【步步高】2014屆高三化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 第六章 大題沖關(guān)滾動練六 電化學(xué)原理綜合應(yīng)用題 新人教版

大題沖關(guān)滾動練之六電化學(xué)原理綜合應(yīng)用題1鐵和鐵的化合物在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都有廣泛的用途。請回答下列問題：(1)鋼鐵銹蝕是目前難以解決的現(xiàn)實(shí)問題，電化學(xué)腐蝕最為普遍。寫出在潮濕空氣中鋼鐵銹蝕時發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_。鐵銹的主要成分是_(填寫化學(xué)式)，將生銹的鐵屑放入H2SO4溶液中充分溶解后，在溶液中并未檢測出Fe3，用離子方程式說明原因：_。(2)愛迪生蓄電池的反應(yīng)式為FeNiO22H2OFe(OH)2Ni(OH)2；高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型凈水劑。用如圖裝置可以制取少量高鐵酸鈉。此裝置中愛迪生蓄電池的負(fù)極是_(填“a”或“b”)，該電池工作一段時間后必須充電，充電時生成NiO2的反應(yīng)類型是_。寫出在用電解法制取高鐵酸鈉時，陽極的電極反應(yīng)式_。你認(rèn)為高鐵酸鈉作為一種新型凈水劑的理由可能是_。A高鐵酸鈉溶于水形成一種膠體，具有較強(qiáng)的吸附性B高鐵酸鈉具有強(qiáng)氧化性，能消毒殺菌C高鐵酸鈉在消毒殺菌時被還原生成Fe3，水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體能吸附懸浮雜質(zhì)答案(1)O24e2H2O=4OHFe2O3·xH2O2Fe3Fe=3Fe2(2)a氧化反應(yīng)Fe6e8OH=FeO4H2OBC解析(1)正極發(fā)生還原反應(yīng)，在潮濕的空氣中鋼鐵銹蝕正極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，鐵銹的主要成分為Fe2O3的水合物，可表示為Fe2O3·xH2O。由于在生銹的鋼鐵中，F(xiàn)e過量，當(dāng)Fe2O36H=2Fe33H2O反應(yīng)后又發(fā)生2Fe3Fe=3Fe2反應(yīng)，所以檢測不到Fe3。(2)在該電解池中，F(xiàn)e一定做陽極，所以a為負(fù)極，b為正極，當(dāng)充電時，Ni(OH)2生成NiO2，化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)。在FeO中Fe的化合價為6價，所以Fe應(yīng)失去6e，電極反應(yīng)式為Fe6e8OH=FeO4H2O。Na2FeO4之所以能消毒凈水，是因為Na2FeO4具有強(qiáng)氧化性，其還原產(chǎn)物Fe3能水解生成Fe(OH)3膠體。26價鉻易被人體吸收，可致癌；3價鉻不易被人體吸收，毒性小。工業(yè)含鉻廢水的處理方法之一是將含6價鉻的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽極，加入適量的NaCl后進(jìn)行電解：陽極區(qū)生成的Fe2和Cr2O發(fā)生反應(yīng)，生成的Fe3和Cr3在陰極區(qū)與OH結(jié)合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去。(1)若陽極鐵質(zhì)量減少16.8 g，則理論上被還原的Cr2O的物質(zhì)的量為_mol。(2)在下圖裝置中，觀察到圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡，而在圖2裝置中當(dāng)開關(guān)K斷開時，鉻電極無現(xiàn)象，K閉合時，鉻電極上產(chǎn)生大量無色氣體，并變成紅棕色氣體。根據(jù)上述現(xiàn)象試推測金屬鉻的兩個重要化學(xué)性質(zhì)_、_。答案(1)0.05(2)鉻比銅活潑鉻在稀硝酸中可以發(fā)生鈍化解析其反應(yīng)原理為陽極：Fe2e=Fe2、陰極：2H2e=H2，Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O，Cr33OH=Cr(OH)3，F(xiàn)e33OH=Fe(OH)3。(1)·0.05 mol。(2)圖1中，Cr作負(fù)極，Cu作正極，Cr比銅活潑。圖2中，Cr在稀硝酸中無明顯現(xiàn)象，說明Cr在稀硝酸中鈍化，而Cu不鈍化，Cu失電子通過導(dǎo)線到達(dá)Cr電極，然后NO在Cr電極上得到電子，生成NO。3(1)某課外活動小組同學(xué)用下圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗，試回答下列問題：若開始時開關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的_腐蝕。若開始時開關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式為_。圖1圖2(2)芒硝化學(xué)式為Na2SO4·10H2O，無色晶體，易溶于水，是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學(xué)設(shè)想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，用上圖2所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學(xué)理念。