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2014高考必备——2009-2013年高考化学试题分类解析汇编:电化学基础

电化学专题
(2013 大纲卷)9、电解法处理酸性含铬废水(主要含有 Cr2O72 )时,以铁板作阴、阳极,


处理过程中存在反应 Cr2O72+6Fe2 +14H




2Cr3 +6Fe3 +7H2O,最后 Cr3 以
+ + +

Cr(OH)3 形式除去,下列说法不正确的是 A.阳极反应为 Fe-2e


Fe2



B.电解过程中溶液 pH 不会变化 D.电路中每转移 12 mol 电子,最多有 1 mol Cr2O72 被


C.过程中有 Fe(OH)3 沉淀生成 还原 【答案】B

【解析】根据总方程式可得酸性减弱,B 错误。阳-yang-氧,↑失氧,A 正确;Fe-2e
+ -



2 =Fe ~~~~2e ,则 6mol 的铁发生变化时候转移电子数 12mol,又据能够处理的关系式,得

6Fe~~~~12e ~~~6Fe2 ~~~Cr2O72 ,所以 D 正确。在阴极,发生还原反应,↓得还,溶液中
- + -

的氢离子得到电子减少,同时生成氢氧根,C 正确。 (2013 江苏卷)9.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.石墨电极附近溶液的 pH 增大 D.溶液中 Cl-向正极移动 【参考答案】C 【解析】 本题是电化学基础的一条简单综合题, 着力考查学生对原电池基础知识的理解能力。 A.组成的原电池的负极被氧化,镁为负极,而非正极。 B、C.双氧水作为氧化剂,在石墨上被还原变为水,溶液 PH 值增大。 D.溶液中 Cl 移动方向同外电路电子移动方向一致,应向负极方向移动。 (2013 海南卷)4.Mg-AgCl 电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池反应方程式 为: 2AgCl+ Mg = Mg2++ 2Ag +2Cl-。有关该电池的说法正确的是 A.Mg 为电池的正极 B.负极反应为 AgCl+e-=Ag+Cl-

C.不能被 KCl 溶液激活 D.可用于海上应急照明供电 [答案]D [解析]:根据氧化还原判断,Mg 为还原剂是负极、失电子,所以 A、B 都错,C 是指电解质 溶液可用 KCl 溶液代替。 (2013 海南卷)12.下图所示的电解池 I 和 II 中,a、b、c 和 d 均为 Pt 电极。电解过程中,电极 b 和 d 上没有气体逸出,但质量均增大,且增 重 b>d。符合上述实验结果的盐溶液是 选 项 A. B. C. D. [答案]D [解析]:题意表明 b、d 没有气体逸出,所电解的盐溶液中金属元素,应该在金属活动顺序表 中(H)以后,只有 D 符合题意。 (2013 上海卷)8.糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原 理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是 A.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期 B.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为:Fe-3e→Fe
3+

X

Y

MgSO4 AgNO3 FeSO4 CuSO4

CuSO4 Pb(NO3)2 Al2 (SO4)3 AgNO3

C.脱氧过程中碳做原电池负极,电极反应为:2H2O+O2+4e→4OH

-

D.含有 1.12g 铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气 336mL(标准状况) 答案:D 【解析】在脱氧过程中,由铁、碳做电极,氯化钠溶液做电解质溶液形成原电池,发生吸氧 腐蚀,该过程为放热反应;在脱氧过程中,碳做正极,铁做负极,失电子发生氧化反应生成 Fe ;在脱氧过程中,Fe 失电子氧化为 Fe ,Fe 最终还是被氧气氧化为 Fe ,由电子守恒知 消耗氧化剂氧气的体积(标况下)V(O2)=22.4L·mol ×(3×1.12g/56g·mol )/4=336mL。
-1 -1 2+ 2+ 2+ 3+

(2013 安徽卷)10.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构 如图所示,其中作为电解质的无水 LiCl-KCl 混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该 电池总反应为:PbSO4+2LiCl+Ca =CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是 A.正极反应式:Ca+2Cl - 2e =CaCl2 B.放电过程中,Li 向负极移动 C.每转移 0.1mol 电子,理论上生成 20.7gPb D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转
+ -

