电化学专题--高考真题整理

2014--电化学

1.(1)铜在潮湿的空气中能发生吸氧腐蚀而生锈，铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜)。试写出上述过程中负极的电极反应式：____________________________。

(2)研究性学习小组用“间接碘量法”测定某试样中CuSO4·5H2O(不含能与I－反应的氧化性杂质)的含量。取a g试样配成100 mL溶液，每次取25.00 mL该溶液，滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成，写出该反应的离子方程式：____________________________。

继续滴加KI溶液至沉淀不再产生，溶液中的I2用硫代硫酸钠标准溶液滴定，发生反应的化学方程式为I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6，平均消耗c mol/L Na2S2O3溶液的体积为V mL。则试样中CuSO4·5H2O的质量分数为_______________________________________。

2．[2014·江苏卷] (14分)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－===S2－n

①写出电解时阴极的电极反应式：________________。

②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

__________________________。

(2)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混

合溶液中反应回收S，其物质转化如图所示。

①在图示的转化中，化合价不变的元素是________。

②反应中当有1 mol H2S转化为硫单质时，保持溶液中Fe3＋的物质的量不变，需消耗O2的物质的量为________。

③在温度一定和不补加溶液的条件下，缓慢通入混合气体，并充分搅拌。欲使生成的硫单质

中不含CuS，可采取的措施有________________。

(3)H2S在高温下分解生成硫蒸气和H2。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示，H2S在高温下分解反应的化学方程式为__________________________。

3．[2014·江苏卷] (15分)实验室从含碘废液(除H2O外，含有

CCl4、I2、I－等)中回收碘，其实验过程如下：

(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液，将废液中的I2还原为I－，其离子方程式为__________________；该操作将I2还原为I－的目的是______________________。

(2)操作X的名称为________。

(3)氧化时，在三颈烧瓶中将含I－的水溶液用盐酸调至pH约为2，缓慢通入Cl2，在40 ℃左右反应(实验装置如图所示)。

实验控制在较低温度下进行的原因是______________；锥形

瓶里盛放的溶液为________。

(4)已知：5SO2－3＋2IO－3＋2H＋===I2＋5SO2－4＋H2O

某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2，可能存在I－、IO－3中

的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I－、IO－3的实验方案：取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在；____________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

实验中可供选择的试剂：稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。

4．[2014·山东卷] 离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl－7和AlCl－4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。

(1)钢制品接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为__________________________________________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。

(2)为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6 mol电子时，所得还原产物的物质的量为________mol。

(3)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。

a．KCl b．KClO3c．MnO2d．Mg

取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，______________(填“能”或“ 不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是________(用离子方程式说明)。

5．[2014·海南卷] 锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4，溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成

LiMnO2。回答下列问题：

(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。(填字母)

(2)电池正极反应式为__________________________。

(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________。

(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为____________________________________。

K 2MnO 4在酸性溶液中歧化，生成KMnO 2和MnO 2的物质的量之比为________。

6． [2014·重庆卷] 氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。

(1)氢气是清洁燃料，其燃烧产物为________。

(2)NaBH 4是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO 2，且反应前后B 的化合价不变，该反应的化学方程式为__________________________________________，反应消耗1 mol NaBH 4时转移的电子数目为________。

(3)储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：

(g) Pt-Sn/Al 2O 3高温 (g)＋3H 2(g)。

在某温度下，向恒容密闭容器中加入环己烷，其起始浓度为a mol·L －1，平衡时苯的浓度为

b mol·L －

1，该反应的平衡常数K ＝________。 (4)一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。

①导线中电子移动方向为________。(用A 、D 表示)

②生成目标产物的电极反应式为

__________________。

③该储氢装置的电流效率η＝

____________________。(η＝

生成目标产物消耗的电子数转移的电子总数

×100%，计算结果保留小数点后1位)

7． [2014·新课标全国卷Ⅱ] 铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X 射线防护材料等。回答下列问题：

(1)铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第________周期、第________族；PbO2的酸性比CO2的酸性________(填“强”或“弱”)。

(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为_______________________。

(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为___________________；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为____________________，阴极上观察到的现象是____________________；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为______________________________，这样做的主要缺点是____________________。

(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重

4.0%(即样品起始质量-a点固体质量

样品起始质量

×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbO x或

m PbO2·n PbO，列式计算x值和m∶n值_______________________________________ ________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

8.(4)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是________________________________。

(5)MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是________________。

9．[2014·北京卷] (14分)

NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3，如下图所示。

(1)Ⅰ中，NH3和O2在催化剂作用下反应，其化学方程式是_________________________。

(2)Ⅱ中，2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)。在其他条件相

同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。

①比较p1、p2的大小关系：________。

②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是________。

(3)Ⅲ中，降低温度，将NO2(g)转化为N2O4(l)，再制备浓硝酸。

①已知：2NO2(g)N2O4(g)ΔH1

2NO2(g)N2O4(l)ΔH2

下列能量变化示意图中，正确的是(选填字母)________。

A B C

②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是________________________________________。