該電解槽的陽極反應(yīng)式為_。此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)_(填“大于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。制得的氫氧化鈉溶液從出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)_導(dǎo)出。通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因：_。若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_。已知H2的燃燒熱為285.8 kJ·mol1，則該燃料電池工作產(chǎn)生36 g液態(tài)H2O時，理論上有_ kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能。答案(1)吸氧2Cl2H2O2OHH2Cl2(2)4OH4e=2H2OO2小于DH放電促進(jìn)水的電離，使OH濃度增大H22e2OH=2H2O571.6解析(1)開關(guān)K與a連接，形成原電池，由于電解質(zhì)溶液為飽和食鹽水，鐵發(fā)生吸氧腐蝕。開關(guān)K與b連接，為石墨作陽極電解飽和食鹽水，總反應(yīng)的離子方程式為2Cl2H2O2OHCl2H2。(2)該電解槽中陽極為OH放電，電極反應(yīng)式為4OH4e=2H2OO2。陽極OH放電，因此SO向陽極遷移，陰極H放電，因此Na向陰極遷移，顯然通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)。NaOH在陰極產(chǎn)生，因此從出口D導(dǎo)出。通電開始后，陰極上H放電，促進(jìn)水的電離，OH濃度增大，因此pH增大。堿性氫氧燃料電池中負(fù)極為H2放電，電極反應(yīng)式為H22e2OH=2H2O。該電池的總反應(yīng)式為2H2O2=2H2O，由于H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ·mol1，當(dāng)電池工作產(chǎn)生36 g液態(tài)H2O時，理論上轉(zhuǎn)化的電能為285.8 kJ·mol1×2 mol571.6 kJ。4如圖裝置，A、B中的電極為多孔的惰性電極；C、D為夾在濕的Na2SO4濾紙條上的鉑夾；電源有a、b兩極。若A、B中充滿KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切斷K1，閉合K2、K3通直流電，回答下列問題：(1)判斷電源的正、負(fù)極：a為_極，b為_極。(2)在濕的 Na2SO4溶液濾紙條中心的KMnO4液滴，有什么現(xiàn)象_。(3)寫出電極反應(yīng)式：A極_，C極_。(4)若電解一段時間后，A、B中均有氣體包圍電極。此時切斷K2、K3，閉合K1，則電流表的指針是否移動(填“是”或“否”)_，說明理由_。答案(1)負(fù)正(2)紫色向D方向移動，兩極有氣體產(chǎn)生(3)4OH4e=2H2OO24H4e=2H2(4)是組成氫氧燃料電池解析根據(jù)A、B中產(chǎn)生氣體的體積判斷，B中產(chǎn)生H2，A中產(chǎn)生O2，所以a為負(fù)極，b為正極，MnO向陽極移動，即向D移動，電極反應(yīng)式為陽極：4OH4e=2H2OO2，陰極：4H4e=2H2，所以兩極均有氣體產(chǎn)生，一段時間后，若斷開K2、K3，關(guān)閉K1，則形成氫氧燃料電池，所以電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。5某化學(xué)興趣小組對電化學(xué)問題進(jìn)行了實(shí)驗探究。.利用右圖裝置探究金屬的防護(hù)措施，實(shí)驗現(xiàn)象是鋅電極不斷溶解，鐵電極表面有氣泡產(chǎn)生。(1)寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式_。(2)某學(xué)生認(rèn)為，鐵電極可能參與反應(yīng)，并對產(chǎn)物作出假設(shè)：假設(shè)1：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2假設(shè)2：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe3假設(shè)3：_。(3)為了探究假設(shè)1、2，他采取如下操作：取0.01 mol·L1 FeCl3溶液2 mL于試管中，加入過量鐵粉；取操作試管的上層清液加入2滴K3Fe(CN)6溶液，生成藍(lán)色沉淀；取少量正極附近溶液加入2滴K3Fe(CN)6溶液，未見藍(lán)色沉淀生成；取少量正極附近溶液加入2滴KSCN溶液，未見溶液變血紅；據(jù)、現(xiàn)象得出的結(jié)論是_。(4)該實(shí)驗原理可應(yīng)用于防護(hù)鋼鐵腐蝕，請再舉一例防護(hù)鋼鐵腐蝕的措施_。.利用右圖裝置作電解50 mL 0.5 mol·L1的CuCl2溶液實(shí)驗。