2015届浙江省高三化学一轮复习文档：大题冲关滚动练之3——电原理综合应用题

大题冲关滚动练之三大题冲关滚动练之三 电化学原理综合应用题电化学原理综合应用题 1 铁和铁的化合物在工业生产和日常生活中都有广泛的用途 请回答下列问题 1 钢铁锈蚀是目前难以解决的现实问题 电化学腐蚀最为普遍 写出在潮湿空气中钢 铁锈蚀时发生还原反应的电极反应式 铁锈的主要成分是 填写化学式 将生锈的铁屑放入 H2SO4溶液中充分溶 解后 在溶液中并未检测出 Fe3 用离子方程式说明原因 2 爱迪生蓄电池的反应式为 Fe NiO2 2H2OFe OH 2 Ni OH 2 高铁酸钠 放电 充电 Na2FeO4 是一种新型净水剂 用如图装置可以制取少量高铁酸钠 此装置中爱迪生蓄电池的负极是 填 a 或 b 该电池工作一段时间后 必须充电 充电时生成 NiO2的反应类型是 写出在用电解法制取高铁酸钠时 阳极的电极反应式 你认为高铁酸钠作为一种新型净水剂的理由可能是 A 高铁酸钠溶于水形成一种胶体 具有较强的吸附性 B 高铁酸钠具有强氧化性 能消毒杀菌 C 高铁酸钠在消毒杀菌时被还原生成 Fe3 水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质 答案 1 O2 4e 2H2O 4OH Fe2O3 xH2O 2Fe3 Fe 3Fe2 2 a 氧化反应 Fe 6e 8OH FeO 4H2O 2 4 BC 解析 1 正极发生还原反应 在潮湿的空气中钢铁锈蚀正极反应式为 O2 2H2O 4e 4OH 铁锈的主要成分为 Fe2O3的水合物 可表示为 Fe2O3 xH2O 由 于在生锈的钢铁中 Fe 过量 当 Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 反应后又发生 2Fe3 Fe 3Fe2 反应 所以检测不到 Fe3 2 在该电解池中 Fe 一定做阳极 所以 a 为负极 b 为正极 当充电时 Ni OH 2生 成 NiO2 化合价升高 发生氧化反应 在 FeO中 Fe 的化合价为 6 价 所以 Fe 应失去 6e 电极反应式为 2 4 Fe 6e 8OH FeO 4H2O 2 4 Na2FeO4之所以能消毒净水 是因为 Na2FeO4具有强氧化性 其还原产物 Fe3 能水解 生成 Fe OH 3胶体 2 6 价铬易被人体吸收 可致癌 3 价铬不易被人体吸收 毒性小 工业含铬废水的 处理方法之一是将含 6 价铬的废水放入电解槽内 用铁作阳极 加入适量的 NaCl 后 进行电解 阳极区生成的 Fe2 和 Cr2O发生反应 生成的 Fe3 和 Cr3 在阴极区与 2 7 OH 结合生成 Fe OH 3和 Cr OH 3沉淀除去 1 若阳极铁质量减少 16 8 g 则理论上被还原的 Cr2O的物质的量为 2 7 mol 2 在下图装置中 观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡 而在图 2 装置中当 开关 K 断开时 铬电极无现象 K 闭合时 铬电极上产生大量无色气体 并变成红棕色 气体 根据上述现象试推测金属铬的两个重要化学性质 答案 1 0 05 2 铬比铜活泼 铬在稀硝酸中可以发生钝化 解析 其反应原理为阳极 Fe 2e Fe2 阴极 2H 2e H2 Cr2O 6Fe2 14H 2Cr3 6Fe3 7H2O Cr3 3OH Cr 2 7 OH 3 Fe3 3OH Fe OH 3 1 0 05 mol 16 8 g 56 g mol 1 1 6 2 图 1 中 Cr 作负极 Cu 作正极 Cr 比铜活泼 图 2 中 Cr 在稀硝酸中无明显现象 说明 Cr 在稀硝酸中钝化 而 Cu 不钝化 Cu 失电子通过导线到达 Cr 电极 然后 NO 在 Cr 电极上得到电子 生成 NO 3 3 1 某课外活动小组同学用下图 1 装置进行实验 试回答下列问题 若开始时开关 K 与 a 连接 则铁发生电化学腐蚀中的 腐蚀 若开始时开关 K 与 b 连接 则总反应的离子方程式为 图 1 图 2 2 芒硝化学式为 Na2SO4 10H2O 无色晶体 易溶于水 