1、专题八 化学能与电能,高考化学 (江苏省专用),考点一 原电池原理及其应用 A组 自主命题江苏卷题组 1.(2015江苏单科,10,2分,)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的 说法正确的是 ( ),五年高考,A.反应 CH4+H2O 3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol电子 B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH-2e- 2H2O C.电池工作时,C 向电极B移动 D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e- 2C,答案 D A项,由化合价变化知,每消耗1 mol CH4转移6 mol电子;B项,电极A为负极,H2参与的 电极反应为H2-2e
2、-+C H2O+CO2;C项,电池工作时,C 向电极A移动;D项,电极B是正极, 电极反应为O2+4e-+2CO2 2C 。,规律总结 原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。,审题技巧 根据“熔融碳酸盐燃料电池”的示意图,可挖掘出电极反应式的反应物、生成物, 再根据电荷守恒写出电极反应式。,2.2016江苏单科,20(1)(2),7分,0.374铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用 于处理水中污染物。 (1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2 的酸性废水通过铁炭混合物,在 微电池正极上Cr2 转化为Cr3+,其电极反应式为 。 (2)在相同条件下,测量总质量相
3、同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除 率,结果如下图所示。,当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是 。 当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不 升反降,其主要原因是 。,答案 (7分)(1)Cr2 +14H+6e- 2Cr3+7H2O(2分) (2)活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用(2分) 铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少(3分),解析 (2)活性炭具有吸附作用,可以吸附少量的Cu2+和Pb2+。 铁炭混合物去除Cu2+和Pb2+是通过发生置换反应实现的,且
4、发生的是原电池反应(Fe为负极, 活性炭为正极),当铁的质量分数达到一定数值后,随着铁的质量分数增加,活性炭的质量分数 减少,铁炭混合物中微电池的数目减少,所以Cu2+和Pb2+的去除率下降。,易错警示 在书写电极反应式时,一定要关注电解质溶液的环境。如此题中已告知是酸性废 水,因此在书写时应用“H+”平衡电荷。,知识拓展 活性炭是一种多孔物质,有很强的吸附能力,可用于吸附有害气体、去除异味、吸 附一些可溶性物质。,B组 统一命题、省(区、市)卷题组 1.(2018课标,11,6分)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材 料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下
5、列说法正确的是 ( )A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1- )O2,答案 D 本题考查原电池原理和电解原理的综合运用。A项,依据题意和可充电电池装置图 判断出,放电时锂电极作负极,多孔碳材料电极作正极,错误;B项,在原电池中,外电路电子由负 极流向正极,即放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极,错误;C项,充电时,电解质溶 液中的阳离子向阴极区迁移,即Li+向锂电极区迁移,错误;D项,充电时,Li+在阴极区得到电子生 成Li,阳极区生成O
6、2,即电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1- )O2,正确。,方法技巧 可充电电池的工作原理 可充电电池中,放电过程用原电池原理分析,充电过程用电解原理分析;分析电化学问题 时,先判断出电极,然后根据工作原理分析。,2.(2015课标,11,6分,)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其 工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法 的是 ( )A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,答案 A 根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H12O6在负极上发生
7、氧化反应,电极反应式 为 -24e-+6H2O 6CO2+24H+;O2在正极上发生还原反应,电极反应式为6O2+24e-+ 24H+ 12H2O。负极有CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质 子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,正 确。,3.(2016课标,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述 的是 ( ) A.负极反应式为Mg-2e- Mg2+ B.正极反应式为Ag+e- Ag C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg+2H2O M
