高三期末一模二模电化学练习.docx
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高三期末一模二模电化学练习
2019高三期末一模二模电化学练习
1.家用暖气片大多用低碳钢材料制成,一旦生锈不仅影响美观,也会造成安全隐患。
下列防止生锈的方法中,存在安全隐患的是
A.在暖气片表面镀锡B.在暖气片表面涂漆
C.在暖气片表面涂铝粉D.非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水
2.锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。
电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率,称为自放电现象。
下列关于原电池和干电池的说法不正确的是
A.两者正极材料不同
B.MnO2的放电产物可能是KMnO4
C.两者负极反应式均为Zn失电子
D.原电池中Zn与稀H2SO4存在自放电现象
原电池装置示意图干电池构造示意图
3.为探究电解的放电规律,进行如下实验:
序号
阳极材料
阴极材料
电解质
阳极产物
阴极产物
①
石墨
石墨
0.1mol·L-1CuCl2溶液
Cl2
Cu
②
石墨
石墨
0.1mol·L-1NaCl溶液
Cl2
H2
③
石墨
石墨
0.2mol·L-1CuSO4溶液
O2
Cu
④
铜
石墨
0.2mol·L-1CuSO4溶液
Cu2+
Cu
⑤
石墨
石墨
熔融NaCl
Cl2
Na
下列说法不正确的是
A.对比①
可知,阴极放电顺序是:
Cu2+>H+>Na+
B.对比①③可知,阳极放电顺序是:
Cl->OH->SO42-
C.对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电
D.对比①⑤可知,电解得到金属只能用熔融态,不能用水溶液
4.科学家很早就提出锂-空气电池的概念,它
直接使用金属锂作电极,从空气中获得O2,
和以LiFePO4作电极的锂离子电池相比,
增大了电池的能量密度(指标之一是单位
质量电池所储存的能量)。
右图是某种
锂-空气电池的装置示意图,放电时,
下列说法不正确的是
A.金属锂为负极
B.若隔膜被腐蚀,不会影响该电池正常使用
C.多孔碳电极上发生的电极反应为:
O2+2H2O+4e-===4OH-
D.锂-空气电池能量密度大的原因之一是转移等量电子时,金属锂比LiFePO4质量小
16.(9分)以废治废、变废为宝可以实现资源的综合利用。
用废铁块、废盐酸可以生产净水剂聚合氯化铁和高铁酸钠,转化关系如下图所示:
(1)A溶液中一定含有的溶质是_______。
(2)若使
中水解程度变大,可采取的措施是_______(填字母序号)。
a.加热b.加入NaHCO3c.加入NH4Cl
(3)写出
中水解生成Fe2(OH)mCl6-m反应的化学方程式:
______。
(4)将废铁块进行预处理制成电极,通过电解制备
高铁酸钠,该装置原理示意图如右。
铁块做
_______(填“阳极”或“阴极”),对应的电极
反应式为_______。
(5)高铁酸钠在水中缓慢产生红褐色沉淀和一种
气体,该反应的离子方程式:
_______。
19.(12分)某校学习小组探究不同条件对电解FeCl2溶液产物的影响。
所用实验装置如下图所示,其中电极为石墨电极。
【查阅文献】i.Fe2+、Fe3+在溶液中通过与Cl-结合分别形成
FeCl42-、FeCl63-,可降低正电荷。
ii.电解过程中,外界条件(如电解液pH、离子
浓度、电压、电极材料等)会影响离子的放电能力。
【实验记录】
序号
实验条件
实验现象
阴极
阳极
I
pH=0
1mol·L-1
FeCl2溶液
电压1.5V
电极上产生无色气体。
湿润淀粉碘化钾试纸始终未见变蓝。
取阳极附近溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液变红。
II
pH=4.9
1mol·L-1
FeCl2溶液
电压1.5V
未观察到气泡产生,电极表面有银灰色金属光泽的固体析出。
电解结束后,将电极浸泡在盐酸中,观察到有大量气泡产生。
湿润淀粉碘化钾试纸始终未见变蓝。
阳极附近出现红褐色浑浊。
取阳极附近浊液于试管中,先用盐酸酸化,再滴加KSCN溶液,溶液变红。
(1)结合阴极实验现象的分析
实验I中阴极的电极反应式为。
用化学用语表示实验II中产生阴极现象的原因:
。
对比实验I、II的阴极现象,可以获得的结论是。
(2)结合阳极实验现象的分析
甲同学认为实验I中Cl-没有放电,得出此结论依据的实验现象是________。
阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红,依据此现象分析,阳极反应可能是Fe2+-e-===Fe3+、________。
对比实验I、II的阳极现象,解释产生差异的原因:
。
【实验讨论】
(3)有同学提出,改变条件有可能在阳极看到“湿润淀粉碘化钾试纸变蓝”的现象,可能改变的条件是,对应的实验方案是。
16.(9分)
(1)FeCl21分
(2)ab1分
(3)2FeCl3+mH2O
Fe2(OH)mCl6-m+mHCl2分
