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文檔簡介
2021高考真題和模擬題分類匯編化學專題10電化學2021年化學高考題一、單選題1.(2021·山東高考真題)以KOH溶液為離子導體,分別組成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清潔燃料電池,下列說法正確的是A.放電過程中,K+均向負極移動B.放電過程中,KOH物質(zhì)的量均減小C.消耗等質(zhì)量燃料,(CH3)2NNH2—O2燃料電池的理論放電量最大D.消耗1molO2時,理論上N2H4—O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標準狀況下為11.2L【答案】C【分析】堿性環(huán)境下,甲醇燃料電池總反應為:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O;N2H4O2清潔燃料電池總反應為:N2H4+O2=N2+2H2O;偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合價均為2價,H元素化合價為+1價,所以根據(jù)氧化還原反應原理可推知其燃料電池的總反應為:(CH3)2NNH2+4O2+4KOH=2K2CO3+N2+6H2O,據(jù)此結(jié)合原電池的工作原理分析解答?!窘馕觥緼.放電過程為原電池工作原理,所以鉀離子均向正極移動,A錯誤;B.根據(jù)上述分析可知,N2H4O2清潔燃料電池的產(chǎn)物為氮氣和水,其總反應中未消耗KOH,所以KOH的物質(zhì)的量不變,其他兩種燃料電池根據(jù)總反應可知,KOH的物質(zhì)的量減小,B錯誤;C.理論放電量與燃料的物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)移電子數(shù)有關,設消耗燃料的質(zhì)量均為mg,則甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放電量(物質(zhì)的量表達式)分別是:、、,通過比較可知(CH3)2NNH2理論放電量最大,C正確;D.根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒和總反應式可知,消耗1molO2生成的氮氣的物質(zhì)的量為1mol,在標準狀況下為22.4L,D錯誤;故選C。2.(2021·浙江)某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示,電極A為非晶硅薄膜,充電時得電子成為Li嵌入該薄膜材料中;電極B為薄膜;集流體起導電作用。下列說法不正確的是A.充電時,集流體A與外接電源的負極相連B.放電時,外電路通過電子時,薄膜電解質(zhì)損失C.放電時,電極B為正極,反應可表示為D.電池總反應可表示為【答案】B【分析】由題中信息可知,該電池充電時得電子成為Li嵌入電極A中,可知電極A在充電時作陰極,故其在放電時作電池的負極,而電極B是電池的正極。【解析】A.由圖可知,集流體A與電極A相連,充電時電極A作陰極,故充電時集流體A與外接電源的負極相連,A說法正確;B.放電時,外電路通過amol電子時,內(nèi)電路中有amol通過LiPON薄膜電解質(zhì)從負極遷移到正極,但是LiPON薄膜電解質(zhì)沒有損失,B說法不正確;C.放電時,電極B為正極,發(fā)生還原反應,反應可表示為,C說法正確;D.電池放電時,嵌入在非晶硅薄膜中的鋰失去電子變成,正極上得到電子和變?yōu)椋孰姵乜偡磻杀硎緸?,D說法正確。綜上所述,相關說法不正確的是B,本題選B。3.(2021·全國高考真題)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可果用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的解離為和,并在直流電場作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是A.在上述電化學合成過程中只起電解質(zhì)的作用B.陽極上的反應式為:+2H++2e=+H2OC.制得乙醛酸,理論上外電路中遷移了電子D.雙極膜中間層中的在外電場作用下向鉛電極方向遷移【答案】D【分析】該裝置通電時,乙二酸被還原為乙醛酸,因此鉛電極為電解池陰極,石墨電極為電解池陽極,陽極上Br被氧化為Br2,Br2將乙二醛氧化為乙醛酸,雙極膜中間層的H+在直流電場作用下移向陰極,OH移向陽極?!窘馕觥緼.KBr在上述電化學合成過程中除作電解質(zhì)外,同時還是電解過程中陽極的反應物,生成的Br2為乙二醛制備乙醛酸的中間產(chǎn)物,故A錯誤;B.陽極上為Br失去電子生成Br2,Br2將乙二醛氧化為乙醛酸,故B錯誤;C.