8、g(OH)2+H2,答案 B Mg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e- Ag+Cl-,B 项错误。,思路分析 结合反应原理,根据元素化合价的变化,判断放电时的正、负极,再结合电解质的性 质书写电极反应式。,4.(2016课标,11,6分)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH 溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH 。下列说法正确的是 ( ) A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动 B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小 C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e- Zn(OH D.放电时,电路中通过2 m
9、ol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况),答案 C 充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH 2Zn+ O2+4OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e- Zn(OH ,故C项正确;每消耗1 mol O2电路中通过4 mol电子,故D项错误。,答案 D 电池工作时为原电池,电池内部阳离子向正极移动,根据图示中Li+移动方向可知,电 极a为正极,依次发生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的转化,A正确;电池工作时负极反应式为Li- e- Li+,当转移0.02 mol电子时,负极消耗的Li的物质的
10、量为0.02 mol,质量为0.14 g,B正确;石 墨烯具有导电性,可以提高电极a的导电能力,C正确;电池充电时为电解池,此时Li2S2的量越来 越少,D错误。,思路分析 结合反应原理,根据元素化合价的变化,判断放电时的正、负极,再结合电解质的性 质书写电极反应式。,C组 教师专用题组 1.(2013江苏单科,1,2分,)燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景。下列物质 均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是 ( ) A.甲醇 B.天然气 C.液化石油气 D.氢气,答案 D 氢氧燃料电池的产物只有H2O,没有其他物质生成,最为环保。,方法归纳 燃料电池一般以通入O2的一极为正极,因
11、此确定正极反应是燃料电池电极反应式 书写的突破点:若为酸性环境,则电极反应为O2+4H+4e- 2H2O;若为碱性或中性环境, 则电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-;若为熔融碳酸盐,则电极反应为O2+2CO2+4e- 2C;若为熔融氧化物,则为O2+4e- 2O2-。,易错警示 原电池的两极称为正极和负极,电解池的两极称为阳极和阴极,切勿混淆。,2.(2013江苏单科,9,2分,)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水 为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是 ( )A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶
12、液的pH增大 D.溶液中Cl-向正极移动,答案 C 该电池中Mg电极为负极,A项错误;石墨电极为正极,H2O2得电子发生还原反应,电极 反应式为H2O2+2e- 2OH-,电极附近溶液pH增大,B项错误,C项正确;溶液中Cl-移向Mg电极, 即Cl-向负极移动,D项错误。,方法归纳 原电池正、负极判断的常用方法:若两电极均为金属材料,则较活泼金属一般作 负极;若两电极分别为金属和非金属材料,则金属材料作负极。在原电池工作时,被不断消耗 的电极一般为负极。电子流出的电极为负极,阴离子移向的电极为负极,发生氧化反应的电 极为负极。对于燃料电池,非O2通入的电极一般为负极。,考点分析 江苏高考以“电
13、化学”为依托考查氧化还原反应原理的运用,主要内容有电极反 应式的书写,判断电解质溶液浓度、pH的变化,以及能源、环保等热点问题。,3.(2010江苏单科,11,4分,)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确 的是 ( )A.该系统中只存在3种形式的能量转化 B.装置Y中负极的电极反应式为:O2+2H2O+4e- 4OH- C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转化,答案 C A项,系统中存在光能电能、电能化学能、化学能电能、电能机械能等多 种形式的能量转化;B项,Y中负极的电极反应式为H2-2e- 2
14、H+;C项,装置X可电解水生成H2和 O2;D项,无论是原电池还是电解池都不可能实现电能与化学能间的完全转化。,4.(2009江苏单科,12,3分,)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示。关 于该电池的叙述正确的是 ( )A.该电池能够在高温下工作 B.电池的负极反应为:C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2+24H+ C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移 D.在电池反应中,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体 L,答案 B A项,微生物在高温下会因蛋白质变性而死亡,故不正确;C项,放电时H+向正极区迁 移,故不正确;D项,每消耗1 mol氧气,理论上