是一种分布很广泛的硫酸盐矿 物 该小组同学设想 如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法 用上图 2 所示装置 电解硫酸钠溶液来制取氢气 氧气 硫酸和氢氧化钠 无论从节省能源还是从提高原料 的利用率而言都更加符合绿色化学理念 该电解槽的阳极反应式为 此时通过阴离子交换膜的离子数 填 大于 小于 或 等于 通过阳离子交换膜的离子数 制得的氢氧化钠溶液从出口 填 A B C 或 D 导出 通电开始后 阴极附近溶液 pH 会增大 请简述原因 若将制得的氢气 氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池 则电池负极的电极反应 式为 已知 H2的燃烧热为 285 8 kJ mol 1 则该燃料电池工作产生 36 g 液态 H2O 时 理论上有 kJ 的能量转化为电能 答案 1 吸氧 2Cl 2H2O2OH H2 Cl2 2 通电 4OH 4e 2H2O O2 小于 D H 放电促进水的电离 使 OH 浓度增大 H2 2e 2OH 2H2O 571 6 解析 1 开关 K 与 a 连接 形成原电池 由于电解质溶液为饱和食盐水 铁发生吸 氧腐蚀 开关 K 与 b 连接 为石墨作阳极电解饱和食盐水 总反应的离子方程式为 2Cl 2H2O2OH Cl2 H2 2 该电解槽中阳极为 OH 放电 通电 电极反应式为 4OH 4e 2H2O O2 阳极 OH 放电 因此 SO向阳极迁移 阴极 2 4 H 放电 因此 Na 向阴极迁移 显然通过相同电量时 通过阴离子交换膜的离子数小 于通过阳离子交换膜的离子数 NaOH 在阴极产生 因此从出口 D 导出 通电开始 后 阴极上 H 放电 促进水的电离 OH 浓度增大 因此 pH 增大 碱性氢氧燃料电 池中负极为 H2放电 电极反应式为 H2 2e 2OH 2H2O 该电池的总反应式为 2H2 O2 2H2O 由于 H2 g O2 g H2O l H 285 8 kJ mol 1 当电池工作 1 2 产生 36 g 液态 H2O 时 理论上转化的电能为 285 8 kJ mol 1 2 mol 571 6 kJ 4 如图装置 A B 中的电极为多孔的惰性电极 C D 为夹在湿的 Na2SO4滤纸条上的铂夹 电源有 a b 两极 若 A B 中充满 KOH 溶液后倒立于 KOH 溶液的水槽中 切断 K1 闭 合 K2 K3通直流电 回答下列问题 1 判断电源的正 负极 a 为 极 b 为 极 2 在湿的 Na2SO4溶液滤纸条中心的 KMnO4液滴 有什么现象 3 写出电极反应式 A 极 C 极 4 若电解一段时间后 A B 中均有气体包围电极 此时切断 K2 K3 闭合 K1 则电流 计的指针是否移动 填 是 或 否 说明理由 答案 1 负 正 2 紫色向 D 方向移动 两极有气体产生 3 4OH 4e 2H2O O2 4H 4e 2H2 4 是 组成氢氧燃料电池 解析 根据 A B 中产生气体的体积判断 B 中产生 H2 A 中产生 O2 所以 a 为负极 b 为正极 MnO向阳极移动 即向 D 移动 电极反应式为阳极 4 4OH 4e 2H2O O2 阴极 4H 4e 2H2 所以两极均有气体产生 一段时 间后 若断开 K2 K3 关闭 K1 则形成氢氧燃料电池 所以电流计指针会发生偏转 5 某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究 利用右图装置探究金属的防护措施 实验现象是锌电极不 断溶解 铁电极表面有气泡产生 1 写出负极的电极反应式 2 某学生认为 铁电极可能参与反应 并对产物作出假设 假设 1 铁参与反应 被氧化生成 Fe2 假设 2 铁参与反应 被氧化生成 Fe3 假设 3 3 为了探究假设 1 2 他采取如下操作 取 0 01 mol L 1 FeCl3溶液 2 mL 于试管中 加入过量铁粉 取操作 试管的上层清液加入 2 滴 K3 Fe CN 6 溶液 生成蓝色沉淀 取少量正极附近溶液加入 2 滴 K3 Fe CN 6 溶液 未见蓝色沉淀生成 取少量正极附近溶液加入 2 滴 