高考化學一輪復習 專題八 化學能與電能課件

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1、專題八 化學能與電能高考化學高考化學 (江蘇省專用)考點一原電池原理及其應用考點一原電池原理及其應用A A組組 自主命題自主命題江蘇卷題組江蘇卷題組1.(2015江蘇單科,10,2分,)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是()五年高考A.反應 CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子B.電極A上H2參與的電極反應為:H2+2OH-2e-2H2OC.電池工作時,C向電極B移動D.電極B上發(fā)生的電極反應為:O2+2CO2+4e-2C 23O23O答案答案 DA項,由化合價變化知,每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移6 mol電子;B項,電極A為負

2、極,H2參與的電極反應為H2-2e-+CH2O+CO2;C項,電池工作時,C向電極A移動;D項,電極B是正極,電極反應為O2+4e-+2CO22C。23O23O23O規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié) 原電池中,陽離子移向正極,陰離子移向負極。審題技巧審題技巧 根據(jù)“熔融碳酸鹽燃料電池”的示意圖,可挖掘出電極反應式的反應物、生成物,再根據(jù)電荷守恒寫出電極反應式。2.2016江蘇單科,20(1)(2),7分,0.374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Cr2的酸性廢水通過鐵炭混合物,在微電池正極上Cr2轉(zhuǎn)化為Cr3+,其電極反應式

3、為 。(2)在相同條件下,測量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分數(shù)不同的鐵炭混合物對水中Cu2+和Pb2+的去除率,結(jié)果如下圖所示。27O27O當鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)為0時,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是 。當鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)大于50%時,隨著鐵的質(zhì)量分數(shù)的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是 。答案答案(7分)(1)Cr2+14H+6e-2Cr3+7H2O(2分)(2)活性炭對Cu2+和Pb2+有吸附作用(2分)鐵的質(zhì)量分數(shù)增加,鐵炭混合物中微電池數(shù)目減少(3分)27O解析解析(2)活性炭具有吸附作用,可以吸附少量的Cu2+和Pb2+。鐵炭混合物去除Cu2+

4、和Pb2+是通過發(fā)生置換反應實現(xiàn)的,且發(fā)生的是原電池反應(Fe為負極,活性炭為正極),當鐵的質(zhì)量分數(shù)達到一定數(shù)值后,隨著鐵的質(zhì)量分數(shù)增加,活性炭的質(zhì)量分數(shù)減少,鐵炭混合物中微電池的數(shù)目減少,所以Cu2+和Pb2+的去除率下降。易錯警示易錯警示 在書寫電極反應式時,一定要關注電解質(zhì)溶液的環(huán)境。如此題中已告知是酸性廢水,因此在書寫時應用“H+”平衡電荷。知識拓展知識拓展 活性炭是一種多孔物質(zhì),有很強的吸附能力,可用于吸附有害氣體、去除異味、吸附一些可溶性物質(zhì)。B B組統(tǒng)一命題、省組統(tǒng)一命題、省( (區(qū)、市區(qū)、市) )卷題組卷題組1.(2018課標,11,6分)一種可充電鋰空氣電池如圖所示。當電池放

5、電時,O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是()A.放電時,多孔碳材料電極為負極B.放電時,外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時,電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時,電池總反應為Li2O2-x 2Li+(1-)O22x答案答案 D本題考查原電池原理和電解原理的綜合運用。A項,依據(jù)題意和可充電電池裝置圖判斷出,放電時鋰電極作負極,多孔碳材料電極作正極,錯誤;B項,在原電池中,外電路電子由負極流向正極,即放電時,外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極,錯誤;C項,充電時,電解質(zhì)溶液中的陽離子向陰極區(qū)遷移,即Li+向鋰電極區(qū)遷移,錯誤;D

6、項,充電時,Li+在陰極區(qū)得到電子生成Li,陽極區(qū)生成O2,即電池總反應為Li2O2-x 2Li+(1-)O2,正確。2x方法技巧方法技巧 可充電電池的工作原理可充電電池中,放電過程用原電池原理分析,充電過程用電解原理分析;分析電化學問題時,先判斷出電極,然后根據(jù)工作原理分析。2.(2015課標,11,6分,)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法的是()A.正極反應中有CO2生成B.微生物促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移C.質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D.電池總反應為C6H12O6+6O26CO2+6H2O錯誤答案答案 A根據(jù)微生物電池

7、工作原理示意圖可知:C6H12O6在負極上發(fā)生氧化反應,電極反應式為-24e-+6H2O6CO2+24H+;O2在正極上發(fā)生還原反應,電極反應式為6O2+24e-+24H+12H2O。負極有CO2生成,A項錯誤;B項,微生物促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移,正確;C項,質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū),正確;D項,電池總反應為C6H12O6+6O26CO2+6H2O,正確。6126C H O3.(2016課標,11,6分)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述的是()A.負極反應式為Mg-2e-Mg2+B.正極反應式為Ag+e-AgC.電池放電時Cl-由正極向負極遷移D.負極會

8、發(fā)生副反應Mg+2H2OMg(OH)2+H2錯誤答案答案 BMg-AgCl電池中,Mg為負極,AgCl為正極,故正極反應式應為AgCl+e-Ag+Cl-,B項錯誤。思路分析思路分析 結(jié)合反應原理,根據(jù)元素化合價的變化,判斷放電時的正、負極,再結(jié)合電解質(zhì)的性質(zhì)書寫電極反應式。4.(2016課標,11,6分)鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應為2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH。下列說法正確的是()A.充電時,電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動B.充電時,電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小C.放電時,負極反應為:Zn+4OH-2e-Zn(OHD.放電時,電路中通

