三年高考（2016-2022）高考化學(xué)試題分項(xiàng)版解析 專題17 電化學(xué)原理綜合應(yīng)用（含解析）

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1、三年高考（2016-2022）高考化學(xué)試題分項(xiàng)版解析 專題17 電化學(xué)原理綜合應(yīng)用（含解析） 1．【2018天津卷】CO2是一種廉價(jià)的碳資源，其綜合利用具有重要意義?；卮鹣铝袉?wèn)題： （3）O2輔助的Al～CO2電池工作原理如圖4所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。 電池的負(fù)極反應(yīng)式：________。 電池的正極反應(yīng)式：6O2+6e?6O2? 6CO2+6O2?3C2O42? 反應(yīng)過(guò)程中O2的作用是________。 該電池的總反應(yīng)式：________。 【答案】Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）

2、催化劑 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3 【解析】 2．【2018江蘇卷】NOx（主要指NO和NO2）是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。 （2）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：____________________________________。 【答案】（2）HNO2?2e?+H2O3H++NO3? 【解析】 精準(zhǔn)分析：（2）根據(jù)電解原理，陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陽(yáng)極反應(yīng)為HNO2失去電子生成HNO3，1molHNO2反應(yīng)失去2mol電子，結(jié)合原子守

3、恒和溶液呈酸性，電解時(shí)陽(yáng)極電極反應(yīng)式為HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。 3．【2018新課標(biāo)1卷】焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題： （3）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_____________。電解后，__________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。 【答案】（3）2H2O－4e－＝4H＋+O2↑ a 【解析】 4．【2018新課標(biāo)1卷】我國(guó)是世界上最早制得和使用金屬鋅的

4、國(guó)家，一種以閃鋅礦（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì)）為原料制備金屬鋅的流程如圖所示： （4）電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為______________；沉積鋅后的電解液可返回_______工序繼續(xù)使用。 【答案】（4）Zn2++2e－＝Zn 溶浸 【解析】 精準(zhǔn)分析：焙燒時(shí)硫元素轉(zhuǎn)化為SO2，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸鋅、硫酸亞鐵和硫酸鎘，二氧化硅與稀硫酸不反應(yīng)轉(zhuǎn)化為濾渣，由于硫酸鉛不溶于水，因此濾渣1中還含有硫酸鉛。由于沉淀亞鐵離子的pH較大，需要將其氧化為鐵離子，通過(guò)控制pH得到氫氧化鐵沉淀；濾液中加入鋅粉置換出Cd，最后將濾液電解得到

5、金屬鋅。則 （4）電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí)，陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，因此陰極是鋅離子放電，則陰極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e－＝Zn；陽(yáng)極是氫氧根放電，破壞水的電離平衡，產(chǎn)生氫離子，所以電解后還有硫酸產(chǎn)生，因此沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續(xù)使用。 5．【2018新課標(biāo)3卷】KIO3是一種重要的無(wú)機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?；卮鹣铝袉?wèn)題： （3）KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。 ①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式______。 ②電解過(guò)程中通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子主要為_________，其遷移方向是_____________。 ③與“電解法”相比，“KClO3

6、氧化法”的主要不足之處有______________（寫出一點(diǎn)）。 【答案】（3）①2H2O+2e－＝2OH－+H2↑②K+；a到b③產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等 【解析】 6．【2017江蘇卷】鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下： 注：SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。 （3）“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過(guò)程中作陽(yáng)極的石墨易消耗，原因是___________。 （4）“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_____________________，陰極產(chǎn)

7、生的物質(zhì)A的化學(xué)式為____________。 【答案】（3）石墨電極被陽(yáng)極上產(chǎn)生的O2氧化 （4）4CO32－+2H2O?4e?=4HCO3－+O2↑ H2 7．【2017天津卷】某混合物漿液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,?？紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置（見圖2），使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液，并回收利用?；卮稷窈廷蛑械膯?wèn)題。 Ⅱ．含鉻元素溶液的分離和利用 （4）用惰性電極電解時(shí)，CrO42-能從漿液中分離出來(lái)的原因是__________，分離后含鉻元素的粒子是_________；陰極

8、室生成的物質(zhì)為___________（寫化學(xué)式）。 【答案】（4）在直流電場(chǎng)作用下，CrO42-通過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極室移動(dòng)，脫離漿液 CrO42-和Cr2O72- NaOH和H2 （4）用惰性電極電解時(shí)，在直流電場(chǎng)作用下，CrO42-通過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極室移動(dòng)，脫離漿液，從而使CrO42-從漿液中分離出來(lái)；因2 CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，所以分離后含鉻元素的粒子是CrO42-和Cr2O72-；陰極室H+放電生成H2，剩余的OH?與透過(guò)陽(yáng)離子交換膜移過(guò)來(lái)的Na+結(jié)合生成NaOH，所以陰極室生成的物質(zhì)為NaOH和H2。 8．【2016新課標(biāo)1卷】NaClO2是

