【步步高】2014屆高三化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 第六章 大題沖關(guān)滾動(dòng)練六 電化學(xué)原理綜合應(yīng)用題 新人教版

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1、 大題沖關(guān)滾動(dòng)練之六——電化學(xué)原理綜合應(yīng)用題 1．鐵和鐵的化合物在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都有廣泛的用途。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)鋼鐵銹蝕是目前難以解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，電化學(xué)腐蝕最為普遍。寫(xiě)出在潮濕空氣中鋼鐵銹蝕時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式：________________________________。 鐵銹的主要成分是____________(填寫(xiě)化學(xué)式)，將生銹的鐵屑放入H2SO4溶液中充分溶解后，在溶液中并未檢測(cè)出Fe3＋，用離子方程式說(shuō)明原因：_____________________。 (2)愛(ài)迪生蓄電池的反應(yīng)式為Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2；高鐵酸鈉(

2、Na2FeO4)是一種新型凈水劑。用如圖裝置可以制取少量高鐵酸鈉。 ①此裝置中愛(ài)迪生蓄電池的負(fù)極是________(填“a”或 “b”)，該電池工作一段時(shí)間后必須充電，充電時(shí)生成NiO2 的反應(yīng)類型是__________。 ②寫(xiě)出在用電解法制取高鐵酸鈉時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式 ________________________________________________。 ③你認(rèn)為高鐵酸鈉作為一種新型凈水劑的理由可能是 ________。 A．高鐵酸鈉溶于水形成一種膠體，具有較強(qiáng)的吸附性 B．高鐵酸鈉具有強(qiáng)氧化性，能消毒殺菌 C．高鐵酸鈉在消毒殺菌時(shí)被還原生成Fe3＋，水解產(chǎn)

3、生氫氧化鐵膠體能吸附懸浮雜質(zhì) 答案　(1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－　Fe2O3·xH2O　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (2)①a　氧化反應(yīng)?、贔e－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O　③BC 解析　(1)正極發(fā)生還原反應(yīng)，在潮濕的空氣中鋼鐵銹蝕正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋ 4e－===4OH－，鐵銹的主要成分為Fe2O3的水合物，可表示為Fe2O3·xH2O。由于在生銹的鋼鐵中，F(xiàn)e過(guò)量，當(dāng)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O反應(yīng)后又發(fā)生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋反應(yīng)，所以檢測(cè)不到Fe3＋。 (2)①在該電解池中，F(xiàn)e一定做陽(yáng)極，所以a為負(fù)極，b為

4、正極，當(dāng)充電時(shí)，Ni(OH)2生成NiO2，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)。 ②在FeO中Fe的化合價(jià)為＋6價(jià)，所以Fe應(yīng)失去6e－，電極反應(yīng)式為Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O。 ③Na2FeO4之所以能消毒凈水，是因?yàn)镹a2FeO4具有強(qiáng)氧化性，其還原產(chǎn)物Fe3＋能水解生成Fe(OH)3膠體。 2．＋6價(jià)鉻易被人體吸收，可致癌；＋3價(jià)鉻不易被人體吸收，毒性小。工業(yè)含鉻廢水的處理方法之一是將含＋6價(jià)鉻的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽(yáng)極，加入適量的NaCl后進(jìn)行電解：陽(yáng)極區(qū)生成的Fe2＋和Cr2O發(fā)生反應(yīng)，生成的Fe3＋和Cr3＋在陰極區(qū)與OH－結(jié)合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉

5、淀除去。 (1)若陽(yáng)極鐵質(zhì)量減少16.8 g，則理論上被還原的Cr2O的物質(zhì)的量為_(kāi)_______mol。 (2)在下圖裝置中，觀察到圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無(wú)色氣泡，而在圖2裝置中當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，鉻電極無(wú)現(xiàn)象，K閉合時(shí)，鉻電極上產(chǎn)生大量無(wú)色氣體，并變成紅棕色氣體。根據(jù)上述現(xiàn)象試推測(cè)金屬鉻的兩個(gè)重要化學(xué)性質(zhì)___________________、_____________________________。 答案　(1)0.05 (2)鉻比銅活潑　鉻在稀硝酸中可以發(fā)生鈍化 解析　其反應(yīng)原理為陽(yáng)極：Fe－2e－===Fe2＋、陰極：2H＋＋2e－===H2↑，Cr2O＋ 6Fe2

6、＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓，F(xiàn)e3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。 (1)·＝0.05 mol。 (2)圖1中，Cr作負(fù)極，Cu作正極，Cr比銅活潑。圖2中，Cr在稀硝酸中無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明Cr在稀硝酸中鈍化，而Cu不鈍化，Cu失電子通過(guò)導(dǎo)線到達(dá)Cr電極，然后NO在Cr電極上得到電子，生成NO。 3．(1)某課外活動(dòng)小組同學(xué)用下圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問(wèn)題： ①若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的________腐蝕。 ②若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式為 ________________