【答案】D 【解析】A、正极发生还原反应,故为 pbSO4 +2e =pb+SO4 ,错误;B、放电过程为原电池, 阳离子向正极移动,错误;C、每转移 0.1mol 电子,生成 0.05molPb,为 10.35g,错误;D 常温下,电解质不能融化,不能形成原电池,故指针不偏转,正确。 【考点定位】考查化学基本理论,电极判断、电极反应方程式的书写、离子流动方向以及简 单计算。 (2013 新课标卷 2)11.“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔 Ni/NiCl2 和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电 池的叙述错误的是 A.电池反应中有 NaCl 生成 B.电池的总反应是金属钠还原三个铝离子 C.正极反应为:NiCl2+2e =Ni+2Cl
- -

-

2?

D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 解析:考察原电池原理。原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发 生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发 生还原反应。据此可知负极是液体金属 Na,电极反应式为:Na-e =Na ;正极是 Ni,电极
- +

反应式为 NiCl2+2e =Ni+2Cl ;总反应是 2Na+NiCl2=2NaCl+Ni。所以 A、C、D 正确,B 错误, 选择 B。 答案:B (2013 浙江卷)11、电解装置如图所示,电解槽内装有 KI 及淀粉溶液,中间用阴离子交换 膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。 已知:3I2+6OH ==IO3 +5I +3H2O 下列说法不正确的是 A.右侧发生的电极方程式:2H2O+2e ==H2↑+2OH B.电解结束时,右侧溶液中含有 IO3
— — — — — —





C.电解槽内发生反应的总化学方程式 KI+3H2O=KIO3+3H2↑ D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学方程式不变 【解析】电解的电极反应为:阳极 2I —2e == I2
— — — — —

左侧溶液变蓝色

3I2+6OH ==IO3 +5I +3H2O 一段时间后,蓝色变浅 阴极 2H2O+2e ==H2↑+2OH 如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜: 电极反应为:阳极 2I —2e == I2 阴极 2H2O+2e ==H2↑+2OH
— — — — — —

右侧放出氢气

多余 K+通过阳离子交换膜迁移至阴极保证两边溶液呈电中性, 所以选项 D 不正确, 答案选 D。 答案:D (2013 天津卷)6、为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以 Al 作阳极、Pb 作阴极, 电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。其反应原理如下: 电池:Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) =2PbSO4(s) + 2H2O(l) 电解池:2Al+3H2O
电解

Al2O3+3H2↑

电解过程中,以下判断正确的是 电池 A B C H 移 向 Pb 电 极 每 消 耗 3molPb 正 极 :P b O 2 + 4 H + 2 e = P b + 2 H 2 O
+ 2+ +

电解池 H 移 向 Pb 电 极 生 成 2molAl2O3 阳 极 : 2Al+3H2O-6e=Al2O3+6H
+ +

D

【解析】该题考查原电池和电解池的基本知识。A 选项 H+离子在原电池中移向 PbO2 电极,错 误。B 选项每消耗 3molPb,根据电子守恒生成 lmolAl2O3,错误。C 选项在原电池的正极电极 反应是生成 PbSO4,错误。D 选项在原电池中 Pb 电极的质量由于生成 PbSO4,质量增加,在 电解池中,Pb 阴极,质量不变,正确。 答案:D (2013 北京卷)7.下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是 A.水中的钢闸门连接电源的负极 C.汽水底盘喷涂高分子膜 【答案】A 【解析】 A、钢闸门连接电源的负极,为电解池的阴极,被保护,属于外加电流的阴极保护法,故正 确; BC、是金属表面覆盖保护层,隔绝空气,故错误 D、 镁比铁活泼,构成原电池,铁为正极,被保护,是牺牲阳极的阴极保护法,故错误。 (2013 北京卷)9.用石墨电极电解 CuCl2 溶液(见右图)。下列分析正确的是 A.a 端是直流电源的负极 B.通电使 CuCl2 发生电离 C.阳极上发生的反应:Cu2 +2e =Cu D.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体 【答案】A 【解析】 A、由溶液中离子移动方向可知,U 型管左侧电极是阴极,连接电源 的负极,a 端是电源的负极,故正确; B、通电使 CuCl2 发生电解,不是电离,故错误; C、阳极发生氧化反应,Cl 在阳极放电 2Cl -2e =C12↑,故错误;
+ -