(4)阳极1分
Fe-6e-+8OH-===FeO42-+4H2O2分
(5)4FeO42-+10H2O===4Fe(OH)3↓+3O2↑+8OH-2分
19.(12分)
(1)
2H++2e-==H2↑2分
Fe2++2e-==Fe和Fe+2H+==Fe2++H2↑(FeCl42-合理正确给分,各1分)2分
其他条件相同时,pH=0,pH较小,c(H+)较大]时,阴极H+优先于1mol·L-1Fe2+放电产生H2,而pH=4.9,pH较大,c(H+)较小时,阴极1mol·L-1Fe2+优
先于H+放电产生Fe2分
(2)
湿润淀粉碘化钾试纸始终未见变蓝1分
FeCl42--e-===Fe3++4Cl-(或写为:
FeCl42-+2Cl--e-===FeCl63-)1分
随着溶液pH的越低,c(H+)升高,抑制水解平衡Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+正向移动,难以生成Fe(OH)31分
或正向回答:
随着溶液pH的增大,c(H+)减小,有利于水解平衡Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+正向移动,生成Fe(OH)3
(3)可改变条件1:
改变c(Cl-)1分
保持其他条件不变,用2mol/LFeCl2溶液和n(n>0)mol/LNaCl溶液等体积混合的溶液作为电解液[c(Fe2+)=1mol/L,c(Cl-)>2mol/L],观察阳极“湿润淀粉碘化钾试纸”上的现象2分
可改变条件2:
改变电压
保持其他条件不变,增大电压(或改变电压),观察阳极“湿润淀粉碘化钾试纸”上的现象
1.下图是一种新型的光化学电源,当光照射光电极时,通入O2和H2S即产生稳定的电流(H2AQ和AQ是两种有机物)。
下列说法不正确的是
光照
A.负极的电极反应为2I-−2e-==I2
B.总反应为H2S+O2====H2O2+S
C.H+通过阳离子交换膜从正极区进入负极区
D.电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化
20.(12分)KMnO4在实验室和工业上均有重要应用,其工业制备的部分工艺如下:
Ⅰ.将软锰矿(主要成分MnO2)粉碎后,与KOH固体混合,通入空气充分焙烧,生成暗绿色熔融态物质。
Ⅱ.冷却,将固体研细,用稀KOH溶液浸取,过滤,得暗绿色溶液。
Ⅲ.向暗绿色溶液中通入CO2,溶液变为紫红色,同时生成黑色固体。
Ⅳ.过滤,将紫红色溶液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥,得KMnO4固体。
资料:
K2MnO4为暗绿色固体,在强碱性溶液中稳定,在近中性或酸性溶液中易发生歧化反应(Mn的化合价既升高又降低)。
(1)Ⅰ中,粉碎软锰矿的目的是________。
(2)Ⅰ中,生成K2MnO4的化学方程式是________。
(3)Ⅱ中,浸取时用稀KOH溶液的原因是________。
(4)Ⅲ中,CO2和K2MnO4在溶液中反应的化学方程式是________。
(5)将K2MnO4溶液采用惰性电极隔膜法电解,也可制得KMnO4。
装置如下图:
b极是______极(填“阳”或“阴”),D是________。
结合电极反应式简述生成KMnO4的原理:
________。
传统无膜法电解时,锰元素利用率偏低,与之相比,用阳离子交换膜可以提高锰元素的利用率,其原因是________。
20.(共12分)
焙烧
(1)增大反应物接触面积,加快反应速率(1分)
(2)2MnO2+4KOH+O2=====2K2MnO4+2H2O(2分)
(3)保持溶液呈强碱性,防止K2MnO4发生歧化反应(1分)
(4)3K2MnO4+2CO2==2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3(2分)
(5)①阴(1分)较浓的KOH溶液(1分)
②a极:
MnO42−−e−==MnO4−,部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4(1分)
③用阳离子交换膜可防止MnO4−、MnO42−在阴极被还原(1分)
10.氮化镓(GaN)与Cu可组成如图所示的人工光合系统,该装置能以CO2和H2O为原料合成CH4。
下列说法正确的是
A.Cu电极上发生氧化反应
B.溶液中H﹢向GaN电极移动
C.该系统的功能是将化学能转化为电能
D.相同条件下,理论上产生的O2和CH4气体的体积比为2:
1
11.蚀刻一段时间后,将蚀刻废液中的
转化为Cu2+,即可再生循环利用。
(1)化学再生:
加入H2O2溶液可使蚀刻液再生,该反应的离子方程式是。
(2)电解再生(电极不参与反应):
按下图装置,使蚀刻液再生并回收金属Cu。
①在极(填“a”或“b”)回收得到金属Cu。
②结合电极反应解释阳极区蚀刻液再生的原理:
。
③实际电解过程中,通常在两极上均产生少量气体,则流出液1、流出液2混合后,还需补充试剂,得到可循环使用的再生液。
④研究表明:
其他条件不变,使用无膜电解槽再生时,一段时间后,电极上析出Cu的总量反而会随电解时间的增长而减少。
解释Cu的总量减少的原因:
。
Ⅱ.