電解過程中陰陽極均生成乙醛酸,1mol乙二酸生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol,1mol乙二醛生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可知每生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為1mol,因此制得2mol乙醛酸時,理論上外電路中遷移了2mol電子,故C錯誤;D.由上述分析可知,雙極膜中間層的H+在外電場作用下移向陰極,即H+移向鉛電極,故D正確;綜上所述,說法正確的是D項,故答案為D。4.(2021·廣東高考真題)鈷()的合金材料廣泛應用于航空航天、機械制造等領域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是A.工作時,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大B.生成,Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C.移除兩交換膜后,石墨電極上發(fā)生的反應不變D.電解總反應:【答案】D【分析】由圖可知,該裝置為電解池,石墨電極為陽極,水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣和氫離子,電極反應式為2H2O4e=O2↑+4H+,Ⅰ室中陽離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù),放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動,鈷電極為陰極,鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成鈷,電極反應式為Co2++2e=Co,Ⅲ室中陰離子電荷數(shù)大于陽離子電荷數(shù),氯離子過陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動,電解的總反應的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。【解析】A.由分析可知,放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動,使Ⅱ室中氫離子濃度增大,溶液pH減小,故A錯誤;B.由分析可知,陰極生成1mol鈷,陽極有1mol水放電,則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g,故B錯誤;C.若移除離子交換膜,氯離子的放電能力強于水,氯離子會在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氯氣,則移除離子交換膜,石墨電極的電極反應會發(fā)生變化,故C錯誤;D.由分析可知,電解的總反應的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+,故D正確;故選D。5.(2021·廣東高考真題)火星大氣中含有大量,一種有參加反應的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極,碳納米管為正極,放電時A.負極上發(fā)生還原反應 B.在正極上得電子C.陽離子由正極移向負極 D.將電能轉(zhuǎn)化為化學能【答案】B【解析】根據(jù)題干信息可知,放電時總反應為4Na+3CO2=2Na2CO3+C。A.放電時負極上Na發(fā)生氧化反應失去電子生成Na+,故A錯誤;B.放電時正極為CO2得到電子生成C,故B正確;C.放電時陽離子移向還原電極,即陽離子由負極移向正極,故C錯誤;D.放電時裝置為原電池,能量轉(zhuǎn)化關系為化學能轉(zhuǎn)化為電能和化學能等,故D錯誤;綜上所述,符合題意的為B項,故答案為B。6.(2021·河北高考真題)K—O2電池結(jié)構(gòu)如圖,a和b為兩個電極,其中之一為單質(zhì)鉀片。關于該電池,下列說法錯誤的是A.隔膜允許K+通過,不允許O2通過B.放電時,電流由b電極沿導線流向a電極;充電時,b電極為陽極C.產(chǎn)生1Ah電量時,生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D.用此電池為鉛酸蓄電池充電,消耗3.9g鉀時,鉛酸蓄電池消耗0.9g水【答案】D【分析】由圖可知,a電極為原電池的負極,單質(zhì)鉀片失去電子發(fā)生氧化反應生成鉀離子,電極反應式為K—e=K+,b電極為正極,在鉀離子作用下,氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應生成超氧化鉀;據(jù)以上分析解答?!