15、能生成标准状况下CO2气体22.4 L。,5.(2014北京理综,8,6分)下列电池工作时,O2在正极放电的是 ( ),答案 B 氢燃料电池中,负极上H2放电,正极上O2放电,A、C、D中均不存在O2放电,故选B。,6.(2015天津理综,4,6分)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子 通过。下列有关叙述正确的是( )A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后,甲池的c(S )减小 C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡,答案 C 题中所述锌铜原电池中,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e- Zn
16、2+;Cu为正极,电极反 应式为Cu2+2e- Cu,发生还原反应。Zn2+通过阳离子交换膜向正极移动;乙池溶液中消耗的 Cu2+与由甲池迁移过来的Zn2+的物质的量相同,则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通 过阳离子交换膜。故选C。,7.(2016浙江理综,11,6分)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成 为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法 不正确的是 ( ) A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积
17、,并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高 C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)n,D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜,答案 C A项,采用多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于O2扩散至电 极表面;B项,单位质量的Mg、Al、Zn反应,Al转移的电子数最多,故Al-空气电池的理论比能量 最高;C项,由于电池中间为阴离子交换膜,故Mn+不能通过,则正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-;D项,在Mg-空气
18、电池中,负极的电极反应式为Mg-2e- Mg2+,为防止负极区沉积 Mg(OH)2,可采用阳离子交换膜阻止OH-进入负极区。 评析 本题设计新颖,以新型电池为背景,考查原电池的工作原理。,考点二 电解原理及其应用 A组 自主命题江苏卷题组 1.2017江苏单科,16(4)(5),6分铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2 O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。 (4)“电解”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为 ,阴极产生的物质A的化学式为 。,(5)铝粉在1 000 时可与N2反应制备AlN
19、。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于 AlN的制备,其主要原因是 。,答案 (4)4C +2H2O-4e- 4HC +O2 H2 (5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜,解析 本题考查了以铝土矿为原料制备铝的工艺流程,涉及离子方程式的书写和电化学的相 关知识。 (4)阳极应是H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的条件下,H+与C 反应生 成HC ,故阳极的电极反应式为:4C +2H2O-4e- 4HC +O2;阴极的电极反应式为: 4H2O+4e- 2H2+4OH-,所以物质A为H2。 (5)铝粉表面有Al2O3薄膜,阻碍反应
20、的进行,而添加少量NH4Cl固体,NH4Cl分解生成的HCl能与 Al2O3反应,破坏Al2O3薄膜,有利于Al和N2反应。,2.2014江苏单科,20(1),5分,0.30硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫 化氢获得硫单质有多种方法。 (1)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区 发生如下反应:S2-2e- S (n-1)S+S2- 写出电解时阴极的电极反应式: 。 电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成 。,答案 (5分)(1)2H2O+2e- H2+2OH- +2H+ (n-1)S+H2S,解析 (1)由电
21、解原理知,阴极发生还原反应,又因为是碱性溶液中,所以电极反应式为2H2O+ 2e- H2+2OH-。由题意知, 在酸性条件下生成单质S,所以离子方程式为 +2H+ (n-1)S+H2S。,命题归纳 化工流程题中一般会涉及陌生方程式的书写,要求学生阅读、分析、理解、运用 题中的信息,才能准确写出方程式。从近几年高考看,此类方程式的书写已成为必考题,要求写 出的方程式涉及的反应类型可分为氧化还原反应和非氧化还原反应。,方法归纳 陌生方程式书写的关键点是准确找出反应物和产物,可以通过流程图或题中给出 的文字和图像信息,也可以利用自己储备的知识。因此必须读透流程图中的信息并筛选出有 用信息。,B组 统