(1)2
+H2O2+2H+===2Cu2++6Cl﹣+2H2O
(2)①b②阳极发生反应:
-e﹣===Cu2++3Cl﹣,阴极区的Cl﹣通过阴离子交换膜进入阳极区,使蚀刻废液再生
③HCl④阳极生成的Cu2+移向阴极,使电极上析出的Cu溶解
1.用铁铆钉固定铜板,通常会发生腐蚀如右图所示,下列说法不正确的是
A.铁铆钉做负极被锈蚀
B.铁失去的电子通过水膜传递给O2
C.正极反应:
O2+4e-+2H2O==4OH-
D.铁钉变化过程:
Fe→Fe2+→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O
2.在不同电压下用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO,实验结果如下:
实验
①
②
③
电压
U1
U2
U3
现象
a极产生少量气泡,
b极无明显气泡
a极产生较多气泡,
b极产生少量气泡
a极产生大量气泡,
b极逸出大量黄绿色气体
下列分析不正确的是
A.①、②、③中,a极均发生了还原反应
B.①、②、③中均能发生Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
C.电解时OH-由b极向a极移动
D.不宜采用实验③的电压制备NaClO
3.利用电解法处理高温空气中稀薄的NO(O2浓度约为NO浓度十倍),装置示意图如下,固体电解质可传导O2-
①阴极反应为_______________________。
②消除一定量的NO所消耗的电量远远大于理论计算
量,可能的原因是(不考虑物理因素)____________。
③通过更换电极表面的催化剂可明显改善这一状况,利用催化剂具有_________性。
3①2NO+4e-==N2↑+2O2-(2分)
②阴极发生副反应O2+4e-==2O2-(1分)③选择(1分)
1.我国科技创新成果斐然,下列成果与电化学无关的是
A
B
C
D
有机金属材料吸附与转化CO2
研发出水溶液锂
离子电池
研发出“可呼吸”
Na—CO2电池
常温常压下用电解
法制备高纯H2
2.我国科研人员借助太阳能,将光解水制H2与脱硫结合起来,既能大幅度提高光解水制H2的效率,又能脱除SO2,工作原理如下图所示。
下列说法不正确的是
A.该装置可将太阳能转化为化学能
B.催化剂a表面发生还原反应,产生H2
C.催化剂b附近的溶液pH增大
D.吸收1molSO2,理论上能产生1molH2
3.Fe3O4中含有
、
,分别表示为Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ),以Fe3O4/Pd为催化材料,可实现用H2消除酸性废水中的致癌物NO2-,其反应过程示意图如右图所示,下列说法不正确的是
A.Pd上发生的电极反应为:
H2-2e-
2H+
B.Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的相互转化起到了传递
电子的作用Fe(Ⅲ)
C.反应过程中NO2-被Fe(Ⅱ)还原为N2
D.用该法处理后水体的pH降低
4.将Li2CO3转化为LiHCO3后,用隔膜法电解LiHCO3溶液制备高纯度的LiOH,再转化得电池级Li2CO3。
电解原理如右图所示,阳极的电极反应式是______________________,该池使用了____(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
5.(15分)
(1)还原
(2)i.大ii.
