2020高中化学 精品系列 专题1 电化学及其应用（学生版）

3-2-1精品系列化学2020版 专题5【考点预测】 综观历年高考试题可发现，可充电电池试题的关键在于能否正确书写电极反应式；书写电极反应式的关键是能否正确书写放电时的电极反应式。要正确书写放电时的电极反应式，既要弄清得失电子的物质，还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存，要写出实际存在的电极反应式。然后根据原电池的负极反应与电解池的阳极反应、原电池的正极反应与电解池的阴极反应互为逆反应，即可快速写出充电时的电极反应式。各电极反应式顺利写出以后，即可正确解题。预测2020年电化学及其应用仍为高考命题的重点。原电池和电解池原理及应用一、考点归纳：从高考试题看，考查的知识点主要是：原电池、电解池、电镀池的电极名称、电子流向及电极反应式；根据原电池、电解池的电极变化判断金属活泼性强弱；根据电解时电极变化判断电极材料或电解质种类；新型电池的电极反应及应用；有关电解产物的判断和计算。从题型看主要是选择题和填空题，其题型包括五判断、二写、一比较和三解释。五判断是判断工作原理题型、判断电极、判断电子流向、判断电极上析出的产物、判断电极附近或整个溶液的酸碱性；二写是书写电极反应式和总反应方程式；一比较是利用电化学知识比较金属的活动性；三解释是利用电化学知识解释电化学腐蚀、电化学防护和某些反应速率加快的原因。考点一、原电池工作原理1原电池的定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。2形成条件：（1）活泼性不同的两电极：一个是较活泼的金属，另一个是较不活泼的金属、石墨（碳棒）或某些金属氧化物（如PbO2）。（2）电解质溶液（3）形成闭合回路3工作原理：原电池是利用能发生的氧化还原反应设计而成，较活泼的金属材料作为负极，失去电子，经外电路流向较不活泼金属，再经电解质溶液回到负极，构成闭合回路，电流反向流动。溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。4 原电池的正负极的判断方法：（1）金属与金属或金属与导电非金属做电极时，较活泼金属做负极；较不活泼金属做正极。（2）根据电子的流向判断：电子流出的极为负极，电子流入的极为正极；也可以根据电流方向判断：电流流出极为正极，电流流入极为负极；（3）根据发生的反应判断：发生氧化反应的极为负极，发生还原反应的极为正极；（4）根据反应现象判断：一般来说，溶解的一极为负极，有气体或固体析出的一极为正极；（5）如果给出一个方程式判断电极反应，则化合价升高的电极为负极，化合价降低的电极为正极，由此可设计原电池。5电极反应：看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存，若不能共存，则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。如AlCuNaHCO3溶液构成的原电池中，因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3反应：Al3+3HCO3=Al(OH)3+3CO2，故铝电极（负极）上发生的反应为：Al3e+3HCO3=Al(OH)3+3CO2，而不是仅仅写为：Al3e=Al3+。当正极上的反应物质为O2时（吸氧腐蚀），要注意电解质溶液的性质。溶液为碱性时，电极反应式中不能出现H+；溶液为酸性时，电极反应式中不能出现OH。 知道总反应式时，可以先分析此反应中的氧化反应或还原反应（即分析有关元素的化合价变化情况），再写出其离子反应方程式；将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去较易写出一极（一般为负极）的电极反应式，即得另一极的电极反应式。 对于可逆电池反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电过程是体现原电池原理，充电过程是体现电解池原理。6原电池原理的应用：（1）设计化学电源：根据氧化还原反应的特点，将其拆成两个半反应：氧化反应和还原反应，分别作为原电池的负极反应式和正极反应式；若发生氧化反应的物质为金属单质，则用该金属作为负极材料，若为气体或溶液中的某种离子，则用惰性材料做负极；而作为正极的材料必须不如负极活泼，或为惰性电极；电解质溶液选择反应中的电解质即可，若与电解质无关，则需选择一种不能使电极材料消耗的电解质溶液，以增强导电性；（2）判断反应速率：如在制取氢气的过程中，加入少量铜或硫酸铜可形成锌铜原电池，使反应速率加快；（3）判断金属的活泼性：一般情况下，作为负极的金属活泼性较强；如：锌铜原电池；（4）金属防护。考点二、几种常见的电池1几种常见的电池：（1）锌-锰干电池（一次电池）：锌为干电池的负极，碳棒为正极。以NH4Cl、ZnCl2、MnO2呈糊状液为电解质溶液。电极反应式：负极（锌筒）：Zn2eZn2正极（石墨）： 2NH42e2NH3 H2 2NH42MnO2 2e2NH3Mn2O3H2O总反应：Zn2NH4Zn22NH3H2 Zn2NH42MnO2 Zn22NH3Mn2O3H2O（2）铅蓄电池 ：Pb为负极，PbO2为正极，30%的H2SO4溶液为电解质溶液。负极Pb：PbSO422e PbSO4正极PbO2：PbO24HSO422ePbSO42H2O总反应：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O 汽车用电池大多用铅蓄电池（3）燃料电池：氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造为：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。