實(shí)驗記錄：A陽極上有黃綠色氣體產(chǎn)生，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埾茸兯{(lán)后褪色(提示：Cl2氧化性大于IO)；B電解一段時間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍(lán)色固體。(1)分析實(shí)驗記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋：_；_。(2)分析實(shí)驗記錄B中淺藍(lán)色固體可能是_(寫化學(xué)式)，試分析生成該物質(zhì)的原因_。答案.(1)Zn2e=Zn2(2)鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2和Fe3(3)正極附近溶液不含F(xiàn)e2和Fe3(4)在鋼鐵表面刷一層油漆(其他合理答案均可).(1)2ICl2=I22Cl5Cl2I26H2O=10Cl2IO12H(2)Cu(OH)2電解較長時間后，Cu2濃度下降，H開始放電，溶液pH增大，Cu2轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2沉淀解析.該裝置形成鐵、鋅原電池，其負(fù)極反應(yīng)為Zn2e=Zn2，若正極鐵參與反應(yīng)，則生成Fe2或Fe3或Fe2、Fe3。(3)根據(jù)實(shí)驗現(xiàn)象推斷，正極附近無Fe3、Fe2，說明正極Fe不參與反應(yīng)。(4)保護(hù)鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法之一就是犧牲陽極的陰極保護(hù)法，也可以覆蓋一層保護(hù)層，如刷油漆，防止鐵被腐蝕。.反應(yīng)原理為(1)陽極：2Cl2e=Cl2，然后Cl22I=I22Cl，5Cl2I26H2O=10Cl2IO12H。(2)陰極：Cu22e=Cu，當(dāng)Cu2放電完畢后，2H2e=H2，致使該電極附近呈堿性，Cu22OH=Cu(OH)2。6某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有：FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu。(1)將上述反應(yīng)設(shè)計成的原電池如圖甲所示，請回答下列問題：圖中X溶液是_；Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_；原電池工作時，鹽橋中的_(填“K”或“Cl”)不斷進(jìn)入X溶液中。(2)將上述反應(yīng)設(shè)計成的電解池如圖乙所示，乙燒杯中金屬陽離子的物質(zhì)的量與電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖丙，請回答下列問題：M是_極；圖丙中的線是_的變化。當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2 mol時，向乙燒杯中加入_ L 5 mol·L1 NaOH溶液才能使所有的金屬陽離子沉淀完全。(3)鐵的重要化合物高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型飲用水消毒劑，具有很多優(yōu)點(diǎn)。高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是電解法，其原理為Fe2NaOH2H2ONa2FeO43H2，則電解時陽極的電極反應(yīng)式是_。高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之二是在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，該反應(yīng)的離子方程式為_。Na2FeO4能消毒、凈水的原因：_。答案(1)FeCl3、FeCl2Cu2e=Cu2K (2)負(fù)Fe22.8(3)Fe8OH6e=FeO4H2O2Fe(OH)33ClO4OH=2FeO3Cl5H2O高價鐵具有氧化性，能消毒殺菌，生成的Fe3水解生成膠體，具有吸附懸浮物的凈水作用解析根據(jù)反應(yīng)物和生成物，該反應(yīng)方程式：2FeCl3Cu=CuCl22FeCl2，所以X應(yīng)為FeCl3和FeCl2，在該電池中，Cu為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，在甲中，由于2Fe32e=2Fe2，正電荷減少，所以K不斷地進(jìn)入X溶液中。(2)根據(jù)反應(yīng)式，Cu應(yīng)作陽極，所以N為正極，M為負(fù)極，代表Fe3的變化，代表Fe2的變化，代表Cu2的變化。根據(jù)2Fe3Cu=2Fe2Cu2，當(dāng)轉(zhuǎn)移2 mol電子時，有2 mol Fe3被還原，有1 mol Cu被氧化，所以溶液中應(yīng)含有2 mol Fe3，3 mol Fe2，1 mol Cu2，完全沉淀所需NaOH的物質(zhì)的量為2 mol×33 mol×21 mol×214 mol，其體積為2.8 L。(3)在Na2FeO4中，F(xiàn)e為6，所以陽極反應(yīng)式為Fe6e8OH=FeO4H2O。2Fe(OH)33ClO4OH=2FeO3Cl5H2O。Na2FeO4消毒、凈水原理為FeO具有強(qiáng)氧化性，能消毒殺菌，生成的Fe3水解生成膠體具有吸附懸浮物的凈水作用。7