窘馕觥緼.金屬性強的金屬鉀易與氧氣反應,為防止鉀與氧氣反應,電池所選擇隔膜應允許通過,不允許通過,故A正確;B.由分析可知,放電時,a為負極,b為正極,電流由b電極沿導線流向a電極,充電時,b電極應與直流電源的正極相連,做電解池的為陽極,故B正確;C.由分析可知,生成1mol超氧化鉀時,消耗1mol氧氣,兩者的質(zhì)量比值為1mol×71g/mol:1mol×32g/mol≈2.22:1,故C正確;D.鉛酸蓄電池充電時的總反應方程式為2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4,反應消耗2mol水,轉(zhuǎn)移2mol電子,由得失電子數(shù)目守恒可知,耗鉀時,鉛酸蓄電池消耗水的質(zhì)量為×18g/mol=1.8g,故D錯誤;故選D。7.(2021·湖南高考真題)鋅溴液流電池是一種先進的水溶液電解質(zhì)電池,廣泛應用于再生能源儲能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅溴液流電池工作原理如圖所:下列說法錯誤的是A.放電時,N極為正極B.放電時,左側(cè)貯液器中的濃度不斷減小C.充電時,M極的電極反應式為D.隔膜允許陽離子通過,也允許陰離子通過【答案】B【分析】由圖可知,放電時,N電極為電池的正極,溴在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成溴離子,電極反應式為Br2+2e—=2Br—,M電極為負極,鋅失去電子發(fā)生氧化反應生成鋅離子,電極反應式為Zn—2e—=Zn2+,正極放電生成的溴離子通過離子交換膜進入左側(cè),同時鋅離子通過交換膜進入右側(cè),維持兩側(cè)溴化鋅溶液的濃度保持不變;充電時,M電極與直流電源的負極相連,做電解池的陰極,N電極與直流電源的正極相連,做陽極?!窘馕觥緼.由分析可知,放電時,N電極為電池的正極,故A正確;B.由分析可知,放電或充電時,左側(cè)儲液器和右側(cè)儲液器中溴化鋅的濃度維持不變,故B錯誤;C.由分析可知,充電時,M電極與直流電源的負極相連,做電解池的陰極,鋅離子在陰極上得到電子發(fā)生還原反應生成鋅,電極反應式為Zn2++2e—=Zn,故C正確;D.由分析可知,放電或充電時,交換膜允許鋅離子和溴離子通過,維持兩側(cè)溴化鋅溶液的濃度保持不變,故D正確;故選B。8.(2021·全國高考真題)沿海電廠采用海水為冷卻水,但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率,為解決這一問題,通常在管道口設置一對惰性電極(如圖所示),通入一定的電流。下列敘述錯誤的是A.陽極發(fā)生將海水中的氧化生成的反應B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的C.陰極生成的應及時通風稀釋安全地排入大氣D.陽極表面形成的等積垢需要定期清理【答案】D【分析】海水中除了水,還含有大量的Na+、Cl、Mg2+等,根據(jù)題干信息可知,裝置的原理是利用惰性電極電解海水,陽極區(qū)溶液中的Cl會優(yōu)先失電子生成Cl2,陰極區(qū)H2O優(yōu)先得電子生成H2和OH,結(jié)合海水成分及電解產(chǎn)物分析解答。【解析】A.根據(jù)分析可知,陽極區(qū)海水中的Cl會優(yōu)先失去電子生成Cl2,發(fā)生氧化反應,A正確;B.設置的裝置為電解池原理,根據(jù)分析知,陽極區(qū)生成的Cl2與陰極區(qū)生成的OH在管道中會發(fā)生反應生成NaCl、NaClO和H2O,其中NaClO具有強氧化性,可氧化滅殺附著的生物,B正確;C.因為H2是易燃性氣體,所以陽極區(qū)生成的H2需及時通風稀釋,安全地排入大氣,以排除安全隱患,C正確;D.陰極的電極反應式為:2H2O+2e=H2↑+2OH,會使海水中的Mg2+沉淀積垢,所以陰極表面會形成Mg(OH)2等積垢需定期清理,D錯誤。故選D。9.(2021·浙江高考真題)鎳鎘電池是二次電池,其工作原理示意圖如下(L為小燈泡,K1、K2為開關,a、b為直流電源的兩極)。下列說法不正確的是A.斷開K2、合上K1,鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式:化學能→電能B.斷開K1、合上K2,電極A為陰極,發(fā)生還原反應C.電極B發(fā)生氧化反應過程中,溶液中KOH濃度不變D.鎳鎘二次電池的總反應式:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2【答案】C【分析】根據(jù)圖示,電極A充電時為陰極,則放電時電極A為負極,負極上Cd失電子發(fā)生氧化反應生成Cd(OH)2,負極反應式為Cd2e+2OH=Cd(OH)2,電極B充電時為陽極,則放電時電極B為正極,正極上NiOOH得電子發(fā)生還原反應生成Ni(OH)2,正極反應式為2NiOOH+2e+2H2O=2Ni(OH)2+2OH,放電時總反應為Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2,據(jù)此分析作答?!