9、過2 mol電子,消耗氧氣22.4 L(標準狀況)24)24)答案答案 C充電時為電解池,溶液中的陽離子向陰極移動,發(fā)生的反應為2Zn(OH2Zn+O2+4OH-+2H2O,電解質(zhì)溶液中c(OH-)增大,故A項、B項均錯誤;放電時負極反應為Zn+4OH-2e-Zn(OH,故C項正確;每消耗1 mol O2電路中通過4 mol電子,故D項錯誤。24)24)5.(2017課標,11,6分)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應為:16Li+xS88Li2Sx(2x8)。下列說法錯誤的是 ( )A.電池工作時,正極可發(fā)生反應:2Li2S6+

10、2Li+2e-3Li2S4B.電池工作時,外電路中流過0.02 mol電子,負極材料減重0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D.電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多答案答案 D電池工作時為原電池,電池內(nèi)部陽離子向正極移動,根據(jù)圖示中Li+移動方向可知,電極a為正極,依次發(fā)生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的轉(zhuǎn)化,A正確;電池工作時負極反應式為Li-e- Li+,當轉(zhuǎn)移0.02 mol電子時,負極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol,質(zhì)量為0.14 g,B正確;石墨烯具有導電性,可以提高電極a的導電能力,C正確;電池充電時為電解池,此時Li2S2的量越來越少,

11、D錯誤。思路分析思路分析 結(jié)合反應原理,根據(jù)元素化合價的變化,判斷放電時的正、負極,再結(jié)合電解質(zhì)的性質(zhì)書寫電極反應式。C C組組 教師專用題組教師專用題組1.(2013江蘇單科,1,2分,)燃料電池能有效提高能源利用率,具有廣泛的應用前景。下列物質(zhì)均可用作燃料電池的燃料,其中最環(huán)保的是()A.甲醇 B.天然氣C.液化石油氣D.氫氣答案答案 D氫氧燃料電池的產(chǎn)物只有H2O,沒有其他物質(zhì)生成,最為環(huán)保。方法歸納方法歸納 燃料電池一般以通入O2的一極為正極,因此確定正極反應是燃料電池電極反應式書寫的突破點:若為酸性環(huán)境,則電極反應為O2+4H+4e-2H2O;若為堿性或中性環(huán)境,則電極反應為O2+2

12、H2O+4e-4OH-;若為熔融碳酸鹽,則電極反應為O2+2CO2+4e-2C;若為熔融氧化物,則為O2+4e-2O2-。23O易錯警示易錯警示 原電池的兩極稱為正極和負極,電解池的兩極稱為陽極和陰極,切勿混淆。2.(2013江蘇單科,9,2分,)Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液,示意圖如下。該電池工作時,下列說法正確的是()A.Mg電極是該電池的正極B.H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應C.石墨電極附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正極移動 答案答案 C該電池中Mg電極為負極,A項錯誤;石墨電極為正極,H2O2得電子發(fā)生還原反應,電極反應式為H2O2+2

13、e-2OH-,電極附近溶液pH增大,B項錯誤,C項正確;溶液中Cl-移向Mg電極,即Cl-向負極移動,D項錯誤。方法歸納方法歸納 原電池正、負極判斷的常用方法:若兩電極均為金屬材料,則較活潑金屬一般作負極;若兩電極分別為金屬和非金屬材料,則金屬材料作負極。在原電池工作時,被不斷消耗的電極一般為負極。電子流出的電極為負極,陰離子移向的電極為負極,發(fā)生氧化反應的電極為負極。對于燃料電池,非O2通入的電極一般為負極?？键c分析考點分析 江蘇高考以“電化學”為依托考查氧化還原反應原理的運用,主要內(nèi)容有電極反應式的書寫,判斷電解質(zhì)溶液濃度、pH的變化,以及能源、環(huán)保等熱點問題。3.(2010江蘇單科,11

14、,4分,)下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是()A.該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化B.裝置Y中負極的電極反應式為:O2+2H2O+4e-4OH-C.裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D.裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放,并能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉(zhuǎn)化答案答案 CA項,系統(tǒng)中存在光能電能、電能化學能、化學能電能、電能機械能等多種形式的能量轉(zhuǎn)化;B項,Y中負極的電極反應式為H2-2e-2H+;C項,裝置X可電解水生成H2和O2;D項,無論是原電池還是電解池都不可能實現(xiàn)電能與化學能間的完全轉(zhuǎn)化。4.(2009江蘇單科,12,3分,)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池

15、結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。關于該電池的敘述正確的是()A.該電池能夠在高溫下工作B.電池的負極反應為:C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+C.放電過程中,H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移D.在電池反應中,每消耗1 mol氧氣,理論上能生成標準狀況下CO2氣體 L22.46答案答案 BA項,微生物在高溫下會因蛋白質(zhì)變性而死亡,故不正確;C項,放電時H+向正極區(qū)遷移,故不正確;D項,每消耗1 mol氧氣,理論上能生成標準狀況下CO2氣體22.4 L。5.(2014北京理綜,8,6分)下列電池工作時,O2在正極放電的是 ()A.鋅錳電池B.氫燃料電池C.鉛蓄電池D.鎳鎘電池答案答案 B氫燃料電池

16、中,負極上H2放電,正極上O2放電,A、C、D中均不存在O2放電,故選B。6.(2015天津理綜,4,6分)鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關敘述正確的是()A.銅電極上發(fā)生氧化反應B.電池工作一段時間后,甲池的c(S)減小C.電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡24O答案答案 C題中所述鋅銅原電池中,Zn為負極,電極反應式為Zn-2e-Zn2+;Cu為正極,電極反應式為Cu2+2e-Cu,發(fā)生還原反應。Zn2+通過陽離子交換膜向正極移動;乙池溶液中消耗的Cu2+與由甲池遷移過來的Zn2+

17、的物質(zhì)的量相同,則乙池溶液質(zhì)量增加。溶液中的陰離子無法通過陽離子交換膜。故選C。7.(2016浙江理綜,11,6分)金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點,有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n已知:電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是()A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴散至電極表面B.比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高C.M-空氣電池放電過程的正極反應式:4Mn+nO2+2nH2O+4n