22、一命题、省(区、市)卷题组 1.(2018课标,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO 2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和 石墨烯,石墨烯电极区发生反应为: EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+ 2EDTA-Fe3+H2S 2H+S+2EDTA-Fe2+,该装置工作时,下列叙述错误的是 ( ) A.阴极的电极反应:CO2+2H+2e- CO+H2O B.协同转化总反应:CO2+H2S CO+H2O+S C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低 D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe
23、3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性,答案 C 本题考查电解原理的应用。由石墨烯电极区反应可知该极发生氧化反应,为阳 极,则ZnO石墨烯为阴极。阴极的电极反应为:CO2+2H+2e- CO+H2O,A正确;装置工作时 涉及三个反应,Fe2+与Fe3+的转化循环进行,总反应为CO2与H2S之间的反应,根据得失电子守恒 可知总反应为:CO2+H2S CO+H2O+S,B正确;石墨烯与电源正极相连,ZnO石墨烯与电源 负极相连,故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高,C错误;Fe2+、Fe3+均在酸性环境中稳定存 在,D正确。,审题技巧 解题的关键是电极名称的确定。如本题中CO2CO为还原反应阴极,
24、Fe2+Fe 3+为氧化反应阳极。,2.(2018课标,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将Na- ClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为: 3CO2+4Na 2Na2CO3+C。下列说法错误的是 ( )A.放电时,Cl 向负极移动 B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2 C.放电时,正极反应为:3CO2+4e- 2C +C D.充电时,正极反应为:Na+e- Na,答案 D 本题考查二次电池的工作原理。放电时,负极反应为:4Na-4e- 4Na+,正极反应为 3CO2+4e- C+2C ;Na+移向正极,C
25、 、Cl 移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相 反,B正确;充电时,阳极反应为2C +C-4e- 3CO2,D错误。,规律总结 二次电池充、放电的电极判断 二次电池充电时,“正接正、负接负”;放电时的正极为充电时的阳极;放电时的负极为充电时 的阴极。,答案 C 本题考查外加电流的阴极保护法。将被保护的金属(钢管桩)与电源的负极相连,防 止钢管桩被腐蚀,外加保护电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流,故其表面腐蚀电流接近 于零,A项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,阳极上发生氧化反应,失去电子,电子从高硅铸铁流 向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,只是用于传递电流,故阳极材料不损耗,C项
26、错 误;金属的腐蚀受环境的影响,故通入的电流要根据环境条件的变化及时进行调整,D项正确。,审题技巧 本题易因忽视高硅铸铁为惰性辅助阳极而导致出错。通常除金、铂以外的金属 作为阳极材料,是活性电极,优先于溶液中的粒子放电,且起到导电作用。此题指出惰性辅助阳 极,“惰性”说明在此条件下铁不放电,只是起导电作用(辅助)。做题时,应“具体问题具体分 析”,不能一味地“按章办事”。,4.(2017课标,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶 液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是 ( ) A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用不锈钢网作为阴极 C.阴
27、极的电极反应式为:Al3+3e- Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动,答案 C 本题考查电解原理的应用。 O3发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A正确;阴 极材料应为金属或导电的非金属,可选用不锈钢网,B正确;电解质溶液中含有大量H+,故阴极的 电极反应式为2H+2e- H2,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳极,D正确。,知识拓展 关于电解原理的“不寻常”应用,1.电解原理在“金属防腐”中的应用。如:外加电流的阴极保护法。,2.电解原理在“物质制备”中的应用。如:尿素CO(NH2)2制氢气。,3.电解原理在“环境治理”中的应用。如:用电解法消除CN-。,5.(2014大纲全国,9,6分