窘馕觥緼.斷開K2、合上K1,為放電過程,鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式:化學能→電能,A正確;B.斷開K1、合上K2,為充電過程,電極A與直流電源的負極相連,電極A為陰極,發(fā)生還原反應,電極反應式為Cd(OH)2+2e=Cd+2OH,B正確;C.電極B發(fā)生氧化反應的電極反應式為2Ni(OH)22e+2OH=2NiOOH+2H2O,則電極A發(fā)生還原反應的電極反應式為Cd(OH)2+2e=Cd+2OH,此時為充電過程,總反應為Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O,溶液中KOH濃度減小,C錯誤;D.根據(jù)分析,放電時總反應為Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2,則鎳鎘二次電池總反應式為Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,D正確;答案選C。二、工業(yè)流程題10.(2021·山東高考真題)工業(yè)上以鉻鐵礦(FeCr2O4,含Al、Si氧化物等雜質(zhì))為主要原料制備紅礬鈉(Na2Cr2O7?2H2O)的工藝流程如圖?;卮鹣铝袉栴}:
(1)焙燒的目的是將FeCr2O4轉(zhuǎn)化為Na2CrO4并將Al、Si氧化物轉(zhuǎn)化為可溶性鈉鹽,焙燒時氣體與礦料逆流而行,目的是___。(2)礦物中相關元素可溶性組分物質(zhì)的量濃度c與pH的關系如圖所示。當溶液中可溶組分濃度c≤1.0×105mol?L1時,可認為已除盡。
中和時pH的理論范圍為___;酸化的目的是___;Fe元素在___(填操作單元的名稱)過程中除去。(3)蒸發(fā)結(jié)晶時,過度蒸發(fā)將導致___;冷卻結(jié)晶所得母液中,除Na2Cr2O7外,可在上述流程中循環(huán)利用的物質(zhì)還有____。(4)利用膜電解技術(裝置如圖所示),以Na2CrO4為主要原料制備Na2Cr2O7的總反應方程式為:4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。則Na2Cr2O7在___(填“陰”或“陽”)極室制得,電解時通過膜的離子主要為___?!敬鸢浮吭龃蠓磻锝佑|面積,提高化學反應速率使平衡正向移動,提高Na2Cr2O7的產(chǎn)率浸取所得溶液中含有大量Na2SO4?10H2OH2SO4陽Na+【分析】以鉻鐵礦(FeCr2O4,含Al、Si氧化物等雜質(zhì))為主要原料制備紅礬鈉(Na2Cr2O7?2H2O)過程中,向鉻鐵礦中加入純堿和O2進行焙燒,F(xiàn)eCr2O4轉(zhuǎn)化為Na2CrO4,F(xiàn)e(II)被O2氧化成Fe2O3,Al、Si氧化物轉(zhuǎn)化為NaAlO2、Na2SiO3,加入水進行“浸取”,F(xiàn)e2O3不溶于水,過濾后向溶液中加入H2SO4調(diào)節(jié)溶液pH使、轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除去,再向濾液中加入H2SO4,將Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7,將溶液蒸發(fā)結(jié)晶將Na2SO4除去,所得溶液冷卻結(jié)晶得到Na2Cr2O7?2H2O晶體,母液中還含有大量H2SO4。據(jù)此解答?!窘馕觥?1)焙燒時氣體與礦料逆流而行,目的是利用熱量使O2向上流動,增大固體與氣體的接觸面積,提高化學反應速率,故答案為:增大反應物接觸面積,提高化學反應速率。(2)中和時調(diào)節(jié)溶液pH目的是將、轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除去,由圖可知,當溶液pH≥4.5時,Al3+除盡,當溶液pH>9.3時,H2SiO3會再溶解生成,因此中和時pH的理論范圍為;將Al元素和Si元素除去后,溶液中Cr元素主要以和存在,溶液中存在平衡:,降低溶液pH,平衡正向移動,可提高Na2Cr2O7的產(chǎn)率;由上述分析可知,F(xiàn)e元素在“浸取”操作中除去,故答案為:;使平衡正向移動,提高Na2Cr2O7的產(chǎn)率;浸取。