18、e-4M(OH)nD.在Mg-空氣電池中,為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜答案答案 CA項,采用多孔電極可以提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于O2擴散至電極表面;B項,單位質(zhì)量的Mg、Al、Zn反應,Al轉(zhuǎn)移的電子數(shù)最多,故Al-空氣電池的理論比能量最高;C項,由于電池中間為陰離子交換膜,故Mn+不能通過,則正極的電極反應式為O2+4e-+2H2O4OH-;D項,在Mg-空氣電池中,負極的電極反應式為Mg-2e-Mg2+,為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,可采用陽離子交換膜阻止OH-進入負極區(qū)。評析評析 本題設計新穎,以新型電池為背景,考查原電池的工作原理?？?/p>

19、點二電解原理及其應用考點二電解原理及其應用A A組組 自主命題自主命題江蘇卷題組江蘇卷題組1.2017江蘇單科,16(4)(5),6分鋁是應用廣泛的金屬。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”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。(4)“電解”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。陽極的電極反應式為 ,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學式為 。(5)鋁粉在1 000 時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合,有利于AlN的制備,其主要原因是 。答案答案(4)4C+2H2O-4e-4HC+O2H2(5)NH4Cl分解產(chǎn)生

20、的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜23O3O解析解析本題考查了以鋁土礦為原料制備鋁的工藝流程,涉及離子方程式的書寫和電化學的相關知識。(4)陽極應是H2O電離出的OH-放電,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的條件下,H+與C反應生成HC,故陽極的電極反應式為:4C+2H2O-4e-4HC+O2;陰極的電極反應式為:4H2O+4e-2H2+4OH-,所以物質(zhì)A為H2。(5)鋁粉表面有Al2O3薄膜,阻礙反應的進行,而添加少量NH4Cl固體,NH4Cl分解生成的HCl能與Al2O3反應,破壞Al2O3薄膜,有利于Al和N2反應。23O3O23O3O2.2014江蘇單科,20(1),5分

21、,0.30硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題。由硫化氫獲得硫單質(zhì)有多種方法。(1)將燒堿吸收H2S后的溶液加入到如圖所示的電解池的陽極區(qū)進行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應:S2-2e-S(n-1)S+S2-寫出電解時陰極的電極反應式: 。電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì),其離子方程式可寫成 。2Sn答案答案(5分)(1)2H2O+2e-H2+2OH-+2H+(n-1)S+H2S2Sn解析解析(1)由電解原理知,陰極發(fā)生還原反應,又因為是堿性溶液中,所以電極反應式為2H2O+2e-H2+2OH-。由題意知,在酸性條件下生成單質(zhì)S,所以離子方程式為+2H+(n-1)S+H2

22、S。2Sn2Sn命題歸納命題歸納 化工流程題中一般會涉及陌生方程式的書寫,要求學生閱讀、分析、理解、運用題中的信息,才能準確寫出方程式。從近幾年高考看,此類方程式的書寫已成為必考題,要求寫出的方程式涉及的反應類型可分為氧化還原反應和非氧化還原反應。方法歸納方法歸納 陌生方程式書寫的關鍵點是準確找出反應物和產(chǎn)物,可以通過流程圖或題中給出的文字和圖像信息,也可以利用自己儲備的知識。因此必須讀透流程圖中的信息并篩選出有用信息。B B組統(tǒng)一命題、省組統(tǒng)一命題、省( (區(qū)、市區(qū)、市) )卷題組卷題組1.(2018課標,13,6分)最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實現(xiàn)對天然氣中CO2和

23、H2S的高效去除。示意圖如下圖所示,其中電極分別為ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應為:EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+2EDTA-Fe3+H2S 2H+S+2EDTA-Fe2+該裝置工作時,下列敘述錯誤的是()A.陰極的電極反應:CO2+2H+2e- CO+H2OB.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應:CO2+H2S CO+H2O+SC.石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性答案答案 C本題考查電解原理的應用。由石墨烯電極區(qū)反應可知該極發(fā)生氧化反應,為陽極,則ZnO石墨烯為陰極。陰極的電極反

24、應為:CO2+2H+2e- CO+H2O,A正確;裝置工作時涉及三個反應,Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化循環(huán)進行,總反應為CO2與H2S之間的反應,根據(jù)得失電子守恒可知總反應為:CO2+H2S CO+H2O+S,B正確;石墨烯與電源正極相連,ZnO石墨烯與電源負極相連,故石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的高,C錯誤;Fe2+、Fe3+均在酸性環(huán)境中穩(wěn)定存在,D正確。審題技巧審題技巧 解題的關鍵是電極名稱的確定。如本題中CO2CO為還原反應陰極,Fe2+Fe3+為氧化反應陽極。2.(2018課標,12,6分)我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將Na-ClO4溶于有機溶劑作為電解

25、液,鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應為:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯誤的是()A.放電時,Cl向負極移動B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2C.放電時,正極反應為:3CO2+4e-2C+CD.充電時,正極反應為:Na+e-Na4O23O答案答案 D本題考查二次電池的工作原理。放電時,負極反應為:4Na-4e-4Na+,正極反應為3CO2+4e-C+2C;Na+移向正極,C、Cl移向負極,A、C正確;充電過程與放電過程相反,B正確;充電時,陽極反應為2C+C-4e-3CO2,D錯誤。23O23O4O23O規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié) 二次電池充、放電的電極判斷二次電池

26、充電時,“正接正、負接負”;放電時的正極為充電時的陽極;放電時的負極為充電時的陰極。3.(2017課標,11,6分)支撐海港碼頭基礎的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護法進行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是()A.通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B.通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D.通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整答案答案 C本題考查外加電流的陰極保護法。將被保護的金屬(鋼管樁)與電源的負極相連,防止鋼管樁被腐蝕,外加保護電流可以抑制金屬電化學腐蝕產(chǎn)生的電流,故其表面腐蝕電流接近于