(4)Ⅳ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A。A是

________，说明理由：______________________________。

参考答案

1.(1)2Cu ＋4OH －＋CO 2－4e －===Cu 2(OH)2CO 3＋H 2O

(2)2Cu 2＋＋4I －

===2CuI↓＋I 2 cV a ×100% [解析]根据方程式2Cu 2＋＋4I －===2CuI↓＋I 2、I 2＋2Na 2S 2O 3===2NaI ＋Na 2S 4O 6可知：

CuSO 4·5H 2O ～Na 2S 2O 3

1 1

0．001cV mol 0.001cV mol

所以a g 试样中CuSO 4·5H 2O 的物质的量＝0.001cV mol×100 mL 25 mL

＝0.004cV mol ， CuSO 4·5H 2O 的质量＝0.004cV mol×250 g/mol ＝cV g 。因此试样中CuSO 4·5H 2O 的质量分数为cV a

×100%。 2．(1)①2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH － ②S 2－n ＋2H ＋

===(n －1)S↓＋H 2S↑ (2)①Cu 、H 、Cl(或铜、氢、氯) ②0.5 mol ③提高混合气体中空气的比例

(3)2H 2S 高温2H 2＋S 2 [解析] (1)①电解池的阴极发生还原反应，溶液中H 2O 电离出的H

＋被还原为H 2，即2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －；②在酸性条件下，S 2－与H ＋结合生成H 2S ，故S 2－n 与

酸发生反应：S 2－n ＋2H ＋

===(n －1)S↓＋H 2S↑。(2)①由图示可知，最终产物为CuS 、HCl 、S 和FeCl 3，因而Cu 、H 、Cl 三种元素的化合价未变。②根据电子守恒，1 mol H 2S 转化为S ，失去2 mol 电子，而1 mol O 2消耗4 mol 电子，故1 mol H 2S 消耗0.5 mol O 2。③为了把CuS 转化为S ，应加入氧化剂，在溶液的量不增加的前提下，只能增加O 2的量，即增加空气的量。(3)结合图像可知，体系中有3种组分，说明H 2S 未完全分解，即属于可逆反应。选取某温度下各组分的体积分数，如选取1300 ℃下各组分的体积分数，结合S 原子守恒，推出硫蒸气的组成为S 2，可得反应为2H 2S 高温2H 2＋S 2。

3．(1)SO 2－3＋I 2＋H 2O===2I －＋SO 2－4＋2H ＋ 使CCl 4中的碘进入水层

(2)分液 (3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I 2升华或防止I 2进一步被氧化) NaOH 溶液 (4)从水层取少量溶液，加入1～2 mL 淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加FeCl 3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有I －；若溶液不变蓝，说明废水中不含有I －

。另从水层取少量溶液，加入1～

2 mL 淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加Na 2SO 3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有IO －

3；若溶液不变蓝，说明废水中不含有IO －3

[解析] (1)SO 2－3被I 2氧化为SO 2－4，I 2被还原为I －，结合电荷守恒和原子守恒可得SO 2－3＋I 2＋H 2O===2I －＋SO 2－4＋2H ＋。因为I 2不溶于水，而碘化物易溶于水，故将I 2还原为I －

的目的是使碘元素进入水层。(2)分离有机溶剂和水溶液的混合物需要分液。(3)温度越高，Cl 2溶解度越小，而且随温度升高，Cl 2会把I 2进一步氧化为IO －3，导致氧化I －的效率偏低；另外，I 2也容易升华。

(4)检验I 2用淀粉，结合所给试剂的性质，FeCl 3具有氧化性，可将I －氧化为I 2，而Na 2SO 3具有强还原性，可将IO －3还原为I 2。

4．(1)负 4Al 2Cl －7＋3e －===Al ＋7AlCl －4 H 2 (2)3 (3)b 、d 不能

Fe 2O 3＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2O 、Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋ (或只写Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋

) [解析] (1)电镀时，镀件应连接电源负极，作阴极；在阴极上发生还原反应，结合题中“电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”可知阴极上的反应式是4Al 2Cl －7＋3e

－===Al ＋7AlCl －4；若改用AlCl 3水溶液作电解液，则阴极反应是水电离出的H ＋得电子还原为H 2。

(2)用NaOH 溶解铝镀层时发生反应：2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑，H 2是还原产物，当转移6 mol 电子时，该反应可得到3 mol 还原产物。(3)引发铝粉和Fe 2O 3粉末反应的助燃剂为KClO 3，然后插入镁条，点燃镁条即可使铝热反应发生；混合物中即使含有Fe 2O 3，Fe 2O 3溶于酸后生成的Fe 3＋与反应生成的Fe 发生氧化还原反应生成Fe 2＋