B.金属护拦表面涂漆 D.地下钢管连接镁块

D、Cl 发生氧化反应,在阳极放电生成 C12,故 D 错误。 (2013 全国新课标卷 1)10.银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了 Ag2S 的缘故,根据 电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中, 一段时间后发现黑色会褪去,下列说法正确的是 A、处理过程中银器一直保持恒重 B、银器为正极,Ag2S 被还原生成单质银 C、该过程中总反应为 2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3 D、黑色褪去的原因是黑色 Ag2S 转化为白色 AgCl 答案:B 解析:A 错,银器放在铝制容器中,由于铝的活泼性大于银,故铝为负极,失电子,银为正 极,银表面的 Ag2S 得电子,析出单质银附着在银器的表面,故银器质量增加; C 错,Al2S3 在溶液中不能存在,会发生双水解反应生成 H2S 和 Al(OH)3; D 错,黑色褪去是 Ag2S 转化为 Ag 而不是 AgCl

-

(2013 全国新课标卷 1)27.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池 正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反 应为 6C+xLi +xe =LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源 (部分条件 未给出)
+ -

回答下列问题: ⑴LiCoO2 中,Co 元素的化合价为___________。 ⑵写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_________________________________。

⑶“酸浸”一般在 80 C 下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 __________________;可用盐酸代替 H2SO4 和 H2O2 的混合液,但缺点是_________。 ⑷写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_____________。 ⑸充放电过程中发生 LiCoO2 与 Li1-xCoO2 之间的转化,写出放电时电池反应方程式 ___________________。 ⑹上述工艺中 “放电处理” 有利于锂在正极的回收。 其原因是___________________________。 在整个回收工艺中,可回收的金属化合物有_________________(填化学式)。 答案:(1)+3;(2)2Al+2OH +6H2O=2Al(OH)4 +3H2↑ (3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 生成,污染大 (4)CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑ (5)Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C (6)Li 从负极中脱出,经电解质向正极移动并进入正极材料中;Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4 解析:(1)Li 和 O 元素的化合价分别是+1 和-2 价,所以该化合物中 Co 的化合价是+(2 ×2-1)=+3 价。 (2)正极材料中的金属铝能和氢氧化钠溶液反应,反应的离子方程式是 2Al+2OH +6H2O= 2Al(OH)4 +3H2↑。 (3) 根据后面流程可知, 有 CoSO4 生成,这说明在反应中 LiCoO2 是氧化剂, 双氧水是还原剂, 因此该反应的化学方程式是 2LiCoO2+3H2SO4+H2O2

— — + — —

o



Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;2H2O2



2H2O+O2↑;有氯气

Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;在反应


中双氧水是过量的, 则过量的双氧水还会发生自身的氧化还原反应, 即 2H2O2 如果用盐酸代替,则氯化氢能被氧化生成氯气,会造成环境污染。

2H2O+O2↑;

(4)根据原子守恒可知,在反应中还应该有硫酸铵、CO2 和 H2O 生成,所以反应的化学方程 式是 CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑。 (5)根据充电时,该锂离子电池负极发生的反应为 6C+xLi +xe =LixC6 可知,放电时 LixC6 在 负极失去电子,则 Li1-xCoO2 在正极得到电子,所以该反应式是 Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。
+ -

(6)由于放电时 Li 从负极中脱出,经电解质向正极移动并进入正极材料中,所以有利于锂 在正极的回收;根据工艺流程图可知,在整个回收工艺中,可回收的金属化合物有 Al(OH)3、 CoCO3、Li2SO4。 (2013 全国新课标卷 1)28.二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源,由合成 气(组成为 H2、CO、和少量 CO2)直接制备二甲醚,其中主要过程包括以下四个反应: 甲醇合成反应: ①CO(g)+ 2H2(g)=CH3OH(g) ②CO2(g)+ 3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) 水煤气变换反应: ③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g) 二甲醚合成反应: ④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=-24.5 kJ·mol
-1