9、一種重要的殺菌消毒劑，也常用來(lái)漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下： 回答下列問(wèn)題： （3）“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Mg2+和Ca2+，要加入的試劑分別為________、________?！半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是______。 【答案】（3）NaOH溶液 ；Na2CO3溶液 ；ClO2?(或NaClO2)； 【解析】（3）食鹽溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用過(guò)量NaOH溶液除去Mg2+，利用過(guò)量Na2CO3溶液除去Ca2+；向NaCl溶液中加入ClO2，進(jìn)行電解，陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)2Cl--2e-=Cl2↑，反應(yīng)產(chǎn)生Cl2， 陰極發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生NaClO2，

10、可見“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NaClO2； 9．【2016北京卷】用零價(jià)鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（NO3-）已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。 （1）Fe還原水體中NO3-的反應(yīng)原理如圖所示。 ①作負(fù)極的物質(zhì)是________。 ②正極的電極反應(yīng)式是_________。 （2）將足量鐵粉投入水體中，經(jīng)24小時(shí)測(cè)定NO3—的去除率和pH，結(jié)果如下： 初始pH pH=2.5 pH=4.5 NO3—的去除率 接近100% ＜50% 24小時(shí)pH 接近中性 接近中性 鐵的最終物質(zhì)形態(tài) pH=4.5時(shí)，NO3—的去除率低。其原因是________。

11、（4）其他條件與（2）相同，經(jīng)1小時(shí)測(cè)定NO3—的去除率和pH，結(jié)果如下： 初始pH pH=2.5 pH=4.5 NO3—的去除率 約10% 約3% 1小時(shí)pH 接近中性 接近中性 與（2）中數(shù)據(jù)對(duì)比，解釋（2）中初始pH不同時(shí)，NO3—去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因：__________。 【答案】（1）①鐵 ②NO3－+8e－+10H+=NH4++3H2O （2）因?yàn)殍F表面生成不導(dǎo)電的FeO(OH)，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生 （4）Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，初始pH較小，氫離子濃度高，產(chǎn)生的Fe2+濃度大，促使FeO（OH）轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4，使反應(yīng)

12、進(jìn)行的更完全，初始pH高時(shí)，產(chǎn)生的Fe2+濃度小，從而造成NO3—去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同。 （2）從pH對(duì)硝酸根去除率的影響來(lái)看，初始pH=4.5時(shí)去除率低，主要是因?yàn)殍F離子容易水解生成FeO(OH)，同時(shí)生成的Fe3O4產(chǎn)率降低，且生成的FeO(OH)不導(dǎo)電，所以NO3-的去除率低； （4）Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，初始pH較小，氫離子濃度高，產(chǎn)生的Fe2+濃度大，促使FeO（OH）轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4，使反應(yīng)進(jìn)行的更完全；初始pH高時(shí)，由于Fe3+的水解，F(xiàn)e3+越容易生成FeO(OH)，產(chǎn)生的Fe2+濃度小，從而造成NO3—去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同。 10．

13、【2016江蘇卷】鐵炭混合物（鐵屑和活性炭的混合物）、納米鐵粉均可用于處理水中污染物。 （1）鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O72–的酸性廢水通過(guò)鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2O72–轉(zhuǎn)化為Cr3＋，其電極反應(yīng)式為_____________。 【答案】（1）Cr2O72–+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O 11．【2016天津卷】氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲(chǔ)存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉?wèn)題： （1）但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：____。 （5）化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來(lái)源。電解法制

14、取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣：Fe+2H2O+2OH?FeO42?+3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42?，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過(guò)高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。 ①電解一段時(shí)間后，c(OH?)降低的區(qū)域在_______(填“陰極室”或“陽(yáng)極室”)。 ②電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因是_______。 ③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________

15、。 【答案】（1）H2+2OH--2e-=2H2O （5）①陽(yáng)極室 ②防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低 ③M點(diǎn)：c(OH-)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢(或N點(diǎn)：c(OH-)過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低)。 【解析】（1）堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-=2H2O； （5）①根據(jù)題意鎳電極有氣泡產(chǎn)生是氫離子放電生成氫氣，鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子減少，因此電解一段時(shí)間后，c(OH?)降低的區(qū)域在陽(yáng)極室，故答案為：陽(yáng)極室； ②氫氣具有還原性，根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。電解過(guò)程中，須

16、將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低，故答案為：防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低； ③根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)，c(OH-)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢，在N點(diǎn)：c(OH-)過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低，故答案為：M點(diǎn)：c(OH-)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢(或N點(diǎn)：c(OH-)過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低)。 12．【2016浙江卷】催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問(wèn)題的重要手段之一。 （5）研究證實(shí)，CO2也可在酸性水溶液中通過(guò)電解生成甲醇，則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在極，該電極反應(yīng)式是。 【答案】（5）陰 CO2+6H++6e?==CH3OH+H2O