2019-2020年高考化学二轮复习 专题九 电化学原理限时集训 新人教版.doc

2019-2020年高考化学二轮复习 专题九 电化学原理限时集训 新人教版1我国预计在xx前后建成自己的载人空间站。为循环利用人体呼出的CO2并提供氧气，我国科学家设计出一种装置(如图Z98所示)，实现“太阳能电能化学能”的转化，总反应为2CO2=2COO2。下列有关说法正确的是()图Z98A该装置属于原电池B人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2H2O2e=CO2OHC反应完毕，该太阳能装置中的电解质溶液碱性增强DX极反应式：O22H2O4e=4OH2“嫦娥”一号探测器所用的镍氢蓄电池，其负极板材料M为能吸收氢原子的合金。充电时电极反应分别为MH2Oe=MHOH，Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O。下列有关镍氢蓄电池叙述正确的是()A放电时，正极附近溶液pH减小B放电时，总反应为MHNiOOH=MNi(OH)2C充电时，电极M应与充电电源正极相连D充电后，负极板材料M变成了MH，MH中H元素显1价3纳米材料因其有特殊的性能而已成为科学研究的热点，利用电解的方法可得到纳米Cu2O，工作原理如图Z99所示，下列有关说法正确的是()图Z99Aa是电源的负极B电解过程中，装置左侧溶液的pH慢慢减小C阳极上的电极反应式：4OH4e=2H2OO2D该装置中的总反应式为2CuH2OCu2OH24储氢合金表面镀铜过程反应为Cu22HCHO4OH=CuH22H2O2HCOO，下列说法错误的是()A电镀过程中氢气在镀件表面析出B电镀时溶液中Cu2移向阴极，并在阴极上发生还原反应C阳极反应式为HCHO3OH2e=2H2OHCOOD电镀时每生成6.4 g铜，镀层放出2.24 L H25过氧化银(Ag2O2)是银锌碱性电池正极的活性物质，可由KOH、AgNO3、K2S2O8(过硫酸钾，含有一个过氧根)在溶液中加热制得。(1)在制备过氧化银的反应中，还生成了H2O和两种盐，完成下列方程式：_KOH_AgNO3_K2S2O8=Ag2O2_2H2O。该反应的反应类型为_，其中K2S2O8中硫元素的化合价为_。(2)银锌碱性电池(相关材料为Ag2O2、Zn、KOH)，该电池放电时正极上生成银，该电极反应式为_，负极上生成K2Zn(OH)4，则该电池工作时的总反应方程式为_。(3)用该电池作电源，在铁上镀铜，则锌电极应与电镀池中的_(填电极材料名称)电极相连接，电镀池中另一个电极上的电极反应式为_。6回答下列问题：(1)在298 K时，1 mol CH4在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量890.0 kJ。写出该反应的热化学方程式：_。现有CH4和CO的混合气体0.75 mol，完全燃烧后，生成CO2气体和18 g液态水，并放出515 kJ热量，则CH4和CO的物质的量分别为_mol、_mol。(2)利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨作电极，在电极上分别通入甲烷和氧气。通入甲烷气体的电极应为_极(填写“正”或“负”)，该电极上发生的电极反应是_。aCH4e2O2=CO22H2ObCH48e10OH=CO7H2OcO22H2O4e=4OHdO24e4H=2H2O(3)在图Z910所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为_；如果起始时盛有1000 mL pH5的硫酸铜溶液(25 ，CuSO4足量)，一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是_；若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变，忽略溶液体积的变化)，可向溶液中加入_(填物质名称)，其质量约为_。图Z9107X、Y、Z、W、Q是前四周期中常见的五种元素，原子序数依次增大。X元素的某些化合物是当前农业生产中使用量最大的一类物质，Y原子是短周期元素中失去电子能力最强的原子，Z与W相邻，W与Y形成的化合物是日常生活中必不可少的调味品，Q的一种核素的质量数是56，中子数是30。(1)上述元素中所形成的最常见气态氢化物中，两两混合时能产生白烟的是_。(2)用一个化学方程式表示出非金属性WY：_。