27、零,A項正確;高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,陽極上發(fā)生氧化反應,失去電子,電子從高硅鑄鐵流向鋼管樁,B項正確;高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,只是用于傳遞電流,故陽極材料不損耗,C項錯誤;金屬的腐蝕受環(huán)境的影響,故通入的電流要根據(jù)環(huán)境條件的變化及時進行調(diào)整,D項正確。審題技巧審題技巧 本題易因忽視高硅鑄鐵為惰性輔助陽極而導致出錯。通常除金、鉑以外的金屬作為陽極材料,是活性電極,優(yōu)先于溶液中的粒子放電,且起到導電作用。此題指出惰性輔助陽極,“惰性”說明在此條件下鐵不放電,只是起導電作用(輔助)。做題時,應“具體問題具體分析”,不能一味地“按章辦事”。4.(2017課標,11,6分)用電解氧化法可以在鋁制品表面

28、形成致密、耐腐蝕的氧化膜,電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是()A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C.陰極的電極反應式為:Al3+3e-AlD.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動答案答案 C本題考查電解原理的應用。O3發(fā)生氧化反應,故鋁質(zhì)工件為陽極,A正確;陰極材料應為金屬或?qū)щ姷姆墙饘?可選用不銹鋼網(wǎng),B正確;電解質(zhì)溶液中含有大量H+,故陰極的電極反應式為2H+2e- H2,C不正確;在電解池中,陰離子移向陽極,D正確。0Al32Al知識拓展知識拓展 關于電解原理的“不尋?！睉?.電解原理在“金屬防腐”中的應用。如:外加電流的陰極保護法。2.電

29、解原理在“物質(zhì)制備”中的應用。如:尿素CO(NH2)2制氫氣。3.電解原理在“環(huán)境治理”中的應用。如:用電解法消除CN-。5.(2014大綱全國,9,6分,)右圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。下列有關說法不正確的是()A.放電時正極反應為:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.電池的電解液可為KOH溶液C.充電時負極反應為:MH+OH-H2O+M+e-D.MH是一類儲氫材料,其氫密度越大,電池的能量密度越高答案答案 C在金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)中,MH(M為零價,H為零價)在負極發(fā)生反應:MH+OH-e-M+H2O,NiOO

30、H在正極發(fā)生反應:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,電解液可為KOH溶液,A、B正確;充電時,陰極反應式為M+H2O+e-MH+OH-,C錯誤;MH中氫密度越大,單位體積電池所儲存電量越多,即電池能量密度越高,D正確。評析評析 本題對充電電池充、放電時的電極反應式的書寫及電解液的選擇等進行了考查。試題的起點高,落點低,難度中等,區(qū)分度很好。6.(2014課標,12,6分,)2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是()A.a為電池的正極B.電池充電反應為LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC.放電時,a極鋰的化合價發(fā)生變化D.放電時,溶液

31、中Li+從b向a遷移答案答案 C由圖可知,b極(Li電極)為負極,a極為正極,放電時,Li+從負極(b)向正極(a)遷移,A項、D項正確;該電池放電時,負極:xLi-xe-xLi+,正極:Li1-xMn2O4+xLi+xe-LiMn2O4,a極Mn元素的化合價發(fā)生變化,C項錯誤;由放電反應可得充電時的反應,B項正確。7.(2016課標,11,6分)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和S可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述正確的是()A.通電后中間隔室的S離子向正極遷移,正

32、極區(qū)溶液pH增大B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品24O24OC.負極反應為2H2O-4e-O2+4H+,負極區(qū)溶液pH降低D.當電路中通過1 mol電子的電量時,會有0.5 mol的O2生成答案答案 B負極區(qū)(陰極)電極反應為:4H+4e-2H2,正極區(qū)(陽極)電極反應為:4OH-4e-2H2O+O2。A項,通電后S向正極移動,正極區(qū)OH-放電,溶液酸性增強,pH減小;C項,負極反應為4H+4e-2H2,溶液pH增大;D項,當電路中通過1 mol電子的電量時,會有0.25 mol O2生成。24O思路梳理思路梳理 1.通電前:電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽離子(包

33、括由水電離出的H+和OH-)。2.通電時:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極,結(jié)合放電順序分析誰優(yōu)先放電(注意活潑金屬作陽極時,活潑金屬優(yōu)先放電)。3.正確書寫電極反應式,要注意原子數(shù)、電荷數(shù)是否守恒。4.能結(jié)合題目要求分析電解時的各種變化情況,如兩極現(xiàn)象、水的電離平衡移動、離子濃度的變化、pH的變化等。8.2018課標,27(3),4分焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}:(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。陽極的電極反應式為 。電解后, 室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液

34、進行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。 答案答案(3)2H2O-4e- O2+4H+a解析解析(3)根據(jù)裝置圖可知左側(cè)為陽極,溶質(zhì)為H2SO4,實際放電的是水電離出的OH-,電極反應式為2H2O-4e- O2+4H+。電解過程中,陽離子(H+)向右側(cè)移動,則a室中S+H+ HS,NaHSO3濃度增大。23O3O9.(2015北京理綜,27,14分,)研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿,是當今海洋科學研究的前沿領域。(1)溶于海水的CO2主要以4種無機碳形式存在,其中HC占95%。寫出CO2溶于水產(chǎn)生HC的方程式: 。(2)在海洋碳循環(huán)中,通過如圖所示的途徑固碳。寫出鈣化作用的離子方程式: 。同位素示

35、蹤法證實光合作用釋放出的O2只來自于H2O。用18O標記物質(zhì)的光合作用的化學方程式如下,將其補充完整:3O3O + (CH2O)x+x18O2+xH2O(3)海水中溶解無機碳占海水總碳的95%以上,其準確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎。測量溶解無機碳,可采用如下方法:氣提、吸收CO2。用N2從酸化后的海水中吹出CO2并用堿液吸收(裝置示意圖如下)。將虛線框中的裝置補充完整并標出所用試劑。滴定。將吸收液吸收的無機碳轉(zhuǎn)化為NaHCO3,再用x molL-1 HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶液。海水中溶解無機碳的濃度= molL-1。(4)利用下圖所示裝置從海水中提取CO2,有利于減少環(huán)境溫室氣體