(3)少量
(4)①生成白色沉淀②
③此时,a极区发生反应IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O,IO3-不再与SO32-发生反应,
外电路无电流通过(5)AC
5.(15分)某小组探究Na2SO3溶液和KIO3溶液的反应。
实验I:
向某浓度的KIO3酸性溶液(过量)中加入Na2SO3溶液(含淀粉),一
段时间(t秒)后,溶液突然变蓝。
资料:
IO3-在酸性溶液氧化I-,反应为IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O
(1)溶液变蓝,说明Na2SO3具有性。
(2)针对t秒前溶液未变蓝,小组做出如下假设:
i.t秒前未生成I2,是由于反应的活化能(填“大”或“小”),反应速率慢
导致的。
ii.t秒前生成了I2,但由于存在Na2SO3,(用离子方程式表示),I2被消耗。
(3)下述实验证实了假设ii合理。
实验II:
向实验I的蓝色溶液中加入_______,蓝色迅速消失,后再次变蓝。
(4)进一步研究Na2SO3溶液和KIO3溶液反应的过程,装置如下。
实验III:
K闭合后,电流表的指针偏转情况记录如下表:
表盘
时间/min
0~t1
t2~t3
t4
偏转
位置
右偏至Y
指针回到“0”处,又返至“X”处;如此周期性往复多次……
指针
归零
①K闭合后,取b极区溶液加入盐酸酸化的BaCl2溶液,现象是。
②0~t1时,从a极区取溶液于试管中,滴加淀粉溶液,溶液变蓝;直接向a极区滴加淀粉溶液,溶液未变蓝。
判断IO3-在a极放电的产物是。
③结合反应解释t2~t3时指针回到“0”处的原因:
。
(5)综合实验I、II、III,下列说法正确的是。
A.对比实验I、II,t秒后溶液变蓝,I中SO32-被完全氧化
B.对比实验I、III,t秒前IO3-未发生反应
C.实验III中指针返回X处的原因,可能是I2氧化SO32-
1.研究生铁的锈蚀,下列分析不正确的是
序号
①
②
③
实验
现象
8小时未观察
到明显锈蚀
8小时未观察
到明显锈蚀
1小时观察
到明显锈蚀
A.①中,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀
B.②中,生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2O
C.③中正极反应:
O2+4e−+2H2O==4OH−
D.对比①②③,说明苯能隔绝O2
2.BMO(Bi2MoO6)是一种高效光催化剂,可用于光催化降解苯酚,原理如图所示。
下列说法不正确的是
A.该过程的总反应:
C6H6O+7O2
6CO2+3H2O
B.该过程中BMO表现较强氧化性
C.降解产物的分子中只含有极性共价键
D.①和②中被降解的苯酚的物质的量之比为3:
1
3.(12分)PbCl2是一种重要的化工材料,常用作助溶剂、制备铅黄等染料。
工业生产中利用方铅矿精矿(主要成分为PbS,含有FeS2等杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2)制备PbCl2的工艺流程如下图所示。
已知:
i.PbCl2微溶于水
ii.PbCl2(s)+2Cl-(aq)
PbCl42-(aq)ΔH>0
(1)浸取过程中MnO2与PbS发生如下反应,请将离子反应配平:
□+□+□PbS+□MnO2
□PbCl2+□+□+□
(2)由于PbCl2微溶于水,容易附着在方铅矿表面形成“钝化层”使反应速率大大降低,浸取剂中加入饱和NaCl溶液可有效避免这一现象,原因是。
(3)调pH的目的是。
(4)沉降池中获得PbCl2采取的措施有。
(5)通过电解酸性废液可重新获得MnO2,装置示意图如下:
①在极(填“a”或“b”)获得MnO2,
电极反应为。
②电解过程中发现有Cl2产生,原因可能是、。
4.(12分)CO2甲烷化是一种实现CO2资源化利用的有效途径。
CO2甲烷化过程发生反应:
CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g)ΔH
(1)每生成1molCH4(g),放热165kJ,则ΔH=______。
(2)反应的平衡常数的表达式:
K=______。
温度升高,K______(填“增大”或“减小”)。
(3)其他条件不变时,一段时间内,压强对CO2的转化率及CH4的选择性的影响如下图。
注:
选择性=转化为目标产物的原料量÷原料总的转化量
CO2甲烷化反应选择0.1MPa而不选择更高压强的原因是______。
多晶Cu可高效催化CO2甲烷化,电解CO2制备CH4的原理示意图如下。
电解过程中温度控制在10℃左右,持续通入CO2。
阴、阳极室的KHCO3溶液的浓度基本保持不变。
(4)多晶Cu作______(填“阴”或“阳”)极。
(5)结合电极反应式,说明阴极室KHCO3溶液浓度基本不变的原因:
______。
(6)上述电解过程中采取了______措施(写2条即可)使CO2优先于H+放电。
4.(12分,
(2)每空1分,其它每空2分)
Ⅰ.