（一般以KOH为电解质溶液）负极H2：2H24OH4e4H2O 正极O2：O22H2O4e4OH 总反应： O22H22H2O（4）高能电池锌银电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金做负极活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液，已知电池内Zn的氧化产物为ZnO，1金属的腐蚀：化学腐蚀：金属或合金跟接触到的物质直接发生氧化还原反应而消耗的过程。电化学腐蚀：不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程。 化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与非电解质直接接触（不与电解质溶液接触）不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生（不发生原电池反应）有电流产生（发生原电池反应）本质发生氧化还原反应，金属被腐蚀氧化反应和还原反应分两极进行，较活泼的金属被腐蚀相互关系两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍 2电化学腐蚀： 例：钢铁的电化腐蚀。类型析氢腐蚀吸氧腐蚀形成条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性电解质溶液溶有CO2的水溶液溶有O2的水溶液负极Fe负极反应Fe-2e-=Fe2+正极C正极反应2H+2e-=H22H2O+O2+4e-=4OH-电子如何流动形成电通路Fe失电子成为Fe2+ 进入溶液，Fe失去的电子流入C极，H+ 趋向于C极与C极上的电子结合成H2析出溶液Fe失电子成为Fe2+进入溶液，Fe失去的电子流入C极，O2在C极获得电子成为OH进入溶液最终腐蚀产物铁锈（Fe2O3的复杂水合物）普遍性吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 3金属的防护 （1）制成合金以改变金属的内部结构，如不锈钢。 （2）金属表面覆盖保护层：如电镀、喷油漆。 （3）电化学保护法：利用原电池原理，可将比被保护金属更活泼的金属焊在被保护金属表面，形成原电池时，更活泼金属被腐蚀。4金属腐蚀快慢的判断：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐蚀措施的腐蚀；考点四、电解池原理1定义： 电解池借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。极。电解质溶液或熔融态电解质。3电解结果：在两极上有新物质生成。4电解质导电的实质对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应；电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。5原电池与电解池的区别类型原电池 电解池 本质 化学能转化为电能 电能转化为化学能 装置判断 无外加电源 有外加电源 电极判断 负极：还原性较强的极或电子流出的极正极：还原性较弱的极或电子流入的极 阳极：与直流电源正极相连的极阴极：与直流电源负极相连的极 电极上的反应 （1）负极本身或还原剂失去电子发生氧化反应（2）正极：溶液中某些阳离子或氧化剂得到电子 （1）阳极发生氧化反应即阳极金属或溶液中阴离子失去电子的反应（2）阴极本身不反应，溶液中的阳离子得到电子发生还原反应 电子流向 负极外电路正极 电源负极由导线阴极由溶液阳极电源正极 电流方向 正极外电路负极 电源正极由导线阳极由溶液阴极电源负极应用 铅蓄电池 电镀、精炼、冶金 6电解质溶液电解的类型(惰性电极)7用惰性电极电解电解质溶液的变化情况类 型电极反应特点实 例电 解物 质电解质溶液的浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：2H+2e=H2阳极：4OH-4e-= O2+2H2ONaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水电解电解质电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小氯化铜放H2生碱型阴极：放出氢气生成碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生酸型阳极：OH-放电生成酸阴极：电解质阳离子放电CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜8电极产物的判断 阳离子得到电子或阴离子失去电子而使离子所带电荷数目降低的过程又叫做放电。阳极产物的判断：用铁、锌、铜、银等还原性较强的材料制做的电极又叫做活性电极，它们做电解池的阳极时，先于其他物质发生氧化反应。用石墨、金、铂等还原性很弱的材料制做的电极叫做惰性电极，因为它们在一般的通电条件下不发生化学反应。阴离子失电子。水溶液中含有多种阴离子时，它们的惰性阳极上放电的先后顺序是：S2IBrCl（NO3、SO42等）阴极产物判断：在一般的电解条件下，水溶液中含有多种阳离子时，它们在阴极上放电的先后顺序是：AgHg2Fe3+Cu2(H+)(酸中)Pb2+Sn2+Fe2Zn2(H+)(水中)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+9以惰性电极电解电解质水溶液，分析电解反应的一般方法步骤为： 分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组； 分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式；五、电解原理的应用1 铜的电解精炼（1）电解法精炼铜的装置（如图）（2）电解法精炼铜的化学原理阳极（粗铜）：Cu2e=Cu2阴极（纯铜）：Cu22e=Cu说明： 以铜为材料做的电极属于活性电极。