36、含量。結(jié)合方程式簡述提取CO2的原理: 。用該裝置產(chǎn)生的物質(zhì)處理b室排出的海水,合格后排回大海。處理至合格的方法是 。答案答案(14分)(1)CO2+H2OH2CO3、H2CO3H+HC(2)2HC+Ca2+CaCO3+CO2+H2OxCO22xO(3)(4)a室:2H2O-4e-4H+O2,H+通過陽離子膜進入b室,發(fā)生反應:H+HCCO2+H2Oc室的反應:2H2O+2e-2OH-+H2,用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)至接近裝置入口海水的pH3O3O182Hx yz3O解析解析(3)向盛有海水的裝置中通入N2應長進短出,酸化海水應用難揮發(fā)的H2SO4。由NaHCO3+HClNaC

37、l+CO2+H2O可以看出,n(NaHCO3)=n(HCl),c(C)=molL-1。(4)a室為陽極室,H2O放電生成的H+可通過陽離子膜進入b室與HC反應產(chǎn)生CO2;c室為陰極室,H2O放電生成OH-使c室溶液呈堿性,故用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)至接近裝置入口海水的pH后,再將其排回大海。評析評析 本題以研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿為載體,考查了方程式的書寫、物質(zhì)的分離與提取、電化學、化學計算等,綜合性較強,有難度但不失基礎。3(NaHCO )()nV 海水133mol L1010 xyLzLx yz3OC C組組 教師專用題組教師專用題組1.(2015浙江理綜,11,6分

38、)在固態(tài)金屬氧化物電解池中,高溫共電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式,基本原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.X是電源的負極B.陰極的電極反應式是:H2O+2e-H2+O2-CO2+2e-CO+O2-C.總反應可表示為:H2O+CO2H2+CO+O2D.陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1 1答案答案 D由圖示可看出:H2OH2、CO2CO均為還原反應,X應為電源負極,A項正確;陰極電極反應式為H2O+2e-H2+O2-和CO2+2e-CO+O2-,陽極電極反應式為2O2-4e-O2,總反應為H2O+CO2H2+CO+O2,B、C項正確;陰、陽兩極生成氣體的物

39、質(zhì)的量之比為2 1,D項不正確。2.(2014浙江理綜,11,6分,)鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應方程式是:Ni(OH)2+MNiOOH+MH已知:6NiOOH+NH3+H2O+OH-6Ni(OH)2+N下列說法正確的是()A.NiMH電池放電過程中,正極的電極反應式為:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.充電過程中OH-離子從陽極向陰極遷移C.充電過程中陰極的電極反應式:H2O+M+e-MH+OH-,H2O中的H被M還原D.NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液2O答案

40、答案 A鎳氫電池放電時負極電極反應式為MH-e-+OH-M+H2O,正極電極反應式為NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-,故A項正確;充電時,陰離子移向陽極,故B項錯誤;H2O分子中有一個轉(zhuǎn)變?yōu)镸H中H,M并沒有參與反應,故C項錯誤;從題干所給的反應方程式中可以看出,KOH溶液、氨水會將NiOOH轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,使電池失去放電能力,故D項錯誤。1H3.(2014廣東理綜,11,4分)某同學組裝了如圖所示的電化學裝置,電極為Al,其他電極均為Cu,則()A.電流方向:電極A電極B.電極發(fā)生還原反應C.電極逐漸溶解D.電極的電極反應:Cu2+2e-Cu答案答案 A由圖示可分析出該圖

41、中為原電池的負極,為電解池的陰極,電子流向為電極A電極,電流方向:電極A電極,A正確。Al電極發(fā)生氧化反應,B錯誤。電極發(fā)生的電極反應為Cu2+2e-Cu,電極上有Cu生成,C錯誤。電極的電極反應為Cu-2e-Cu2+,D錯誤。4.(2015福建理綜,9,6分,)純凈物X、Y、Z轉(zhuǎn)化關系如圖所示,下列判斷正確的是()A.X可能是金屬銅B.Y不可能是氫氣C.Z可能是氯化鈉D.Z可能是三氧化硫答案答案 A若用惰性電極電解CuCl2溶液,可以生成Cu和Cl2,Cu可以在Cl2中燃燒生成CuCl2,故X可能是金屬銅,A正確;若用惰性電極電解HCl的水溶液,可生成H2和Cl2,H2和Cl2在點燃的條件下

42、可以生成HCl,故Y可能是H2,故B錯誤;在水溶液中Na+不可能放電,故C錯誤;若Z是三氧化硫,則Z的水溶液為H2SO4溶液,電解H2SO4溶液得到的X和Y作用不會生成三氧化硫,故D錯誤。5.(2015山東理綜,29,15分,)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備,鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。(1)利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為 溶液(填化學式),陽極電極反應式為 ,電解過程中Li+向 電極遷移(填“A”或“B”)。(2)利用鈷渣含Co(OH)3、Fe(OH)3等制備鈷氧化物的工藝流程如下:Co(OH)

43、3溶解還原反應的離子方程式為 。鐵渣中鐵元素的化合價為 。在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2,測得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41 g,CO2體積為1.344 L(標準狀況),則鈷氧化物的化學式為 。答案答案(1)LiOH2Cl-2e-Cl2B(2)2Co(OH)3+S+4H+2Co2+S+5H2O或Co(OH)3+3H+Co3+3H2O,2Co3+S+H2O2Co2+S+2H+3Co3O4 23O24O23O24O解析解析(1)B極區(qū)產(chǎn)生H2,則B極區(qū)發(fā)生還原反應,為陰極;A極電極反應式為2Cl-2e-Cl2,為陽極。A極區(qū)電解液為LiCl溶液,B極區(qū)電解液為LiOH溶液;Li+(陽離