28、,)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物 镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确的是 ( ) A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH- B.电池的电解液可为KOH溶液 C.充电时负极反应为:MH+OH- H2O+M+e- D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高,答案 C 在金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)中,MH(M为零价,H为零价)在负极发生反应:MH +OH-e- M+H2O,NiOOH在正极发生反应:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,电解液可为 KOH溶液,A、B正确;充电时,阴极反应式为M+H2
29、O+e- MH+OH-,C错误;MH中氢密度越大, 单位体积电池所储存电量越多,即电池能量密度越高,D正确。 评析 本题对充电电池充、放电时的电极反应式的书写及电解液的选择等进行了考查。试题 的起点高,落点低,难度中等,区分度很好。,6.(2014课标,12,6分,)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。 下列叙述错误的是 ( )A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLi C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移,答案 C 由图可知,b极(Li电极)为负极,a极为正极,放电时,Li+从负极(b)向正
30、极(a)迁移,A项、 D项正确;该电池放电时,负极:xLi-xe- xLi+,正极:Li1-xMn2O4+xLi+xe- LiMn2O4,a极Mn元素 的化合价发生变化,C项错误;由放电反应可得充电时的反应,B项正确。,答案 B 负极区(阴极)电极反应为:4H+4e- 2H2,正极区(阳极)电极反应为:4OH-4e-2H2O+O2。A项,通电后S 向正极移动,正极区OH-放电,溶液酸性增强,pH减小;C项,负 极反应为4H+4e- 2H2,溶液pH增大;D项,当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol O2生成。,思路梳理 1.通电前:电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括由水电离
31、出的H+和OH-)。,2.通电时:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作 阳极时,活泼金属优先放电)。,3.正确书写电极反应式,要注意原子数、电荷数是否守恒。,4.能结合题目要求分析电解时的各种变化情况,如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度 的变化、pH的变化等。,8.2018课标,27(3),4分焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。 回答下列问题: (3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和 Na2SO3。阳极的电极反应式为 。电解后, 室的NaHSO3浓度 增加。
32、将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。,答案 (3)2H2O-4e- O2+4H+ a,解析 (3)根据装置图可知左侧为阳极,溶质为H2SO4,实际放电的是水电离出的OH-,电极反应 式为2H2O-4e- O2+4H+。电解过程中,阳离子(H+)向右侧移动,则a室中S +H+ HS , NaHSO3浓度增大。,9.(2015北京理综,27,14分,)研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿 领域。 (1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中HC 占95%。写出CO2溶于水产生HC 的方程式: 。 (2)在海洋碳循环中,通过如图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子
33、方程式: 。 同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O。用18O标记物质的光合作用的化学 方程式如下,将其补充完整:,+ (CH2O)x+x18O2+xH2O (3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶 解无机碳,可采用如下方法: 气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚 线框中的装置补充完整并标出所用试剂。滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用x molL-1 HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶,液。海水中溶解无机碳的浓度= molL-1。 (4)利用下图所示装置从海水中提取C
34、O2,有利于减少环境温室气体含量。结合方程式简述提取CO2的原理: 。 用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。处理至合格的方法是 。,答案 (14分)(1)CO2+H2O H2CO3、H2CO3 H+HC (2)2HC +Ca2+ CaCO3+CO2+H2O xCO2 2x O (3) (4)a室:2H2O-4e- 4H+O2,H+通过阳离子膜进入b室,发生反应:H+HC CO2+H2O c室的反应:2H2O+2e- 2OH-+H2,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装 置入口海水的pH,解析 (3)向盛有海水的装置中通入N2应长进短出,酸化海水应用难挥发的H2SO