在一般的电解条件下，活性阳极先于电解质溶液中的成分发生氧化反应。粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如：Zn2e=Zn2 ；Ni2e=Ni2但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等杂质，因为给出电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度可达到99.95%99.98%。2电镀（1）电镀的涵义电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。（2）电镀的目的电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。（3）电镀的原理电镀的原理与电解精炼铜的原理是一致的。电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极；用镀层金属作为阳极，与直流电源正极相连。通入低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金属制品上。3氯碱工业（1）电解饱和食盐水反应原理实验步骤按图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作阳极，一根铁棒作阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。接通直流电源后，注意管内发生的现象。实验现象阳极上有气泡逸出，气体呈黄绿色，有刺激性气味，使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色，阳极区溶液由无色变为黄绿色。阴极上有气泡逸出，气体无色、无味。阴极区溶液由无色变为浅红色，红色逐渐加深、区域逐渐扩大。实验结论用惰性材料作阳极，电解食盐的饱和溶液，生成Cl2、H2和NaOH。阳极：2Cl2e=Cl2（放电顺序：ClOH）阴极：2H2e=H2（放电顺序：HNa）在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH的浓度增大而呈现碱性。总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2（2）离子交换膜法制烧碱离子交换膜电解槽的组成由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。下图表示一个单元槽的示意图。阳离子交换膜的作用将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na）通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程（如下图）食盐的精制a.粗盐的成分：粗盐中的主要成分是NaCl，此外还含有泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO42杂质。这样的粗盐不符合电解要求，因此必须经过精制。b.杂质的危害：Ca2、Mg2、Fe3等金属离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜；此外，杂质的存在会使得到的产品不纯。c.除杂质的过程：注意：a. 除杂质时所加试剂的顺序要求是：a、Na2CO3必须在BaCl2之后；b、加入盐酸在过滤之后。b. 试剂加入顺序有多种选择，如：a、BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；b、BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl；c、NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。【2020高考试题】（2020福建）9.将右图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确的是 A.Cu 电极上发生还原反应 B.电子沿 ZnabCu 路径流动 C.片刻后甲池中c(SO42-)增大 D.片刻后可观察到滤纸b点变红色【解析】K闭合时，Zn当负极，铜片当正极构成原电池，使得a为阴极，b为阳极，电解饱和硫酸钠溶液。A项：正确。B项：在电解池中电子不能流入电解质溶液中，错误；C项：甲池中硫酸根离子没有放电，所以浓度不变。错误；D项：b为阳极，OH-放电，使得b附近溶液显酸性，不能使试纸变红，错误。【答案】 A 【考点定位】本题考查了原电池和电解池原理。（2020四川）11.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH 4e- + H2O = CH3COOH + 4H+。下列有关说法正确的是 A检测时，电解质溶液中的H+向负极移动 B若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气 C电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O D正极上发生的反应为：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-【答案】：C及相关计算。（2020大纲版）11 四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池 ，相连时，外电路电流从流向 ；相连时，为正极，相连时，有气泡逸出 ； 相连时， 的质量减少 ，据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是A B C D 【答案】B【解析】电流从正极流向负极，而负极活泼，则金属活泼性；同理，；H2在正极放出，则；质量减少的一极为负极，则。