44、子)向陰極(B電極)移動。(2)向浸液中加入了具有氧化性的NaClO3和O2,所以鐵渣中的鐵元素為+3價。設鈷氧化物的化學式為CoxOy,由xCoC2O4+O2CoxOy+2xCO2 (59x+16y) g 2x22.4 L 2.41 g 1.344 L則=,解得x y=3 4,則鈷氧化物的化學式為Co3O4。2y(5916 ) g2.41 gxy222.4 L1.344 Lx6.2014北京理綜,26(4),4分NH3經(jīng)一系列反應可以得到HNO3和NH4NO3,如下圖所示。(4)中,電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖所示。為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補充物質(zhì)A。A是 ,說明理

45、由: 。 答案答案(4)NH3根據(jù)反應:8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,電解產(chǎn)生的HNO3多解析解析由圖示知,陰極反應為:NO+6H+5e-N+H2O,陽極反應為:NO+2H2O-3e-N+4H+,根據(jù)得失電子守恒可判斷出:當轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相同時,陽極產(chǎn)生的N的物質(zhì)的量多于陰極產(chǎn)生的N的物質(zhì)的量,為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,可補充NH3。4H3O3O4H7.(2017天津理綜,7節(jié)選,6分)某混合物漿液含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,某研究小組利用設計的電解分離裝置(如圖),使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元

46、素溶液,并回收利用?；卮鹬械膯栴}。.含鉻元素溶液的分離和利用(4)用惰性電極電解時,Cr能從漿液中分離出來的原因是 24O ,分離后含鉻元素的粒子是 ;陰極室生成的物質(zhì)為 (寫化學式)。答案答案(4)在直流電源作用下,Cr通過陰離子交換膜向陽極室移動,脫離漿液Cr和Cr2NaOH和H2 24O24O27O解析解析(4)依據(jù)離子交換膜的性質(zhì)和電解池的工作原理知,在直流電場作用下,Cr通過陰離子交換膜向陽極室移動,脫離漿液;在電解過程中,OH-在陽極室失去電子生成O2,溶液的酸性增強,通過陰離子交換膜移向陽極室的Cr有部分轉(zhuǎn)化為Cr2,故分離后含鉻元素的粒子是Cr和Cr2;H+在陰極室得到電子生成

47、H2,溶液中的OH-濃度增大,混合物漿液中的Na+通過陽離子交換膜移向陰極室,故陰極室生成的物質(zhì)為NaOH和H2。24O24O27O24O27O易錯易混易錯易混 在電化學問題中,注意陽離子交換膜只允許陽離子通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過。8.(2011江蘇單科,20,14分,)氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點。已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H=206.2 kJmol-1CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H=247.4 kJmol-12H2S(g)2H2(g)+S2(g) H=169.8 kJmol-1(1)以甲烷為原

48、料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。CH4(g)與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)的熱化學方程式為 。(2)H2S熱分解制氫時,常向反應器中通入一定比例空氣,使部分H2S燃燒,其目的是 ;燃燒生成的SO2與H2S進一步反應,生成物在常溫下均非氣體,寫出該反應的化學方程式: 。(3)H2O的熱分解也可得到H2,高溫下水分解體系中主要氣體的體積分數(shù)與溫度的關系如圖甲所示。圖中A、B表示的物質(zhì)依次是 。(4)電解尿素CO(NH2)2的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖乙(電解池中隔膜僅阻止氣體通過,陰、陽極均為惰性電極)。電解時,陽極的電極反應式為 。(5)Mg2Cu是一種儲氫合金。350 時,

49、Mg2Cu與H2反應,生成MgCu2和僅含一種金屬元素的氫化物(其中氫的質(zhì)量分數(shù)為0.077)。Mg2Cu與H2反應的化學方程式為 。答案答案(14分)(1)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H=165.0 kJmol-1(2)為H2S熱分解反應提供熱量2H2S+SO22H2O+3S(或4H2S+2SO24H2O+3S2)(3)H、O(或氫原子、氧原子)(4)CO(NH2)2+8OH-6e-C+N2+6H2O(5)2Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2 23O解析解析(1)將題給3個熱化學方程式依次編號為,根據(jù)蓋斯定律,2-即可得到正確答案。(3)溫度大約在3 000

50、 K時,H2O分解成氫原子、氧原子,氫原子、氧原子部分結(jié)合成H2、O2,另一部分仍以原子狀態(tài)存在于混合氣體中。5 000 K以上時,氫原子、氧原子不再結(jié)合成分子,體系中只有兩種原子。(4)CO(NH2)2在陽極上發(fā)生氧化反應,氮元素被氧化生成的N2從陽極區(qū)逸出,碳元素的化合價不變,在堿性條件下以C的形式留在溶液中。(5)根據(jù)原子守恒可確定該氫化物只能是鎂的氫化物,再根據(jù)氫的質(zhì)量分數(shù)可確定其化學式。23OA A組組 2016201820162018年高考模擬年高考模擬基礎題組基礎題組考點一原電池原理及其應用考點一原電池原理及其應用1.(2018泰州姜堰中學高三上第一次月考,9)下列說法正確的是(

51、)A.鉛蓄電池在充電過程中,陰極得到電子,質(zhì)量增大B.加入少量硫酸銅可加快鋅與稀硫酸的反應速率,說明Cu2+具有催化作用C.Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固體,C水解程度減小,溶液的pH減小D.H2O2分解產(chǎn)生標準狀況下22.4 L O2,理論上轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為26.021023 23O三年模擬答案答案 DA項,充電時陰極反應式為PbSO4+2e-Pb+S,陰極質(zhì)量減小,故錯誤;B項,加少量硫酸銅后,Zn與CuSO4反應生成的Cu與Zn、H2SO4形成原電池而加快反應速率,不能說明Cu2+有催化作用,故錯誤;C項,Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH,溶液的pH應增大,故