7、_____________________________________________________。 　 圖1　　　　　　　　　圖2 (2)芒硝化學(xué)式為Na2SO4·10H2O，無(wú)色晶體，易溶于水，是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學(xué)設(shè)想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，用上圖2所示裝置電解硫酸鈉溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無(wú)論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學(xué)理念。 ①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)__________(填“大于”、“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。

8、 ②制得的氫氧化鈉溶液從出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)________導(dǎo)出。 ③通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因：_________________________ _______________________________________________________________________。 ④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________。已知H2的燃燒熱為285.8 kJ·mol－1，則該燃料電池工作產(chǎn)生36 g液態(tài)H2O時(shí)，理論上有________ kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能。 答案　(

9、1)①吸氧　②2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑　(2)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　小于?、贒 ③H＋放電促進(jìn)水的電離，使OH－濃度增大?、蹾2－2e－＋2OH－===2H2O　571.6 解析　(1)①開(kāi)關(guān)K與a連接，形成原電池，由于電解質(zhì)溶液為飽和食鹽水，鐵發(fā)生吸氧腐蝕。②開(kāi)關(guān)K與b連接，為石墨作陽(yáng)極電解飽和食鹽水，總反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。(2)①該電解槽中陽(yáng)極為OH－放電，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。陽(yáng)極OH－放電，因此SO向陽(yáng)極遷移，陰極H＋放電，因此Na＋向陰極遷移，顯然通過(guò)相同電量時(shí)，通過(guò)

10、陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。②NaOH在陰極產(chǎn)生，因此從出口D導(dǎo)出。③通電開(kāi)始后，陰極上H＋放電，促進(jìn)水的電離，OH－濃度增大，因此pH增大。④堿性氫氧燃料電池中負(fù)極為H2放電，電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－===2H2O。該電池的總反應(yīng)式為2H2＋O2===2H2O，由于H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，當(dāng)電池工作產(chǎn)生36 g液態(tài)H2O時(shí)，理論上轉(zhuǎn)化的電能為285.8 kJ·mol－1×2 mol＝571.6 kJ。 4．如圖裝置，A、B中的電極為多孔的惰性電極；C、D為夾在濕的Na2SO4濾紙條上的鉑夾；電源有a

11、、b兩極。若A、B中充滿KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切斷K1，閉合K2、K3通直流電，回答下列問(wèn)題： (1)判斷電源的正、負(fù)極：a為_(kāi)_______極，b為_(kāi)_______極。 (2)在濕的 Na2SO4溶液濾紙條中心的KMnO4液滴，有什么現(xiàn)象______________ __________________________________________________________。 (3)寫(xiě)出電極反應(yīng)式： A極__________________________________________________________， C極_____________

12、_______________________________________________。 (4)若電解一段時(shí)間后，A、B中均有氣體包圍電極。此時(shí)切斷K2、K3，閉合K1，則電流表的指針是否移動(dòng)(填“是”或“否”)________，說(shuō)明理由______________。 答案　(1)負(fù)　正 (2)紫色向D方向移動(dòng)，兩極有氣體產(chǎn)生 (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　4H＋＋4e－===2H2↑ (4)是　組成氫氧燃料電池 解析　根據(jù)A、B中產(chǎn)生氣體的體積判斷，B中產(chǎn)生H2，A中產(chǎn)生O2，所以a為負(fù)極，b為正極，MnO向陽(yáng)極移動(dòng)，即向D移動(dòng)，電極反應(yīng)式為陽(yáng)極：4OH－

13、－4e－===2H2O＋O2↑，陰極：4H＋＋4e－===2H2↑，所以兩極均有氣體產(chǎn)生，一段時(shí)間后，若斷開(kāi)K2、K3，關(guān)閉K1，則形成氫氧燃料電池，所以電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 5．某化學(xué)興趣小組對(duì)電化學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。 Ⅰ.利用右圖裝置探究金屬的防護(hù)措施，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋅電極 不斷溶解，鐵電極表面有氣泡產(chǎn)生。 (1)寫(xiě)出負(fù)極的電極反應(yīng)式 ________________________________________________。 (2)某學(xué)生認(rèn)為，鐵電極可能參與反應(yīng)，并對(duì)產(chǎn)物作出假設(shè)： 假設(shè)1：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2＋ 假設(shè)2：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe3＋ 假

14、設(shè)3：__________________________________________________________。 (3)為了探究假設(shè)1、2，他采取如下操作： ①取0.01 mol·L－1 FeCl3溶液2 mL于試管中，加入過(guò)量鐵粉； ②取操作①試管的上層清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍(lán)色沉淀； ③取少量正極附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，未見(jiàn)藍(lán)色沉淀生成； ④取少量正極附近溶液加入2滴KSCN溶液，未見(jiàn)溶液變血紅； 據(jù)②、③、④現(xiàn)象得出的結(jié)論是___________________________________________。 (4)該