+

△H1=-90.1 kJ·mol

-1

△H2=-49.0 kJ·mol

-1

△H3=-41.1 kJ·mol

-1

⑴Al2O3 是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度 Al2O3 的主要工艺流程是 ⑵分析二甲醚合成反应④对于 CO 转化率的影响 ⑶由 H2 和 CO 直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 (以化学方程式表示) 。 。 。

⑷有研究者在催化剂(含 Cu-Zn-Al-O 和 Al2O3),压强为 5.0MPa 的条件下由 H2 和 CO 直接制 备二甲醚,结果如下图所示。其中 CO 转化率随温度升高而降低的原因是____________。

⑸二甲醚直接燃料电池具有启动快,效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃烧燃料电池 (5.93kW·h·kg ) , 若电解质为酸性, 二甲醚直接燃料电池的负极反应为_______________。 一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生_______个电子的电量;该电池理论输出电压 1.20V, 能量密度 E=_____ (列式计算, 能量密度=电池输出电能/燃料质量, 1kW·h=3.6×10 J ) 答案:(1)Al2O3(铝土矿)+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4;NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al(OH)3↓; 2Al(OH)3

5 -1

Al2O3+3H2O

(2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应①平衡向右移,CO 转化率增大;生成的 H2O,通过水煤气变 换反应③消耗部分 CO。 (3)2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) Δ H=-204.7kJ/mol;该反应分子数减小,压强升

高使平衡右移,CO 和 H2 的转化率增大,CH3OCH3 产率增加。压强升高使 CO 和 H2 的浓度增加, 反应速率增大。 (4)反应放热,温度升高,平衡左移 (5)CH3OCH3-12e +3H2O=2CO2+12H ;12
- +

1.20V ?

1000 g ?12 ? 96500 C / mol 46g / mol ? (3.6 ?10 6 J ? kW ?1 ? h -1)=8.39 kW ? h ? kg -1 。 1kg

(1) 工业上从铝土矿中提纯高纯度氧化铝的流程是: 用氢氧化钠溶液溶解铝土矿, 然后过滤, 在滤液中通入过量的 CO2, 得到氢氧化铝, 然后高温煅烧氢氧化铝, 即可得到高纯度的氧化铝。 (2)合成二甲醚消耗甲醇,对于 CO 参与的反应相当于减小生成物的浓度,有利于平衡向右 移动,使 CO 的转化率提高。 (3)根据盖斯定律可知,将①×2+④即得到反应 2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g),所以 该反应的放热△H=-90.1 kJ/mol×2-24.5 kJ/mol=-204.7kJ/mol。 (4)该反应分子数减小,压强升高使平衡右移,CO 和 H2 的转化率增大,CH3OCH3 产率增加。 压强升高使 CO 和 H2 的浓度增加,反应速率增大。 (5)原电池中负极失去电子,所以负极电极反应式是 CH3OCH3-12e +3H2O=2CO2+12H ;二 甲醚中碳原子的化合价是-2 价,反应后变为+4 价,失去 6 个电子,所以一个二甲醚分子经 过电化学氧化,可以产生 12 个电子的电量;由于能量密度=电池输出电能/燃料质量,所以 该电池的能量密度=
- +

1.20V ?

1000 g ?12 ? 96500 C / mol 46g / mol ? (3.6 ?10 6 J ? kW ?1 ? h -1)=8.39 kW ? h ? kg -1 。 1kg

(2013 北京卷)26.(14 分) NOx 是汽车尾气中的主要污染物之一。 (1) NOx 能形成酸雨,写出 NO2 转化为 HNO3 的化学方程式:_ (2)汽车发动机工作时会引发 N2 和 02 反应,其能量变化示意图如下: .