35、4。 由NaHCO3+HCl NaCl+CO2+H2O可以看出,n(NaHCO3)=n(HCl),c(C)= = molL-1。 (4)a室为阳极室,H2O放电生成的H+可通过阳离子膜进入b室与HC 反应产生CO2;c室为阴极 室,H2O放电生成OH-使c室溶液呈碱性,故用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近 装置入口海水的pH后,再将其排回大海。 评析 本题以研究CO2在海洋中的转移和归宿为载体,考查了方程式的书写、物质 的分离与提取、电化学、化学计算等,综合性较强,有难度但不失基础。,答案 D 由图示可看出:H2OH2、CO2CO均为还原反应,X应为电源负极,A项正确;阴极 电极反
36、应式为H2O+2e- H2+O2-和CO2+2e- CO+O2-,阳极电极反应式为2O2-4e- O2,总 反应为H2O+CO2 H2+CO+O2,B、C项正确;阴、阳两极生成气体的物质的量之比为21,D 项不正确。,2.(2014浙江理综,11,6分,)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类 型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是:Ni(OH)2+M NiOOH+MH 已知:6NiOOH+NH3+H2O+OH- 6Ni(OH)2+N 下列说法正确的是 ( ) A.NiMH电池放电过程中,正极的电极反应式为:NiOOH+H2O+e- Ni
37、(OH)2+OH- B.充电过程中OH-离子从阳极向阴极迁移 C.充电过程中阴极的电极反应式:H2O+M+e- MH+OH-,H2O中的H被M还原 D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液,答案 A 镍氢电池放电时负极电极反应式为MH-e-+OH- M+H2O,正极电极反应式为 NiOOH+e-+H2O Ni(OH)2+OH-,故A项正确;充电时,阴离子移向阳极,故B项错误;H2O分子中 有一个 转变为MH中H,M并没有参与反应,故C项错误;从题干所给的反应方程式中可以看出, KOH溶液、氨水会将NiOOH转化为Ni(OH)2,使电池失去放电能力,故D项错误。,3.(2014广
38、东理综,11,4分)某同学组装了如图所示的电化学装置,电极为Al,其他电极均为Cu, 则 ( )A.电流方向:电极A电极 B.电极发生还原反应 C.电极逐渐溶解 D.电极的电极反应:Cu2+2e- Cu,答案 A 由图示可分析出该图中为原电池的负极,为电解池的阴极,电子流向为电极 A电极,电流方向:电极A电极,A正确。Al电极发生氧化反应,B错误。电极 发生的电极反应为Cu2+2e- Cu,电极上有Cu生成,C错误。电极的电极反应为Cu-2e- Cu2+,D错误。,4.(2015福建理综,9,6分,)纯净物X、Y、Z转化关系如图所示,下列判断正确的是 ( )A.X可能是金属铜 B.Y不可能是氢
39、气 C.Z可能是氯化钠 D.Z可能是三氧化硫,答案 A 若用惰性电极电解CuCl2溶液,可以生成Cu和Cl2,Cu可以在Cl2中燃烧生成CuCl2,故X 可能是金属铜,A正确;若用惰性电极电解HCl的水溶液,可生成H2和Cl2,H2和Cl2在点燃的条件下 可以生成HCl,故Y可能是H2,故B错误;在水溶液中Na+不可能放电,故C错误;若Z是三氧化硫,则 Z的水溶液为H2SO4溶液,电解H2SO4溶液得到的X和Y作用不会生成三氧化硫,故D错误。,5.(2015山东理综,29,15分,)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由 电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。 (1)利
40、用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为 溶液(填化学式),阳极电极反应式为 ,电解过程中Li+向 电极 迁移(填“A”或“B”)。(2)利用钴渣含Co(OH)3、Fe(OH)3等制备钴氧化物的工艺流程如下:,Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为 。铁渣中 铁元素的化合价为 。在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固 体质量为2.41 g,CO2体积为1.344 L(标准状况),则钴氧化物的化学式为 。,答案 (1)LiOH 2Cl-2e- Cl2 B (2)2Co(OH)3+S +4H+ 2Co2+S +5H2O或Co(
41、OH)3+3H+ Co3+3H2O,2Co3+S +H2 O 2Co2+S +2H+ +3 Co3O4,解析 (1)B极区产生H2,则B极区发生还原反应,为阴极;A极电极反应式为2Cl-2e- Cl2,为 阳极。A极区电解液为LiCl溶液,B极区电解液为LiOH溶液;Li+(阳离子)向阴极(B电极)移动。 (2)向浸液中加入了具有氧化性的NaClO3和O2,所以铁渣中的铁元素为+3价。设钴氧化物的化 学式为CoxOy,由 xCoC2O4+ O2 CoxOy + 2xCO2(59x+16y) g 2x22.4 L2.41 g 1.344 L 则 = ,解得xy=34,则钴氧化物的化学式为Co3O