(3)蒸發(fā)結(jié)晶時,Na2SO4主要以Na2SO4?10H2O存在,Na2SO4?10H2O的溶解度隨溫度升高先增大后減小,若蒸發(fā)結(jié)晶時,過度蒸發(fā)將導致所得溶液中含有大量Na2SO4?10H2O;由上述分析可知,流程中循環(huán)利用的物質(zhì)除Na2Cr2O7外,還有H2SO4,故答案為:所得溶液中含有大量Na2SO4?10H2O;H2SO4。(4)由4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑可知,電解過程中實質(zhì)是電解水,陽極上水失去電子生成H+和O2,陰極上H+得到電子生成H2,由可知,在氫離子濃度較大的電極室中制得,即Na2Cr2O7在陽極室產(chǎn)生;電解過程中,陰極產(chǎn)生氫氧根離子,氫氧化鈉在陰極生成,所以為提高制備Na2Cr2O7的效率,Na+通過離子交換膜移向陰極,故答案為:陽;Na+。三、原理綜合題11.(2021·湖南高考真題)氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體,且安全、易儲運,可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。方法I:氨熱分解法制氫氣相關化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)化學鍵鍵能946436.0390.8一定溫度下,利用催化劑將分解為和?;卮鹣铝袉栴}:(1)反應_______;(2)已知該反應的,在下列哪些溫度下反應能自發(fā)進行?_______(填標號)A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃(3)某興趣小組對該反應進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下,將通入3L的密閉容器中進行反應(此時容器內(nèi)總壓為200kPa),各物質(zhì)的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。①若保持容器體積不變,時反應達到平衡,用的濃度變化表示時間內(nèi)的反應速率_______(用含的代數(shù)式表示)②時將容器體積迅速縮小至原來的一半并保持不變,圖中能正確表示壓縮后分壓變化趨勢的曲線是_______(用圖中a、b、c、d表示),理由是_______;③在該溫度下,反應的標準平衡常數(shù)_______。(已知:分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分數(shù),對于反應,,其中,、、、為各組分的平衡分壓)。方法Ⅱ:氨電解法制氫氣利用電解原理,將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣,其裝置如圖所示。(4)電解過程中的移動方向為_______(填“從左往右”或“從右往左”);(5)陽極的電極反應式為_______。KOH溶液KOH溶液【答案】+90.8CDb
開始體積減半,N2分壓變?yōu)樵瓉淼?倍,隨后由于加壓平衡逆向移動,N2分壓比原來2倍要小0.48從右往左2NH36e+6OH=N2+6H2O【解析】(1)根據(jù)反應熱=反應物的總鍵能生成物的總鍵能,2NH3(g)N2(g)+3H2(g),H=390.8kJmol1(946kJmol1+436.0kJmol1)=+90.8kJmol1,故答案為:+90.8;(2)若反應自發(fā)進行,則需HTS<0,T>==456.5K,即溫度應高于(456.5273)℃=183.5℃,CD符合,故答案為:CD;(3)①設t1時達到平衡,轉(zhuǎn)化的NH3的物質(zhì)的量為2x,列出三段式:根據(jù)同溫同壓下,混合氣體的物質(zhì)的量等于體積之比,=,解得x=0.02mol,(H2)==molL1min1,故答案為:;②t2時將容器體積壓縮到原來的一半,開始N2分壓變?yōu)樵瓉淼?倍,隨后由于加壓平衡逆向移動,N2分壓比原來2倍要小,故b曲線符合,故答案為:b;開始體積減半,N2分壓變?yōu)樵瓉淼?倍,隨后由于加壓平衡逆向移動,N2分壓比原來2倍要?。虎塾蓤D可知,平衡時,NH3、N2、H2的分壓分別為120kPa、40kPa、120kPa,反應的標準平衡常數(shù)==0.48,故答案為:0.48;(4)由圖可知,通NH3的一極氮元素化合價升高,發(fā)生氧化反應,為電解池的陽極,則另一電極為陰極,電解過程中OH移向陽極,則從右往左移動,故答案為:從右往左;(5)陽極NH3失電子發(fā)生氧化反應生成N2,結(jié)合堿性條件,電極反應式為:2NH36e+6OH=N2+6H2O,故答案為:2NH36e+6OH=N2+6H2O。2021年化學高考模擬題1.