综上可推得，金属活泼性顺序为，B项正确。【考点定位】原电池原理（2020山东）13.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D图d中，Zn - MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的（2020浙江）10以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：下列说法不正确的是A在阴极式，发生的电极反应为：2H2O2e2OHH2B在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H浓度增大，使平衡22HH2O向右移动C该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H22O2D测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比为d，则此时铬酸钾的转化率为10【答案】D【解析】本题是电解法在制备物质中的具体应用。分析该制备时，重点要把握其中的K2CrO4在转变为K2Cr2O7的过程中没有发生化合价的变化，所以要抓住是由于溶液的pH变化实现目标物的合成，制备的过程是通过电解的方法改变溶液的pH来实现。阴极的反应是 2H2O+2e-=2OH-+H2，阳极为2H2O-4e-=O2+4H+，电解过程中阳极区的c(H+)增大，促进平衡2CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O向右移动，总反应为4 K2CrO4+4H2O2 K2Cr2O7+4KOH+2H2+O2；若设加入反应容器内的K2CrO4有1mol，反应中有x mol K2CrO4转化为K2Cr2O7，则阳极区剩余的K2CrO4为(1-x) mol，对应的n(K)=2(1-x) mol，n(Cr)= (1-x) mol，生成的K2Cr2O7为x/2 mol，对应的n(K)= x mol，n(Cr)= x mol，由n(K)/ n(Cr)=d可得，x=2-d，转化率为(2-d)/1。【考点定位】本题通过制备重铬酸钾考查电化学知识。（2020安徽）11某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，现断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是 A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H+2ClCl2+H2B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：Cl2+2e2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极11、【答案】D 【解析】断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，表明石墨为阳极，铜为阴极，（若铜为阳极，则铜溶解），反应为2Cl2H2O H22OHCl2，因此石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近水的电离平衡被破坏使c(OH)c(H)，溶液变红，（两极产生的气体收集在装置中可作断开K1、闭合K2时的反应的物质),故A、B两项均错误；断开K1、闭合K2时，为原电池反应，铜电极为负极，发生氧化反应为H22e2OH=2H2O，而石墨为正极，发生还原反应，电极反应为Cl22e=2Cl，故C项错误，D项正确。【考点定位】本题是对书本知识的改编，考查原电池及电解池工作原理，旨在考查考生对知识的综合应用能力。（2020北京）12人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生C催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强D催化剂b表面的反应是CO2 +2H+2e一=HCOOH【答案】：C变化知识。（2020海南）10下列叙述错误的是A生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈C在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液D铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀【答案】：C【解析】：生铁中含有能导电的碳，两者可以作为原电池的两极，加快铁的腐蚀，A对；铁和锡作为原电池的两极，当其腐蚀时，铁会被腐蚀，B对；电镀铜时，镀层金属做阳极，镀件做阴极，C错；锌铁形成原电池，锌被腐蚀，D对。【考点定位】此题考查了电化学中的原电池知识。（2020上海）14右图装置中发生反应的离子方程式为：Zn+2H=Zn2+H2，下列说法错误的是Aa、b不可能是同种材料的电板B该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸C该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸D该装置可看作是铜一锌原电池，电解质溶液是稀硫酸（2020全国新课标卷）26.（14分）铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。