15、實(shí)驗(yàn)原理可應(yīng)用于防護(hù)鋼鐵腐蝕，請(qǐng)?jiān)倥e一例防護(hù)鋼鐵腐蝕的措施___________ ________________________________________________________________________。 Ⅱ.利用右圖裝置作電解50 mL 0.5 mol·L－1的CuCl2溶液實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)記錄： A．陽(yáng)極上有黃綠色氣體產(chǎn)生，該氣體使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙先變藍(lán)后褪色(提示：Cl2氧化性大于IO)； B．電解一段時(shí)間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍(lán)色固體。 (1)分析實(shí)驗(yàn)記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋： ①______________

16、______________________________； ②____________________________________________。 (2)分析實(shí)驗(yàn)記錄B中淺藍(lán)色固體可能是__________(寫(xiě)化 學(xué)式)，試分析生成該物質(zhì)的原因___________________。 答案?、?(1)Zn－2e－===Zn2＋ (2)鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋ (3)正極附近溶液不含F(xiàn)e2＋和Fe3＋ (4)在鋼鐵表面刷一層油漆(其他合理答案均可) Ⅱ.(1)①2I－＋Cl2===I2＋2Cl－?、?Cl2＋I(xiàn)2＋6H2O===10Cl－＋2IO＋12H

17、＋ (2)Cu(OH)2　電解較長(zhǎng)時(shí)間后，Cu2＋濃度下降，H＋開(kāi)始放電，溶液pH增大，Cu2＋轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2沉淀 解析　Ⅰ.該裝置形成鐵、鋅原電池，其負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，若正極鐵參與反應(yīng)，則生成Fe2＋或Fe3＋或Fe2＋、Fe3＋。 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推斷，正極附近無(wú)Fe3＋、Fe2＋，說(shuō)明正極Fe不參與反應(yīng)。 (4)保護(hù)鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法之一就是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，也可以覆蓋一層保護(hù)層，如刷油漆，防止鐵被腐蝕。 Ⅱ.反應(yīng)原理為 (1)陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑，然后Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，5Cl2＋I(xiàn)2＋6H2O===10Cl－

18、＋2IO＋12H＋。 (2)陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，當(dāng)Cu2＋放電完畢后，2H＋＋2e－===H2↑，致使該電極附近呈堿性，Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓。 6．某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有：FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu。 (1)將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成的原電池如圖甲所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： ①圖中X溶液是____________； ②Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________________； ③原電池工作時(shí)，鹽橋中的____________(填“K＋”或“Cl－”)不斷進(jìn)入X溶液中。 (2)將上述

19、反應(yīng)設(shè)計(jì)成的電解池如圖乙所示，乙燒杯中金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量與電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖丙，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： ①M(fèi)是__________極； ②圖丙中的②線是______________的變化。 ③當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2 mol時(shí)，向乙燒杯中加入________ L 5 mol·L－1 NaOH溶液才能使所有的金屬陽(yáng)離子沉淀完全。 (3)鐵的重要化合物高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型飲用水消毒劑，具有很多優(yōu)點(diǎn)。 ①高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是電解法，其原理為Fe＋2NaOH＋2H2ONa2FeO4＋3H2↑，則電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是____________________________

20、______。 ②高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之二是在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______________________________________。 ③Na2FeO4能消毒、凈水的原因：_________________________________________。 答案　(1)①FeCl3、FeCl2　②Cu－2e－===Cu2＋?、跭＋ (2)①負(fù)?、贔e2＋?、?.8 (3)①Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O ②2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O ③高價(jià)鐵

21、具有氧化性，能消毒殺菌，生成的Fe3＋水解生成膠體，具有吸附懸浮物的凈水作用 解析　根據(jù)反應(yīng)物和生成物，該反應(yīng)方程式：2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2，所以X應(yīng)為FeCl3和FeCl2，在該電池中，Cu為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，③在甲中，由于2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，正電荷減少，所以K＋不斷地進(jìn)入X溶液中。 (2)根據(jù)反應(yīng)式，Cu應(yīng)作陽(yáng)極，所以N為正極，M為負(fù)極，①代表Fe3＋的變化，②代表Fe2＋的變化，③代表Cu2＋的變化。③根據(jù)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，當(dāng)轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)，有2 mol Fe3＋被還原，有1 mol Cu被氧化，所以溶液中應(yīng)含有2 mol Fe3＋，3 mol Fe2＋，1 mol Cu2＋，完全沉淀所需NaOH的物質(zhì)的量為2 mol×3＋3 mol×2＋1 mol×2＝14 mol，其體積為＝2.8 L。 (3)①在Na2FeO4中，F(xiàn)e為＋6，所以陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O。②2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。③Na2FeO4消毒、凈水原理為FeO具有強(qiáng)氧化性，能消毒殺菌，生成的Fe3＋水解生成膠體具有吸附懸浮物的凈水作用。 7