①写出该反应的热化学方程式: _

。 。

②随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是_ (3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低 NOX 的排放。

①当尾气中空气不足时,NOX 在催化转化器中被还原成 N2 排出。写出 NO 被 CO 还原的化学 方程式:_ 。

② 当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收 NOX 生成盐。其吸收能力顺序如 下:12MgO <2oCaO <38SrO<56BaO。原因是 氧化物对 NOX 的吸收能力逐渐增强。 (4) 通过 NOx 传感器可监测 NOx 的含量,其工作原理示意图如下: ,元素的金属性逐渐增强,金属

①Pt 电极上发生的是 ②写出 NiO 电极的电极反应式:

反应(填“氧化”或“还原”)。 。

【答案】(1)3NO2+2H2O=2HNO3+NO; (2)①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+183KJ/mol; ②增大;

(3)①2NO+2CO

催化剂

N2+2CO2

②由 Mg、Ca、Sr、Ba 的质子数,得知它们均为第ⅡA 族。同一主族的元素,从上到下, 原子半径逐渐增大; (4)①还原; ②NO+O2 -2e-=NO2;
-

【解析】(1)NO2 与 H2O 反应生成 HNO3 与 NO; (2)①△H=945kJ/mol+498kJ/mol-2×630KJ/mol=+183KJ/mol; ②该反应正反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应移动,化学平衡常数增大; (3)①NO 被 CO 还原 N2,CO 被氧化为 CO2; ②由 Mg、Ca、Sr、Ba 的质子数可知,它们均处于第ⅡA 族,同一主族自上而下,原子 半径增大,金属性增强; (4)①由工作原理示意图可知,O2 在 Pt 电极发生还原反应生成 O2 ; ②在 O2 参加反应下,NO 在 NiO 电极发生氧化反应生成 NO2。
-

(2013 山东卷)28.(12 分)金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。 (1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是 a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3 。

(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应 2Cu2S+2H2SO4+5O2=4CuSO4+2 H2O,该反应的还原 剂是 ,当 1mol O2 发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为 。 mol。向

CuSO4 溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是 (3)右图为电解精炼银的示意图,

(填 a 或 b)极为含有杂质的粗银,若 b 。 (4)为处

极有少量红棕色气体生成,则生成该气体的电极反应式为

理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S 转化为 Ag, 食盐水的作用为 。

解析:(1)NaCl 与 Al2O3 冶炼需要用电解法,Fe2O3 与 Cu2S 可以用热还原法,所以答案为 b、 d。

(2)在该反应中,Cu 元素化合价由+1 升高到+2,S 元素化合价由-2 升高到+6,Cu2S 做还原 剂;当有 1molO2 参与反应转移的电子为 4mol,由于 Cu2 水解呈酸性,加入镁条时,镁与 H 反应生成了氢气。 (3)电解精炼时,不纯金属做阳极,这里就是 a 极;b 电极是阴极,发生还原反应,生成了 红棕色气体是 NO, 遇空气氧化生成的 NO2, 电极反应: NO3 +3e +4H =NO↑+2H2O。 或 NO3 +e +2H =NO2↑+H2O (4)做电解质溶液,形成原电池。 答案:(1)b、d (2)Cu2S;4;氢气 (3)a;NO3 +e +2H =NO2↑+H2O (4)做电解质溶液(或导电) [2013 高考?重庆卷?11](14 分)化学在环境保护中趁着十分重要的作用,催化反硝化法和电化 学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。 (1) 催化反硝化法中,H2 能将 NO3 还原为 N2, 25℃时,反应进行 10min,溶液的 pH 由 7 变为 12。 ①N2 的结构式为 ②上述反应离子方程式为 其平均反应速率 v(NO3 )为
— — + + + + +

A

B 直流电 源 质子交换膜



Pt
, mol ?L
— —1

Ag-Pt 电极 NO3— N2

电极 H2O

?min

—1

③还原过程中可生成中间产物 NO2 ,写出 3 种促进 NO2 水解的方法
— —



(2)电化学降解 NO3 的原理如题 11 图所示。 ①电源正极为 阴极反应式为 (填“A”或“B”), 。

题 11 图

②若电解过程中转移了 2mol 电子,则膜两侧 电解液的质量变化差(△m 左-△m 右)为 答案:(1)①N≡N 水 (2)①A, 2NO3 +6H2O+10e =N2+12OH
-

g。 N2+2OH +4H2O
-

②2NO3 +5H2

-

催化剂

0.001

③加酸,升高温度,加

②14.4

【解析】(1)①N2 分子中氮原子间通过氮氮三键结合,因此其结构式为 N≡N;②利用溶液 pH 变化可知有 OH 生成, 再结合原子守恒可写出反应的离子方程式; 利用离子方程式知 v(NO3 ) =v(OH )=(10 -10 )/10=0.001mol/(L· min); ③水解是吸热反应, NO2 水解使溶液中 c(OH ) 变大,因此可促进 NO2 水解的措施有加热、加水或加酸等。(2)①由图示知在 Ag-Pt 电极上 NO3 发生还原反应,因此 Ag-Pt 电极为阴极,则 B 为负极,A 为电源正极;在阴极反应是 NO3
-2 -7 -