（1）要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱，使Cl-和OH-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH-用0.40mol.L-1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x值： （列出计算过程）；（2）现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n（Fe）：n（Cl）=1:2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。在实验室中，FeCl2可用铁粉和 盐酸反应制备，FeCl3可用铁粉和 反应制备；（3）FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为 （4）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为 。 与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为 ，该电池总反应的离子方程式为 。（4）根据题意，FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，根据元素守恒、电子转移守恒，可得反应的离子方程式。根据原电池反应原理，锌做负极材料，失电子，发生氧化反应；K2FeO4在电池中作为正极材料，得电子，发生还原反应。【考点定位】铁及其化合物、酸碱中和滴定、离子方程式的书写、电化学、化学计算。（2020江苏）20. (14 分)铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。(1)真空碳热还原-氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下： Al2O3(s)+AlC13(g)+3C(s) =3AlCl(g)+3CO(g) H=a kJmol1图8 3AlCl(g)=2Al(l)+AlC13(g) H=b kJmol1 反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的H= kJmol1(用含a、b 的代数式表示)。 Al4C3是反应过程中的中间产物。Al4C3 与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃) 的化学方程式为 。(2)镁铝合金(Mg17Al12 )是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al 单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al122+17H2=17MgH2+12Al。得到的混合物Y(17MgH2 +12Al)在一定条件下可释放出氢气。 熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是 。 在6. 0 molL-1 HCl 溶液中，混合物Y 能完全释放出H2。1 mol Mg17 Al12 完全吸氢后得到的混合物Y 与上述盐酸完全反应，释放出H2 的物质的量为 。 在0. 5 molL-1 NaOH 和1. 0 molL-1 MgCl2溶液中， 图8图9混合物Y 均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质的X射线衍射谱图如图8 所示(X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。在上述NaOH 溶液中，混合物Y 中产生氢气的主要物质是 (填化学式)。(3)铝电池性能优越，Al-AgO 电池可用作水下动力电源，其原理如图9所示。该电池反应的化学方程式为 。 【答案】20. (14 分)(1)a+b Al4C3+12HCl=4AlCl3+3CH4(2)防止Mg、Al 被空气氧化 52 mol Al(3)2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO2+3Ag+H2O【解析】（1）根据盖斯定律，将题中所给两方程式相加得所求反应，对应的H=（a+b）kJmol1。含氢量最高的烃为CH4，根据碳原子守恒，3个碳需要结合12个H原子形成3个CH4。再由铝原子守恒，4个铝需要结合12个Cl形成4个AlCl3，所以Al4C3与HCl之间为1：12参加反应。（2）镁、铝都是活泼的金属单质，容易被空气中的氧气氧化，通（2020海南）13(8分)氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：(1)氮元素原子的L层电子数为 ；(2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4)，该反应的化学方程式为 ；(3)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。已知：N2(g)+2O2(g)= N2O4 (1) H1= -19.5kJmol-1 N2H4 (1) + O2(g)= N2(g) + 2 H2O(g) H2= -534.2kJmol-1写出肼和N2O4 反应的热化学方程式 ；(4)肼一空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为 。 【答案】：（1）5；（2）2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；（3）2N2H4(l)+ N2O4(l)=3 N2(g)+ 4H2O(g) H=-1048.9kJ/mol；（4）N2H4+ 4OH-4e- =4H2O +N2。