，再加入KSCN 溶液后溶液也不显红色，因此不能证明反应后固体不含Fe 2O 3。

5．(1)b a (2)MnO 2＋e －＋Li ＋===LiMnO 2 (3)否 电极Li 是活泼金属，能与水反应

(4)3MnO 2＋KClO 3＋6KOH=====高温

3K 2MnO 4＋KCl ＋3H 2O 2∶1

[解析] (1)该电池工作时Li 失去电子作负极、MnO 2得到电子作正极，故外电路的电流方向是由b 极流向a 极。(2)电池正极上MnO 2得到电子，其中＋4价的Mn 元素变为＋3价，由此可以写出电池的正极反应式为MnO 2＋e －＋Li ＋===LiMnO 2。(3)由于Li 易与水反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。(4) 因锰元素价态升高，故KClO 3被还原为KCl ，故可将方程式先写成：MnO 2＋KOH ＋KClO 3―→K 2MnO 4＋KCl ，依得失电子守恒得：3MnO 2＋KOH ＋KClO 4―→3K 2MnO 4＋KCl ，再根据质量守恒知KOH 前应该配6，右侧还有“3H 2O”。K 2MnO 4(Mn

为＋6价)在酸性溶液中歧化，生成KMnO 4(锰为＋7价)和MnO 2(锰为＋4价)。由氧化还原反应中得失电子守恒可知生成的KMnO 4和MnO 2的物质的量之比为2∶1。

6．[答案] (1)H 2O (2)NaBH 4＋2H 2O===NaBO 2＋4H 2↑ 4N A 或2.408×1024

(3)27b 4

a －b

mol 3·L －3 (4)①A→D ②C 6H 6＋6H ＋＋6e －===C 6H 12 ③64.3% [解析] (2)B 元素反应前后化合价不变，则依反应生成物是NaBO 2可知，反应前NaBH 4中B 的化合价也是＋3价，则H 为－1价，水中氢元素化合价为＋1价，发生归中反应生成氢气；根据氢元素化合价可确定失去电子数。(3)根据化学方程式可知，生成H 2为3b mol/L ，消耗环戊烷b mol/L ，则平衡时环戊烷为(a －b ) mol/L ，进而列式确定平衡常数。(4)①苯生成环戊烷是得氢反应，为还原反应，即电极D 是阴极，电极E 是阳极，导线中电子移动方向A→D ；②目标产物是环戊烷，氢离子通过质子交换膜向阴极移动，则电极反应式为C 6H 6＋6H ＋＋6e －===C 6H 12；③阳极生成2.8 mol 气体，该气体是OH －在阳极放电产生的氧气，转移电子11.2 mol ；设阴极消耗苯的物质的量是x mol ，同时生成x mol 环戊烷，依电极反应式可知转移的电子为6x mol ，则根据电子守恒知，同时生成氢气是(11.2 mol －6x mol)÷2＝5.6 mol －3x mol ；依据混合气体成分可列式

2.4－x 10＋5.6－3x ＝10%，解得x ＝1.2，因此储氢装置的电流效率为

6 1.211.2 ＝64.3%。 7.(1)六 ⅣA 弱 (2)PbO 4＋4HCl(浓)=====△PbCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O

(3)PbO ＋ClO －===PbO 2＋Cl － Pb 2＋＋2H 2O －2e －===PbO 2↓＋4H ＋

石墨上包上铜镀层 Pb 2＋

＋2e －===Pb↓ 不能有效利用Pb 2＋ (4)根据PbO 2=====△PbO x ＋2－x 2O 2↑，有2－x 2×32＝239×4.0% x ＝2－239×4.0%16

＝1.4。 根据m PbO 2·n PbO ，2m ＋n m ＋n

＝1.4，m n ＝0.40.6＝23。 [解析]若电解液中不加入Cu(NO 3)2，阴极发生的则是Pb 2＋

得电子变为Pb ，这样就不能有效利用Pb 2＋。(4)根据题意PbO 2在加热过程中发生反应PbO 2=====△PbO x ＋2－x 2

O 2↑，减少的质量是氧气的质量，再利用质量关系计算。

8.(4)Mn 2＋＋2H 2O －2e －===MnO 2＋4H ＋ (5)MnO 2＋H 2O ＋e －===MnO(OH)＋OH －

9．(1)4NH 3＋5O 2=====催化剂

△

4NO ＋6H 2O (2)①p 1＜p 2 ②减小

(3)①A ②2N 2O 4＋O 2＋2H 2O===4HNO 3 (4)NH 3 根据反应：8NO ＋7H 2O=====电解

3NH 4NO 3＋2HNO 3，电解产生的HNO 3多

[解析](4)根据工作原理装置图，可以确定阳极为NO 失去电子转变为NO －3，阴极NO 转变为NH ＋4，根据电极反应书写电极反应式为：

阳极：NO －3e －＋2H 2O===NO －3＋4H ＋

阴极：NO ＋5e －＋ 6H ＋===NH ＋4＋ H 2O

然后根据得失电子守恒，硝酸根离子物质的量比铵根离子物质的量多，所以需要向溶液中加入的物质为NH 3(即8NO ＋7H 2O=====电解3NH 4NO 3＋2HNO 3)。