(1)-165kJ·mol−1
(2)减小
(3)在0.1MPa,CO2的转化率及CH4的选择性较高,加压CO2的转化率及CH4的选择性变化不大,且加压会增大投资和能耗
Ⅱ.(4)阴
(5)阴极发生反应:
9CO2+8e−+6H2O==CH4+8HCO3−,每转移8mol电子,阴极生成8molHCO3−,又有8molHCO3−通过阴离子交换膜进入阳极室,且K+的浓度不变,所以阴极室的KHCO3浓度基本保持不变
(6)以pH≈8的KHCO3溶液为电解液;温度控制在10℃左右;持续通入CO2;用多晶铜作阴极等
5.某实验小组在常温下进行电解饱和Ca(OH)2溶液的实验,实验装置与现象见下表。
序号
I
II
装置
现象
两极均产生大量气泡,b极比a极多;a极溶液逐渐产生白色浑浊,该白色浑浊加入盐酸有气泡产生
两极均产生大量气泡,d极比c极多;c极表面产生少量黑色固体;c极溶液未见白色浑浊
下列关于实验现象的解释与推论,正确的是
A.a极溶液产生白色浑浊的主要原因是电解过程消耗水,析出Ca(OH)2固体
B.b极产生气泡:
4OH--4e-===O2↑+2H2O
C.c极表面变黑:
Cu-2e-+2OH-===CuO+H2O
D.d极电极反应的发生,抑制了水的电离
6.(8分)近年来,利用SRB(硫酸盐还原菌)治理废水中的有机物、SO42-及重金属污染取得了新的进展。
图1图2
(1)图1表示H2CO3和H2S在水溶液中各种微粒物质的量分数随pH的变化曲线。
某地下水样pH=8.5,在SRB的作用下,废水中的有机物(主要为CH3COO─)将SO42-还原为-2价硫的化合物,请用离子方程式表示该过程中的化学变化:
。
(2)SRB除去废水中有机物的同时,生成的H2S还能用于构造微生物电池,某pH下该微生物燃料电池的工作原理如图2所示。
①写出电池正极的电极反应:
。
②负极室的pH随反应进行发生的变化:
(“减小”或“增大”),结合电极反应解释pH变化的原因:
。
7.(15分)某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。
已知:
物质
BaSO4
BaCO3
AgI
AgCl
溶解度/g(20℃)
2.4×10-4
1.4×10-3
3.0×10-7
1.5×10-4
(1)探究BaCO3和BaSO4之间的转化
实验操作:
试剂A
试剂B
试剂C
加入盐酸后的现象
实验Ⅰ
BaCl2
Na2CO3
Na2SO4
……
实验Ⅱ
Na2SO4
Na2CO3
有少量气泡产生,沉淀部分溶解
①实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,。
②实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是。
③实验Ⅱ说明沉淀发生了部分转化,结合BaSO4的沉淀溶解平衡解释原因:
。
(2)探究AgCl和AgI之间的转化
实验Ⅲ:
实验Ⅳ:
在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:
a>c>b>0)。
装置
步骤
电压表
读数
ⅰ.如图连接装置并加入试剂,闭合K
a
ⅱ.向B中滴入AgNO3(aq),至沉淀完全
b
ⅲ.再向B中投入一定量NaCl(s)
c
ⅳ.重复ⅰ,再向B中加入与ⅲ等量NaCl(s)
a
注:
其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。
①实验Ⅲ证明了AgCl转化为AgI,甲溶液可以是(填序号)。
a.AgNO3溶液b.NaCl溶液c.KI溶液
②实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中石墨上的电极反应式是。
③结合信息,解释实验Ⅳ中b<a的原因:
。
④实验Ⅳ的现象能说明AgI转化为AgCl,理由是。
(3)综合实验Ⅰ~Ⅳ,可得出结论:
。
8.(12分)羟基自由基(·OH,电中性,O为-1价)是一种活性含氧微粒。
常温下,利用·OH处理含苯酚废水,可将其转化为无毒的氧化物。
(1)·OH的电子式为_______
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