【解析】：（1）氮原子的L层是第二层，该层上的电子数为5；（2）根据题目给出的反应物和部分生成物，分析反应中的化合价变化，NH3转化为N2H4时化合价由-3升高到-2，故NaClO中的氯元素化合价只能下降到-1，可知产物中有NaCl，再结合元素守恒可知一定有水生成，故可表示为：2NH3+NaClO=N2H4+ NaCl +H2O；(3)分析题给方程式，可知由2-得到要求的热化学方程式，故H=2H2-H1，写出结果：2N2H4(l)+ N2O4(l)=3 N2(g)+ 4H2O(g) H=-1048.9kJ /mol；(4)碱性电池中负极反应是还原反应，也就是还原剂失电子的反应，结合电解质溶液为碱性条件，故写为：N2H4+ 4OH-4e- =4H2O +N2。【考点定位】此题以氮元素为载体，综合考查了电子层排布、化学方程式书写、盖斯定律的应用、原电池中电极反应式的书写等知识。（2020海南）16.(9分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、 。(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生其中b电极上得到的是 ，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 ；(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为 （法拉第常数F=9.65l04C.mol-1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。【答案】：（1）O2+2H2O +4e=4OH，CH4+10OH-8e=CO32-+ 7H2O；（2）H2；2NaCl+2H2O2NaOH+ H2+ Cl2；（3）（1L/22.4L.mol-1）89.65 104C.mol-1 =3.45104C；4。【解析】：（1）燃料电池的总反应就是燃料燃烧的反应即：CH4+2O2+2OH- = CO32-+ 3H2O，故其正极反应式为：O2+ 2H2O +4e= 4OH，我们用总反应式减正极反应式可得负极反应式：CH4+10OH-8e=CO32-+ 7H2O；（2分析图中三池可看出1、2两池是串联的燃料电池，通入甲烷的一极是负极，故此电解池中与其相连的b电极为阴极，生成的气体为氢气；电解的总反应式为：2NaCl+2H2O 2NaOH+ H2+ Cl2；（3）根据（1）中的负极反应式，可知通入1mol甲烷时失电子8mol，总电量为896500C，由于图中的两个电池是串联，故可知线路上转移的电子与一个燃料电池时相同，结合甲烷的量，其1L为1/22.4mol，可求电为：（1L/22.4L.mol-1）89.65 104C.mol-1 =3.45104C；电解时得到氢气为4L。【考点定位】此题以燃料电池的使用为载体，考查了原电池的电极反应式书写、电极的判断和电解知识。（2020北京）25.(13分)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2，（1）用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应: 。（2）在钠碱循环法中，Na2SO3溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式是 （3）吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO3):n(HSO3)变化关系如下表:n(SO3):n(HSO3)91：91：11：91pH.7.26.2上表判断NaHSO3溶液显性，用化学平衡原理解释:当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):ac（Na）=2c（SO32-）c（HSO3），bc（Na） c（HSO3） c（SO32-）c（H）=c（OH）cc（Na）+c（H）= c（SO32-）+ c（HSO3）+c（OH）(4)当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。再生示意图如下: HSO3-在阳极放电的电极反应式是。当阴极室中溶液p升至8以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理:【答案】：（1）SO2+H2OH2SO3，2 H2SO3+O22H2SO4；（2）SO2+2OH- =SO32-+H2O；（3）酸； HSO3存在：HSO3SO32-+H和HSO3+H2O=H2SO3+OH，HSO3的电离程度强于水解程度；ab；（4）HSO3-+H2O-2e- =3H+SO42-；H+在阴极得电子生成H2，溶液中的c（H）降低，促使HSO3-电离生成SO32-，且Na+进入阴极室，吸收液得以再生。【解析】：（1）SO2形成硫酸型酸雨时，二氧化硫和空气中的水、氧气反应得到硫酸：SO2+H2OH2SO3，2 H2SO3+O22H2SO4；（2）二氧化硫被氢氧化钠溶液吸收制备亚硫酸钠溶液时：SO2+2OH- =SO32-+H2O；（3）根据表中数据，可知，n(SO3):n(HSO3)=1:91时，溶液的pH值为酸性，故NaHSO3溶液显酸性，在亚硫酸氢钠溶液中HSO3存在：HSO3SO32-+H和HSO3+H2O=H2SO3+OH，HSO3的电离程度强于水解程度，故溶液呈酸性。当吸收液呈中性时，溶液中的c（H）=c（OH），由于溶液中存在着电荷守恒，故c（Na）+c（H）=2c（SO32-）+ c（HSO3）+c（OH），可推出：c（Na）=2c（SO32-）c（HSO3），a对；由于n(SO):n(HSO)=1：1时，溶液的pH值为7.2，故中性时一定有c（HSO3） c（SO32-），可推出：c（Na） c（HSO3） c（SO32-）c（H）=c（OH），b对；（4）根据电解槽所示的变化，可知HSO3-在阳极放电的电极反应式是：HSO3-+H2O-2e- =3H+SO42-；H+在阴极得电子生成H2，溶液中的c（H）降低，促使HSO3-电离生成SO32-，且Na+进入阴极室，吸收液得以再生。