(3)加热条件下，Z的单质与足量的Y的最高价氧化物的水化物的浓溶液反应，生成两种盐且产物中两种盐物质的量之比为12，写出此反应的化学方程式：_。(4)取一张用饱和的YW溶液浸湿的石蕊试纸，平铺在单质Q上，按如图Z911所示的方法连接电路。若B处为一灵敏电流计，接通电路，将铅笔芯(主成分为石墨与黏土)放置在试纸上一段时间，发现电流计指针发生偏转，则铅笔芯与试纸接触处的电极反应式为_，此时铁作_极。图Z911若B处装置为一直流电源(试纸为红色石蕊试纸)，接通电源后，将铅笔芯放置在试纸上一段时间后，若接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，则铅笔芯与试纸接触处的电极反应为_。8化学能与电能之间的相互转化与人类的生活实际密切相关，在生产、生活中有重要的应用，同时也是学生形成化学学科素养的重要组成部分。(1)熔融状态下，钠的单质和氯化亚铁能组成可充电电池，工作原理如图Z912(a)所示，反应原理为2NaFeCl2Fe2NaCl，该电池放电时，正极反应式为_；充电时，_(写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为_。(a)(b)图Z912(2)某同学用铜片、石墨作电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，工作原理如图(b)所示，一段时间停止通电取出电极。若在电解后的溶液中加入0.98 g氢氧化铜粉末恰好完全溶解，经测定所得溶液与电解前完全相同。请回答下列问题：Y电极材料是_，发生_(填“氧化”或“还原”)反应。电解过程中X电极上发生的电极反应式是_。如在电解后的溶液中加入足量的小苏打，充分反应后产生气体在标准状况下所占的体积是_。9能源的开发和利用是当前研究的重要课题。(1)利用二氧化 (CeO2)在太阳能作用下可实现如下变废为宝的过程：mCeO2(mx)CeO2xCexO2(mx)CeO2xCexH2OxCO2mCeO2xH2xCO上述过程的总反应是_，该反应将太阳能转化为_。(2)CO、O2和KOH溶液构成的燃料电池的负极反应式为_，该电池反应可获得K2CO3溶液，某温度下0.5 molL1的K2CO3溶液的pH12，若忽略CO的第二级水解，则COH2OHCOOH的平衡常数Kb_。(3)氯碱工业是高耗能产业，下列将电解池与燃料电池相组合的工艺可以节能30%以上。图Z913电解过程中发生反应的离子方程式是_，阴极附近溶液的pH_(填“不变”“升高”或“下降”)。如果粗盐中SO含量较高，精制过程需添加钡试剂除去SO，该钡试剂可选用下列试剂中的_。aBa(OH)2bBa(NO3)2cBaCl2现代工艺中更多使用BaCO3除SO，请写出发生反应的离子方程式：_。图中氢氧化钠溶液的质量分数a%_b%(填“”“”或“”)，燃料电池中负极上发生的电极反应为_。专题限时集训(九)B1B解析 该装置实现太阳能电能化学能的转换，而将电能转换为化学能属于电解池，A项错误；由图知Y极发生的是得电子的反应，人体呼出的气体中含有CO2和H2O，B项正确；由得失电子守恒原理知，X极消耗的OH总量等于Y极生成的OH总量，即电解溶液的碱性没有改变，C项错误；从电子的流向看，X电极失去电子，故X是负极，电极反应式为4OH4e=2H2OO2，D项错误2B解析 充电时阳极反应式为Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O，阴极上的电极反应式为MH2Oe=MHOH，放电时的正(负)极反应与充电时的阳(阴)极反应形式上互逆，由此易判断放电时，正极附近pH增加，A项错误，将放电时正极、负极电极反应式叠加可得B项中的总反应，B项正确；充电时，负极应与电源的负极相连，C项错误；氢元素为0价，D项错误。3D解析 因铜只有失电子才能转化为Cu2O，故铜电极是阳极并且铜失去电子转化为Cu2O，a是正极，A、C项错误；钛电极(阴极)上是氢离子放电，故左侧碱性增大，B项错误，D项正确。4D解析 储氢合金表面镀铜时镀件(即合金)作阴极，铜作阳极，H、Cu2移向阴极并获得电子，A、B项正确；由总反应方程式知，阳极是HCHO失去电子被氧化成HCOO，C项正确；因气体体积只有与一定的温度、压强相对应时才有意义，故D项错误。5(1)42112K2SO42KNO3非氧化还原反应6(2)Ag2O24e2H2O=4OH2Ag2ZnAg2O24KOH2H2O=2K2Zn(OH)42Ag(3)铁Cu2e=Cu2解析 (1)两种盐分别是KNO3、K2SO4，利用观察法易配平此方程式，由K2S2O8中含有一个过氧根知硫元素为6价，该反应没有电子的转移，也不符合四种基本反应类型的特征，故它是非氧化还原反应。