H22NaOH。(4)如果装置乙中精铜电极的质量增加了0.64 g，n(Cu)0.01 mol，则n(e)0.02 mol。由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以铁电极上产生的氢气为0.01 mol，在标准状况下为0.224 L。5(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为_Cl5e2H2O=ClO24H_。电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_0.01_mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：_在阴极发生反应：2H2e=H2，H浓度减小，使H2OHOH的平衡向右移动，OH浓度增大，pH增大_。(2)为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2。电池工作时正极反应式为_O24e=2O2_。若以该电池为电源，用石墨作电极电解100 mL含有以下离子的溶液。离子Cu2HClSOc/(molL1)1441电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气的物质的量为_0.1_mol。解析(1)阳极Cl失去电子发生氧化反应。水电离产生的H在阴极上放电产生H2，转移电子的物质的量n(e)2n(H2)20.01 mol，则在内电路中移动的电荷为0.01 mol，每个Na带一个单位的正电荷，则通过的Na为0.01 mol。(2)电池工作时，正极上O2得电子发生还原反应生成O2。结合离子浓度可知电解过程可分为三个阶段：先是电解CuCl2、然后电解HCl、最后电解水，由此可见阴极首先析出0.1 mol Cu(同时阳极析出0.1 mol Cl2)，然后析出H2；阳极上先是析出0.2 mol Cl2(此时阴极已析出0.1 mol H2)，再析出O2，设阳极析出x mol O2时两极析出气体的体积相等，由题意可得0.2x0.12x，解得x0.1。