得电子发生还原反应生成 N2,利用电荷守恒与原子守恒知有 H2O 参与反应且有 OH 生成;②转 移 2mol 电子时,阳极(阳极反应为 H2O 失电子氧化为 O2 和 H )消耗 1mol 水,产生 2molH 进 入阴极室,阳极室质量减少 18g;阴极室中放出 0.2molN2(5.6g),同时有 2molH (2g)进 入阴极室, 因此阴极室质量减少 3.6g, 故膜两侧电解液的质量变化差 (△m 左-△m 右) =18g-3.6g =14.4g。 (2013 福建卷)23.(16 分) 利用化石燃料开采、加工过程产生的 H2S 废气制取氢气,既廉价又环保。 (1)工业上可用组成为 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 的无机材料纯化制取的氢气 ①已知元素 M、R 均位于元素周期表中第 3 周期,两种元素原子的质量数之和为 27,则 R 的原子结构示意图为_________ ②常温下,不能与 M 单质发生反应的是_________(填序号)
+ + +

a.CuSO4 溶液 b.Fe2O3

c.浓硫酸

d.NaOH e.Na2CO3 固体

(2)利用 H2S 废气制取氢气来的方法有多种 ①高温热分解法

已知:H2S(g)==H2+1/2S2(g) 在恒温密闭容器中,控制不同温度进行 H2S 分解实验。以 H2S 起始浓度均为 c mol· L-1 测定 H2S 的转化率,结果见右图。图中 a 为 H2S 的平衡转化率与温度关系曲线,b 曲线表示不同 温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时 H2S 的转化率。据图计算 985℃时 H2S 按上述 反应分解的平衡常数 K=________; 说明温度的升高, 曲线 b 向曲线 a 逼近的原因: ___________ ②电化学法 该法制氢过程的示意图如右。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式,其目的是 ___________;反应池中发生反应的化学方程式为_____________________。反应后的溶液进 入电解池,电解总反应的离子方程式为_______________________。 【答案】(1)① (2)① 2 0.2c 3 ②b、e

+14 2 8 4

温度升高,反应速率加快,达到平衡所需的进间缩短(或其它合理答案)

②增大反应物接触面积,使反应更反分 H2S + 2FeCl3 = 2FeCl2 + S↓ + 2HCl 2Fe2


+ 2H



通电

2Fe3



+ H2↑

【解析】本题考查元素推断、原子结构、化学平衡的影响因素及计算、电化学等化学反应原 理的知识,同时考查学生的图表分析能力。 (1)R 为+4 价,位于第 3 周期,应为 Si 元素,同理 M 为 Al 元素。常温下铝与 Fe2O3 不反

c ( S 2 ) ? c ( H 2 ) 0 .4 c ? ( 0 .2 c ) 2 2 = = 应,与 Na2CO3 也不反应; (2)①K= 0.2c 。温度越高, 0 .6 c c( H 2 S ) 3
反应速率越快,反应物的转化率越高,与平衡转化率差距越小,所以离得近。②FeCl3 具有强 氧化性,能够氧化 H2S:2FeCl3+H2S=2FeCl2+S+2HCl。该逆流原理与浓硫酸中 SO3 的吸 收相类似,气体从下端通入,液体从上端喷,可以增大气液接触面积,反应充分。从图可知 电解过程中从左池通入的 Fe2?生成 Fe3?(阳极反应),循环使用;而另一电极产生的则为 H2 (阴极反应)。故电解总的离子方程式为:2Fe2++2H


1 2

1

电解

2Fe3++H2↑。


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