【考点定位】此题以二氧化硫形成酸雨为背景，综合考查了化学反应方程式书写、离子方程式书写、水溶液中的离子平衡、溶液中的离子浓度大小比较、电解原理等知识。（2020天津）7(14分) ）X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY2、MY3两种分子。请回答下列问题： Y在元素周期表中的位置为_。 上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_（写化学式），非金属气态氢化物还原性最强的是_（写化学式）。 Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有_（写出其中两种物质的化学式）。 X2M的燃烧热H a kJmol1 ，写出X2M燃烧反应的热化学方程式：_。ZX的电子式为_；ZX与水反应放出气体的化学方程式为_。 熔融状态下，Z的单质和FeG2能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：2Z + FeG2 Fe + 2ZG 放电时，电池的正极反应式为_：充电时，_（写物质名称）电极接电源的负极；该电池的电解质为_。【考点定位】此题以元素推断为基础，综合考查了周期表的结构、元素性质的比较、常见的水消毒剂、热化学方程式的书写、电子式书写和化学方程式书写、电化学知识。（2020山东）28（12分）工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的 吸收。a浓H2SO4 b浓HNO3 cNaOH溶液 d氨水（2）用稀H2SO4 浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在 （填离子符号），检验溶液中还存在Fe2+的方法是 （注明试剂、现象）。（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为 。（4）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是 。a电能全部转化为化学能 b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动 d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属（5）利用反应2CuO22H2SO42CuSO42H2O可以制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为 。【考点定位】Fe3+和Fe2+的性质及检验方法、铜的冶炼和精炼、原电池的原理。（2020福建）24. (16分)(1)电镀时，镀件与电源的 极连接。(2)化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。 若用铜盐进行化学镀铜，应选用（填“氧化剂”或“还原剂”）与之反应。 某化学镀铜的反应速率随镀液pH 变化如右图所示。该镀铜过程中，镀液pH 控制在12.5左右。据图中信息，给出使反应停止的方法： (3)酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下 步骤（i）中Cu2(OH) 2CO3 发生反应的化学方程式为 。 步骤（ii）所加试剂起调节pH 作用的离子是 （填离子符号）。 在步骤（iii）发生的反应中，1 mol MnO2转移2 mol 电子，该反应的离子方程式为 。 步骤（iv）除去杂质的化学方程式可表示为3Fe3+ + NH4+2SO42-+6H2O= NH4Fe3 (SO4)2(OH)66H + 过滤后母液的pH = 2.0 , c (Fe3+) =a molL-1，, c ( NH4+）=b molL-1，, c ( SO42-）= d molL-1，该反应的平衡常数K= （用含a 、b 、d 的代数式表示）。化学平衡常数就是达到化学平衡时，生成物浓度幂之绩与反应物浓度幂之绩的比值，注意溶液中的沉淀和水的浓度看作是1。【答案】(1) 负(2) 还原剂 调节溶液pH在89之间(3) Cu2(OH)2CO32H2SO42CuSO4+CO2+3H2O。 HCO3 。 MnO2+2Fe2+4HMn2+2Fe3+2H2O。【考点定位】本题考查了电镀原理、化学平衡的应用和物质的制备。【2020高考试题】1（上海）用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是A用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D用带火星的木条检验阳极产物解析：用电解法提取氯化铜废液中的铜时，铜必需作阴极，阳极是铜或惰性电极，阴极的反应式为：Cu2+2eCu。答案：B2.（浙江）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu2eCu23.（大纲版）用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的 A. CuSO4 B.H2O C. CuO D.CuS045H2O【解析】从电解反应入手,2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2,消耗了CuSO4+H2O,复原则要生成它们，复原的反应是CuO+H2SO4=CuSO4+H2O,故选C【答案】C4.（山东）以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C.电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反