52、錯誤。24O2.(2018海安中學高三下期初,9)下列有關實驗原理或操作正確的是() 圖1圖2A.圖1所示的裝置可用于干燥、收集氨氣并吸收多余的氨氣B.用廣泛pH試紙測得0.1 molL-1NaClO溶液的pH約為12C.用蒸發(fā)溶劑的方法將10%的Ca(HCO3)2溶液變?yōu)?0%的Ca(HCO3)2溶液D.用圖2所示的裝置可以驗證生鐵片在該雨水中是否會發(fā)生吸氧腐蝕答案答案 DA項,收集NH3時導管應短進長出,圖1中為長進短出,故錯誤;B項,NaClO溶液具有漂白性,無法用pH試紙來測其pH,故錯誤;C項,Ca(HCO3)2受熱易分解,不能用蒸發(fā)溶劑的方法將10%的Ca(HCO3)2溶液變?yōu)?0

53、%的Ca(HCO3)2溶液,故錯誤。3.(2018南通如皋中學高三上階段練習,11)下列有關說法正確的是()A.反應CaC2(s)+N2(g)CaCN2(s)+C(s)能自發(fā)進行,則其HKsp(CuS)D.實驗測得NaHSO3溶液的pH7,說明H2SO3是強酸答案答案 ACB項,鋁線與銅線直接相連,與電解質(zhì)溶液接觸能構(gòu)成原電池,其中鋁為負極,會導致鋁線更快被氧化,故錯誤;D項,NaHSO3溶液的pH”“”或“=”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。圖中a、b、c、d分別表示有關溶液的pH,則a、b、c、d由小到大的順序為 。答案答案(3)4OH-4e-2H2O+O2或2H2O-4e-O2+4H+bac

54、d解析解析陽極上由水電離出的OH-失電子,故電極反應式為4OH-4e-O2+2H2O,也可以寫成2H2O-4e-O2+4H+;通過陰離子交換膜的離子為S,通過陽離子交換膜的離子為K+,為了維持電荷守恒,通過離子交換膜的S數(shù)目與K+數(shù)目之比為1 2,即S數(shù)目小于K+數(shù)目。a、b小于7,c、d大于7;由題意結(jié)合圖像可知pH=b的H2SO4溶液較濃,c(H+)較大,故ba;pH=d的KOH溶液較濃,c(OH-)較大,cd,則有bac原電池的負極直接反應原電池的正極電解池的陰極。2.(2018南通海門高三第一次調(diào)研,12)下列說法正確的是()A.常溫下,pH=11的氨水與pH=3的鹽酸等體積混合,所得

55、溶液的pH7B.電解精煉銅時,粗銅做陰極,純銅做陽極C.銅的化學性質(zhì)比鐵穩(wěn)定,在鐵閘門上安裝銅塊可減慢鐵閘門的腐蝕速率D.氫氧燃料電池正極消耗5.6 L氣體時,電路中通過的電子數(shù)為6.021023個答案答案 AB項,電解精煉銅時,粗銅做陽極,純銅做陰極,故錯誤;C項,在鐵閘門上安裝銅塊,鐵做負極,銅做正極,會加快鐵閘門的腐蝕速率,故錯誤;D項,未指明在標準狀況下,正極消耗的5.6 L O2不一定為0.25 mol,則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)不一定為6.021023,故錯誤。易錯警示易錯警示 只有在標準狀況下,才能使用V氣體=n氣體22.4 Lmol-1,未注明標準狀況時,22.4 L氣體不一定為1 mol

56、。3.(2018十套模擬之海安卷,8)煤的液化可以合成甲醇。“氧化”:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) H1=+90.1 kJmol-1催化液化:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H2=-49.0 kJmol-1催化液化:CO2(g)+2H2(g)CH3OH(g)+O2(g) H3=a kJmol-1下列有關說法不正確的是()A.催化液化中使用催化劑,反應的活化能減小、H2不變B.反應C(s)+H2O(g)+H2(g)CH3OH(g) H=+41.1 kJmol-1C.H20)來消除CO的污染。請你判斷上述反應是否能自發(fā)進行,并說明理由: 。答案答案(

57、3)CO2+2e-+H2OCO+2OH-2 mol不能,因為該反應的H0,S0解析解析(3)CO2轉(zhuǎn)化為CO,碳元素的化合價由+4價降低到+2價,NaOH溶液為電解質(zhì)溶液,故電極反應式為CO2+2e-+H2OCO+2OH-;生成的CO做電池燃料,即2CO+O22CO2,碳元素的化合價由+2價升高到+4價,故1 mol CO參加反應,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2 mol。反應2CO(g)2C(s)+O2(g)的S0,G=H-TS0,該反應不能自發(fā)進行。易錯警示易錯警示書寫電極反應式時,應注意原子守恒和電荷守恒。16.2017南通啟東中學高三下期初,20(3)(6分)2016年11月4日是巴黎協(xié)定氣候協(xié)

58、議生效的日期,其宗旨是提高綠色低碳轉(zhuǎn)型的競爭力、抵御氣候變化,人們需要用不同的方法將CO2進行轉(zhuǎn)化利用。(3)在強酸性的電解質(zhì)水溶液中,以惰性材料為電極,電解CO2可得到多種燃料,其原理如圖所示。該工藝中能量轉(zhuǎn)化方式主要有 ;電解時,生成丙烯的電極反應式為 。答案答案(3)太陽能轉(zhuǎn)化為電能,電能轉(zhuǎn)化為化學能3CO2+18H+18e-C3H6(丙烯)+6H2O解析解析(3)太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,以太陽能電池為電源進行電解時將電能轉(zhuǎn)化為化學能。C3H6中C元素平均價態(tài)為-2價,3 mol CO2轉(zhuǎn)化為1 mol C3H6,得到e-的物質(zhì)的量為3 mol4-(-2)=18 mol,電