42、4。,6.2014北京理综,26(4),4分NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。(4)中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补 充物质A。A是 ,说明理由: 。,答案 (4)NH3 根据反应:8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多,解析 由图示知,阴极反应为:NO+6H+5e- N +H2O,阳极反应为:NO+2H2O-3e- N + 4H+,根据得失电子守恒可判断出:当转移的电子数目相同时,阳极产生的N 的物质的量多于 阴极产生的N 的物质的量,为使电解产物全部转化为NH4NO3,可补充N
43、H3。,7.(2017天津理综,7节选,6分)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的 吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如图),使浆液分 离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。回答中的问题。.含铬元素溶液的分离和利用 (4)用惰性电极电解时,Cr 能从浆液中分离出来的原因是,分离后含铬元素的粒子是 ;阴极室生成的物质为 (写化学式)。,答案 (4)在直流电源作用下,Cr 通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液 Cr 和Cr2NaOH和H2,解析 (4)依据离子交换膜的性质和电解池的工作原理知,在直流电场作用下,Cr
44、 通过阴离 子交换膜向阳极室移动,脱离浆液;在电解过程中,OH-在阳极室失去电子生成O2,溶液的酸性增 强,通过阴离子交换膜移向阳极室的Cr 有部分转化为Cr2 ,故分离后含铬元素的粒子是Cr和Cr2 ;H+在阴极室得到电子生成H2,溶液中的OH-浓度增大,混合物浆液中的Na+通过阳 离子交换膜移向阴极室,故阴极室生成的物质为NaOH和H2。,易错易混 在电化学问题中,注意阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离 子通过。,8.(2011江苏单科,20,14分,)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域 的研究热点。 已知:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2
45、(g) H=206.2 kJmol-1 CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) H=247.4 kJmol-1 2H2S(g) 2H2(g)+S2(g) H=169.8 kJmol-1 (1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g) 的热化学方程式为 。 (2)H2S热分解制氢时,常向反应器中通入一定比例空气,使部分H2S燃烧,其目的是 ;燃烧生成的SO2与H2S进一步反应,生成物在常温下均非气体,写出该反应的化学方程 式: 。 (3)H2O的热分解也可得到H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图甲
46、 所示。图中A、B表示的物质依次是 。,(4)电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图见图乙(电解池中隔膜仅阻止气体通过, 阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为 。 (5)Mg2Cu是一种储氢合金。350 时,Mg2Cu与H2反应,生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化 物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为 。,答案 (14分)(1)CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) H=165.0 kJmol-1 (2)为H2S热分解反应提供热量 2H2S+SO2 2H2O+3S(或4H2S+2SO2 4H2O+3S2) (3)
47、H、O(或氢原子、氧原子) (4)CO(NH2)2+8OH-6e- C +N2+6H2O (5)2Mg2Cu+3H2 MgCu2+3MgH2,解析 (1)将题给3个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,2-即可得到正确答 案。 (3)温度大约在3 000 K时,H2O分解成氢原子、氧原子,氢原子、氧原子部分结合成H2、O2,另一 部分仍以原子状态存在于混合气体中。5 000 K以上时,氢原子、氧原子不再结合成分子,体系 中只有两种原子。 (4)CO(NH2)2在阳极上发生氧化反应,氮元素被氧化生成的N2从阳极区逸出,碳元素的化合价不 变,在碱性条件下以C 的形式留在溶液中。 (5)根据原子守恒
48、可确定该氢化物只能是镁的氢化物,再根据氢的质量分数可确定其化学式。,答案 D A项,充电时阴极反应式为PbSO4+2e- Pb+S ,阴极质量减小,故错误;B项,加少 量硫酸铜后,Zn与CuSO4反应生成的Cu与Zn、H2SO4形成原电池而加快反应速率,不能说明Cu2+ 有催化作用,故错误;C项,Na2CO3+Ca(OH)2 CaCO3+2NaOH,溶液的pH应增大,故错误。,2.(2018海安中学高三下期初,9)下列有关实验原理或操作正确的是 ( )图1 图2 A.图1所示的装置可用于干燥、收集氨气并吸收多余的氨气 B.用广泛pH试纸测得0.1 molL-1NaClO溶液的pH约为12 C.用蒸发溶剂的方法将10%的Ca(HCO3)2溶液变为20%的Ca(HCO3)2溶液 D.用图2所示的装置可以验证生铁片在该雨水中是否会发生吸氧腐蚀,