KSCN 溶液 未见溶液变血红 据 现象得出的结论是 4 该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀 请再举一例防护钢铁腐蚀的措施 利用下图装置作电解 50 mL 0 5 mol L 1的 CuCl2溶液实验 实验记录 A 阳极上有黄绿色气体产生 该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色 提示 Cl2氧化性大于 IO 3 B 电解一段时间以后 阴极表面除有铜吸附外 还出现了少量气泡和浅蓝色固体 1 分析实验记录 A 中 试纸颜色变化 用离子方程式解释 2 分析实验记录 B 中浅蓝色固体可能是 写化学 式 试分析生成该物质的原因 答案 1 Zn 2e Zn2 2 铁参与反应 被氧化生成 Fe2 和 Fe3 3 正极附近溶液不含 Fe2 和 Fe3 4 在钢铁表面刷一层油漆 其他合理答案均可 1 2I Cl2 I2 2Cl 5Cl2 I2 6H2O 10Cl 2IO 12H 3 2 Cu OH 2 电解较长时间后 Cu2 浓度下降 H 开始放电 溶液 pH 增大 Cu2 转化 为 Cu OH 2沉淀 解析 该装置形成铁 锌原电池 其负极反应为 Zn 2e Zn2 若正极铁参与反 应 则生成 Fe2 或 Fe3 或 Fe2 Fe3 3 根据实验现象推断 正极附近无 Fe3 Fe2 说明正极 Fe 不参与反应 4 保护钢铁的电化学保护法之一就是牺牲阳极的阴极保护法 也可以覆盖一层保护层 如刷油漆 防止铁被腐蚀 反应原理为 1 阳极 2Cl 2e Cl2 然后 Cl2 2I I2 2Cl 5Cl2 I2 6H2O 10Cl 2IO 12H 3 2 阴极 Cu2 2e Cu 当 Cu2 放电完毕后 2H 2e H2 致使该电极附近 呈碱性 Cu2 2OH Cu OH 2 6 某反应中反应物与生成物有 FeCl2 FeCl3 CuCl2 Cu 1 将上述反应设计成的原电池如图甲所示 请回答下列问题 图中 X 溶液是 Cu 电极上发生的电极反应式为 原电池工作时 盐桥中的 填 K 或 Cl 不断进入 X 溶液中 2 将上述反应设计成的电解池如图乙所示 乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转 移的物质的量的变化关系如图丙 请回答下列问题 M 是 极 图丙中的 线是 的变化 当电子转移为 2 mol 时 向乙烧杯中加入 L 5 mol L 1 NaOH 溶液才能使 所有的金属阳离子沉淀完全 3 铁的重要化合物高铁酸钠 Na2FeO4 是一种新型饮用水消毒剂 具有很多优点 高铁酸钠生产方法之一是电解法 其原理为 Fe 2NaOH 2H2ONa2FeO4 3H2 则电解时阳极的电极反应式是 通电 高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用 NaClO 氧化 Fe OH 3生成高铁酸钠 氯化 钠和水 该反应的离子方程式为 Na2FeO4能消毒 净水的原因 答案 1 FeCl3 FeCl2 Cu 2e Cu2 K 2 负 Fe2 2 8 3 Fe 8OH 6e FeO 4H2O 2 4 2Fe OH 3 3ClO 4OH 2FeO 3Cl 5H2O 2 4 高价铁具有氧化性 能消毒杀菌 生成的 Fe3 水解生成胶体 具有吸附悬浮物的净 水作用 解析 根据反应物和生成物 该反应方程式 2FeCl3 Cu CuCl2 2FeCl2 所以 X 应 为 FeCl3和 FeCl2 在该电池中 Cu 为负极 电极反应式为 Cu 2e Cu2 在甲中 由于 2Fe3 2e 2Fe2 正电荷减少 所以 K 不断地进入 X 溶液中 2 根据反应式 Cu 应作阳极 所以 N 为正极 M 为负极 代表 Fe3 的变化 代表 Fe2 的变化 代表 Cu2 的变化 根据 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 当转移 2 mol 电 子时 有 2 mol Fe3 被还原 有 1 mol Cu 被氧化 所以溶液中应含有