59、解質(zhì)溶液呈強酸性,需在方程式左側(cè)補H+,結(jié)合電荷守恒,可知電極反應式為3CO2+18H+18e-C3H6(丙烯)+6H2O。解題關鍵解題關鍵書寫生成丙烯的電極反應式要抓住以下幾點:根據(jù)圖像判斷出反應物和生成物。根據(jù)價態(tài)改變判斷物質(zhì)是得電子還是失電子。根據(jù)電解質(zhì)環(huán)境判斷是添加H+還是OH-來使電荷守恒。17.2017南通二模,20(2)(6分)SO2和氮氧化物的轉(zhuǎn)化和綜合利用既有利于節(jié)約資源,又有利于保護環(huán)境。(2)20世紀80年代Townley首次提出利用電化學膜脫除煙氣中SO2的技術(shù):將煙氣預氧化使SO2轉(zhuǎn)化為SO3,再將預氧化后的煙氣利用如圖所示原理凈化利用。陰極反應式為 。若電解過程中轉(zhuǎn)

60、移1 mol電子,所得“掃出氣”用水吸收最多可制得溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為70%的硫酸 g。答案答案(2)2SO3+O2+4e-2S7024O解析解析(2)由題圖信息可得,陰極進入的是預氧化后的煙氣和O2,得電子后轉(zhuǎn)化為S,則陰極反應式為:2SO3+O2+4e-2S。設可制得溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為70%的H2SO4 x g。2e-SH2SO42 mol1 mol1 mol =,x=70。24O24O24Og70%98 g / molx 21170%98x解題關鍵解題關鍵預氧化后煙氣的主要成分為SO3,在審題時要細心。因此在陰極參與反應的是O2和SO3,O2得電子并與SO3結(jié)合形成S。24O18.2017鹽城中學

61、檢測,20(4)(6分)利用光能和光催化劑,可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。(4)利用太陽光分解水制氫是未來解決能源危機的理想方法之一。某研究小組設計了如圖所示的循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)光分解水制氫。反應過程中所需的電能由太陽能光電池提供,反應體系中I2和Fe3+等可循環(huán)使用。電解池A中發(fā)生的總反應的離子方程式: ;電解池B中陽極的電極反應式: 。若電解池A中生成1.12 L H2(標準狀況),則電解池B中生成Fe2+的物質(zhì)的量為 。答案答案(4)2H+2I-H2+I24OH-4e-O2+2H2O或2H2O-4e-O2+4H+0.1 mol解析解析根據(jù)外接電源的正、負極,可判斷出電解池A的左側(cè)

62、為陰極、右側(cè)為陽極,對于電解池A,陰極:2H+2e-H2,陽極:2I-2e-I2;電解池B左側(cè)為陰極,右側(cè)為陽極,陰極:Fe3+e-Fe2+,陽極:2H2O-4e-O2+4H+或4OH-4e-O2+2H2O。根據(jù)得失電子守恒有H22e-2Fe2+,當有標準狀況下1.12 L H2(0.05 mol)生成時,有0.05 mol2=0.1 mol Fe2+生成。解題技巧解題技巧對于串聯(lián)的電解池,判斷陰、陽極是一個易錯點。如果已知外接電源的正、負極,在研究其中某一個電解池時,可將其余的電解池均看作導線。19.2017南通如皋中學檢測,20(1)(2)(6分)用鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(N)已成為

63、環(huán)境修復研究的熱點之一。(1)Fe去除水體中N的反應原理如圖所示。負極的電極反應式是 ;(2)用鐵(Fe)作為電極電解NaOH濃溶液可制取多功能凈水劑Na2FeO4,同時有氣泡產(chǎn)生,其工作原理如圖所示。3O3O鐵(Fe)電極發(fā)生的電極反應式是 。研究發(fā)現(xiàn),鐵電極在某一電壓范圍內(nèi)會“鈍化”(表面生成Fe2O3膜),原因是在該電壓范圍內(nèi)鐵電極上發(fā)生了 (寫電極反應式),氧氣將鐵氧化成Fe2O3。答案答案(1)3Fe+4H2O-8e-Fe3O4+8H+(2)Fe+8OH-6e-Fe+4H2O4OH-4e-O2+2H2O24O解析解析(1)負極發(fā)生氧化反應,由圖可知,是FeFe3O4,再根據(jù)電荷守恒、

64、得失電子守恒即得負極電極反應式:3Fe-8e-+4H2OFe3O4+8H+。(2)根據(jù)題給信息,FeFe,再結(jié)合反應環(huán)境,易寫出Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O。根據(jù)題給信息,可知鐵電極上先生成了O2,O2再將Fe氧化成Fe2O3,所以電極反應式為4OH-4e-O2+2H2O。24O24O考點分析考點分析本題考查原電池、電解池中電極反應式的書寫,首先根據(jù)圖中信息判斷“正、負極”和“陰、陽極”,其次,書寫時要注意原子守恒和電荷守恒。易錯警示易錯警示正確區(qū)分原電池與電解池的電極反應。20.2016南通二模,18(1)(6分)用電解法處理含氮氧化物廢氣,可回收硝酸,具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

65、實驗室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。(1)若用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗。寫出電解時NO2發(fā)生反應的電極反應式: 。若有標準狀況下2.24 L NO2被吸收,則通過陽離子交換膜(只允許陽離子通過)的H+為 mol。答案答案(1)NO2-e-+H2ON+2H+0.13O解析解析(1)寫電極反應式時,抓住反應實質(zhì),反應物為NO2,生成物為N,即NO2N,再根據(jù)反應后溶液的環(huán)境判斷,溶液中有H+,結(jié)合電荷守恒和原子守恒可得電極反應式為NO2-e-+H2ON+2H+。3O3O3O考點分析考點分析 電鍍、電解精煉、廢水和廢氣的處理等電解原理在生活、生產(chǎn)中的應用是高考中電化學的熱點問題,應高度重視。解題關鍵解題關鍵 由左室中產(chǎn)生H2,可知左室為陰極室,則右室為陽極室,NO2失電子,發(fā)生氧化反應。