高考化學(xué)（第01期）大題狂練系列 專題27 電化學(xué)綜合應(yīng)用（含解析）1

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專題27 電化學(xué)綜合應(yīng)用 （滿分60分 時(shí)間30分鐘） 姓名： 班級(jí)： 得分： 1．（1）某課外活動(dòng)小組同學(xué)用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問(wèn)題： ①若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的 腐蝕． ②若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式為 ． （2）芒硝化學(xué)式為Na2SO4?10H2O，無(wú)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，用如圖2所示裝置電解硫酸鈉溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無(wú)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．. ①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為 ；此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù) （填“大于”、“小于”或“等于”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)． ②制得的氫氧化鈉溶液從出口（填“A”、“B”、“C”或“D”） 導(dǎo)出． ③通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因： ④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285.8kJ?mol﹣1，則該燃料電池工作產(chǎn)生36g H2O時(shí)，理論上有 kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能． 【答案】（1）①吸氧；②2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑；（2）①4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；小于； ②D；③H+放電，促進(jìn)水的電離，OH﹣濃度增大；④H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O；571.6 （2）①電解時(shí)，陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽(yáng)極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；陽(yáng)極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動(dòng)，所以通過(guò)相同電量時(shí)，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)，故答案為：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；小于； ②氫氧化鈉在陰極生成，所以在D口導(dǎo)出；故答案為：D； ③通電開(kāi)始后，陰極上氫離子放電生成氫氣，氫離子來(lái)自于水，所以促進(jìn)水的電離，導(dǎo)致溶液中氫氧根離子的濃度大于氫離子的濃度，所以溶液的pH值增大．故答案為：H+放電，促進(jìn)水的電離，OH﹣濃度增大； ④氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，負(fù)極上氫氣失去電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O，H2的燃燒熱為285.8kJ/mol，則2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=﹣571.6kJ/mol，該燃料電池工作產(chǎn)生36g H2O，n（H2O）==2mol，由燃燒的熱方程式可知，生成2molH2O放出571.6kJ的熱量，即理論上有571.6kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能， 故答案為：H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O；571.6 2．電化學(xué)原理在防止金屬腐蝕、能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)合成等方面應(yīng)用廣泛。 （1）圖1中，為了減緩海水對(duì)鋼閘門A的腐蝕，材料B可以選擇 （填字母序號(hào)）。 a．碳棒 b．鋅板 c．銅板 該電化學(xué)保護(hù)方法的名稱是 。 （2）圖2中，鋼閘門C為 極，用氯化鈉溶液模擬海水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，D為石墨塊，總反應(yīng)的離子方程式為 。 （3）有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是 。 A．溶液中Na＋向D極移動(dòng) B．從D極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán) C．反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度 （4）模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，可用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取H2、O2、H2SO4和KOH。 ①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)方程式為 。 此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù) （填“大于”“小于”或“等于”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。 ②制得的氫氧化鉀溶液從出口（填“A”、“B”、“C”或 “D”） 導(dǎo)出。 ③若采用CH4燃料電池（石墨為電極，KOH為電解質(zhì)溶液）為電源，則該電池的負(fù)極電極方程式為 ，若B極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L氣體，則理論上需要通入 mol CH4。 ④電解過(guò)程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動(dòng)原理解釋原因 。 【答案】（1）b 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法（2）陰 2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑（2分） （3）B（4）①2H2O－4e- = 4H＋ + O2↑或4OH－－4e- =O2↑+2H2O（2分） ；小于； ②D； ③CH4－8e- +10OH－= CO32- +7H2O（2分） ；0.5④H2O H＋+ OH－，H＋在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動(dòng)，使c（OH－）>c（H＋）（2分） 考點(diǎn)：考查了原電池原理和電解池原理的分析應(yīng)用。 3．甲、乙兩池電極材料都是鐵棒與碳棒(如圖)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）若兩池中均盛放CuSO4溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后： ①有紅色物質(zhì)析出的是：甲池中的______棒；乙池中的______棒。 ②在乙池中陽(yáng)極的電極反應(yīng)是______________________________。 （2）若兩池中均盛放飽和NaCl溶液。 ①寫出乙池中總反應(yīng)的離子方程式：_______________________________________________。 ②將濕潤(rùn)的淀粉KI試紙放在乙池附近，發(fā)現(xiàn)試紙變藍(lán)，待一段時(shí)間后又發(fā)現(xiàn)藍(lán)色褪去。這是因?yàn)檫^(guò)量的Cl2將生成的I2氧化。若反應(yīng)的Cl2和I2的物質(zhì)的量之比為5∶1，且生成兩種酸。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________________________。 （3）如下圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)電解池(電極都是惰性電極)，請(qǐng)回答： ①寫出甲電解池中的電解反應(yīng)方程式：_______________________________________________。 ②若甲槽陰極增重12.8 g，則乙槽陽(yáng)極放出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi)__________；若乙槽剩余液體為400 mL，則電解后得到堿液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_____________。 【答案】（1）①C Fe②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ （2）①2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－②5Cl2＋I(xiàn)2＋6H2O===10HCl＋2HIO3 （3）①2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4②4.48 L ；1 molL－1 考點(diǎn)：考查原電池和電解池的原理。 4．全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。全釩液流電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價(jià)態(tài)的釩離子【V2＋(紫色)、V3＋（綠色）、VO2＋（藍(lán)色）、VO（黃色）】為正極和負(fù)極電極反應(yīng)的活性物質(zhì)，電池總反應(yīng)為VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。如圖1是釩電池基本工作原理示意圖： 圖 1 圖 2 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）放電時(shí)的正極反應(yīng)式為_(kāi)________________________； （2）充電時(shí)的陰極反應(yīng)式為_(kāi)_______________，充電過(guò)程中，電解液的pH (選填“升高”“降低”或“不變”)。 （3） 放電過(guò)程中氫離子的作用是____________________________；若充電時(shí)轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為 6.021023，則左槽溶液中H+的變化量為 mol 。 （4） 以全釩液流電池為電源，用惰性電極電解NaHSO3溶液可制得硫酸，裝置如圖2所示。陰極的電極反應(yīng)式為 。. （5）電解過(guò)程中③處的生成物是 （填化學(xué)式）。 【答案】（1） VO＋2H＋＋e－＝VO2＋＋H2O　（2）V3＋＋e－＝V2＋　 降低 （3） 參與正極反應(yīng)和通過(guò)隔膜定向移動(dòng)使電流通過(guò)溶液 1 （4） 2HSO3- + 2e - ＝2 SO3 2- + H2↑ (或2H+ + 2e -＝H2↑ HSO3- + OH - == SO3 2- + H2O ) （5）O2、SO2 考點(diǎn)：考查電化學(xué)原理的應(yīng)用