(2)电极上有银生成，说明反应物是Ag2O2，Ag2O2ne2Ag，依电荷守恒原理及介质是KOH知还有OH生成：Ag2O2ne2AgOH，由此知O也变成了2价氧，故n4，Ag2O24e2Ag4OH，再结合质量守恒得Ag2O24e2H2O=2Ag4OH；由负极产物有K2Zn(OH)4知，KOH溶液参与化学反应：ZnAg2O2KOHK2Zn(OH)4Ag，依得失电子守恒得：2ZnAg2O24KOH2K2Zn(OH)42Ag，再结合质量守恒确定有H2O参与反应，由此可得到最终的结果。(3)电镀时，待镀金属铁作阴极与原电池的负极(锌)相连，铜作阳极失去电子。6(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.0 kJ/mol050.25(2)负b(3)4OH4e=O22H2O或2H2O4e=O24H石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅氧化铜(或碳酸铜)4 g(或6.2 g)解析 (1)生成的水为1 mol，故甲烷为0.5 mol，由此可确定CO为0.25 mol。(2)CH4在负极上失去电子，在碱性条件下碳元素转化为CO，氢元素转化为H2O，由此可确定对应的电极反应式为b。(3)石墨电极是阳极，溶液中的OH失去电子生成H2O与O2，Cu2在铁电极上得到电子析出，相应的现象为石墨上有气体生成，铁上有红色固体析出，溶液颜色变浅；当pH1时，溶液中n(H)0.1 mol，电解生成的n(H)0.1 mol105mol0.1 mol，由2CuSO42H2O2CuO22H2SO4知，有0.05 mol硫酸铜被电解了，需要加入0.05 mol CuO或CuCO3(质量为4 g或6.2 g)才能使溶液恢复到原来的状态。7(1)NH3HCl、NH3H2S(2)H2SCl2=2HClS(3)6NaOH3S=Na2SO32Na2S3H2O(4)O22H2O4e=4OH负2Cl2e=Cl2解析 由题给条件易推出X是氮元素、Y是钠元素、Z是硫元素，W是氯元素、Q是铁元素。NH3与HCl、NH3与H2S混合后均因可以生成相应的铵盐微粒而产生白烟。可用氯气与硫化物间的置换反应来说明氯的非金属性比硫元素的强。(4)铁、石墨、NaCl溶液可构成原电池，铁是负极，铅笔是正极，正极反应相当于吸氧腐蚀。试纸变浅红色，说明有酸生成，变白色说明红色物质被漂白了，故铅笔为阳极，铅笔放置处先是Cl放电生成Cl2，生成的Cl2一部分溶于水后生成了HCl、HClO。8(1)Fe22e=Fe钠Al2O3(2)石墨氧化Cu22e=Cu2H2e=H2或2H2O2e=H22OH0.448 L或448 mL解析 (1)该电池的电解质为熔融的Al2O3，熔融的钠电极作负极，钠发生失电子的氧化反应；熔融的FeCl2电极作正极，Fe2发生得电子的还原反应，充电时，电池负极接电源负极，电池正极接电源正极。(2)由加入Cu(OH)2可使电解质溶液复原，可知阳极为石墨，阴极为铜片。相当于惰性电极电解硫酸铜溶液，硫酸铜消耗完后又电解水，故阴极首先发生的反应为Cu22e=Cu，Cu2消耗尽后又发生反应2H2e=H2。根据电子守恒和铜元素的守恒，溶液中生成的n(H)2n(Cu2)20.02 mol，与足量NaHCO3反应可产生0.02 mol CO2。9(1)H2OCO2H2COO2化学能(2)CO2e4OH=CO2H2O2104(3)2Cl2H2OCl2H22OH升高acBaCO3SO=BaSO4COH22e2OH=2H2O解析 (1)将上述两个已知方程式相加后，再将所得的式子左右两边同时除以x即为所求的方程式。(2)负极上是还原剂CO失去电子并在碱性介质中转化为CO，由此可写出电极反应式。因为pH12，所以c(OH)102mol/L，所以平衡时c(OH)c(HCO)102mol/L，c(CO)0.5 molL1102 molL10.5 mol/L，Kb2.0104。(3)电解过程中阴极区生成OH，故阴极区的pH增大。a、c不仅可以除去SO且不会引入体系中原本不存在的离子，b虽然可以除去SO，但是会引入新杂质NO。b处为正极，空气中的O2在此处得电子生成OH，a处的Na通过阳离子交换膜到达b处。故NaOH溶液的浓度a%b%，燃料电池的负极上氢气失去电子生成氢离子，氢离子再与OH反应生成H2O。