(2021·九龍坡區(qū)·重慶市育才中學高三三模)空氣污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收,生成HNO2、,再利用電解法將上述吸收液中的HNO2轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì),同時生成Ce4+,其原理如圖所示。下列說法正確的是A.H+由右室進入左室B.Ce4+從電解槽的c口流出,且可循環(huán)使用C.若用甲烷燃料電池作為電源,當消耗33.6L甲烷時,理論上可轉(zhuǎn)化2molHNO2D.陰極的電極反應式:2HNO2+6H++6e=N2↑+4H2O【答案】D【分析】空氣污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收,生成HNO2、,再利用電解法將上述吸收液中的HNO2轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì),同時生成Ce4+,電解過程中鈰離子在陽極失電子被氧化生成Ce4+,HNO2在陰極得到電子變化為氮氣,據(jù)此分析解答?!窘馕觥緼.電解池中陽離子移向陰極,質(zhì)子交換膜是允許氫離子通過,H+由左室進入右室,故A錯誤;B.電解過程中鈰離子在陽極失電子被氧化生成Ce4+,Ce4+從電解槽的a口流出,且可循環(huán)使用,故B錯誤;C.甲烷燃料電池中,在堿性溶液中,甲烷燃料電池的負極反應式為CH48e+10OH═+7H2O,故每有1mol甲烷反應,轉(zhuǎn)移電子8mol,陰極的電極反應式:2HNO2+6H++6e═N2↑+4H2O,3CH4~8HNO2~24e,當消耗標準狀況下33.6L甲烷時,其物質(zhì)的量==1.5mol,理論上可轉(zhuǎn)化HNO24mol,故C錯誤;D.HNO2在陰極上得到電子還原為氮氣,電極反應式為2HNO2+6H++6e═N2↑+4H2O,故D正確;故選D。2.(2021·南岸區(qū)·重慶第二外國語學校高三三模)在日常生活中,我們經(jīng)常看到鐵制品生銹、鋁制品表面出現(xiàn)白斑等眾多的金屬腐蝕現(xiàn)象??梢酝ㄟ^下列裝置所示實驗進行探究。下列說法正確的是A.按圖Ⅰ裝置實驗,為了更快更清晰地觀察到液柱上升,采用下列方法:用酒精燈加熱左邊的具支試管B.圖Ⅲ裝置的總反應為4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,生成的Al(OH)3進一步脫水形成白斑C.圖Ⅱ是圖Ⅰ所示裝置的原理示意圖,圖Ⅱ的正極材料是鐵D.鋁制品表面出現(xiàn)白斑可以通過圖Ⅲ裝置進行探究,Cl由活性炭區(qū)向鋁箔表面區(qū)遷移,并在鋁箔上發(fā)生電極反應:2Cl2e=Cl2↑【答案】B【解析】A.具支試管內(nèi)氣體受熱壓強增大,部分氣體溢出,冷卻后,氣體壓強減小,不能更快更清晰地觀察到液柱上升,A錯誤;B.正極與負極反應式相加得到圖Ⅲ裝置的總反應為4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,生成的Al(OH)3進一步脫水形成白斑,B正確;C.負極材料為鐵,正極為碳棒,C錯誤;D.鋁箔為負極,反應式為:4Al12e=4Al3+,碳棒為正極,反應式為:3O2+12e+6H2O=12OH,D錯誤;答案選B。3.(2021·重慶市第十一中學校高三二模)我國科學家研發(fā)了一種KCO2二次電池,電池總反應為:4KSn+3CO22K2CO3+C+4Sn。下列說法錯誤的是A.充電時,a電極為陰極B.充電時,電路中每轉(zhuǎn)移1mole,b電極質(zhì)量減少12gC.放電時,電子由a極經(jīng)過外電路流向b極D.放電時,a電極發(fā)生的電極反應為:KSne=K++Sn【答案】B【分析】根據(jù)電池總反應可知放電時K被氧化,CO2被還原,所以放電時K為負極,反應式為KSne=K++Sn,b為正極吸收CO2,反應式為3CO2+4e═2CO+C;充電時a為陰極,b為陽極釋放CO2,據(jù)此分析解答。【解析】A.充電時,K+移向a極,則a電極為陰極,故A正確;
B.充電時,b為陽極,電極反應式為:C+2CO4e=3CO2,每轉(zhuǎn)移4mole,b電極消耗12gC,則轉(zhuǎn)移1mole,b電極質(zhì)量減少3g,故B錯誤;
C.放電時,a為負極,b為正極,電子由負極流向正極,則電子由a極經(jīng)過外電路流向b極,故C正確;
D.放電時K被氧化,a為負極,電極發(fā)生的電極反應為:KSne=K++Sn,故D正確;
故選:B。4.(2021·青海西寧市·高三二模)一種電池裝置如圖所示,它能溶解輝銅礦石(主要成分是Cu2S)制得硫酸銅。下列說法正確的是A.M極為正極B.X交換膜為陽離子交換膜C.M極上的電極反應式為Cu2S10e+4H2O=2Cu2++8H++D.外電路上每通過2mol電子,左室溶液增重32g【答案】C【解析】A.電池工作時,M極:Cu2SCuSO4,失電子為負極,則N極為正極,A項錯誤;B.M極上的電極反應式為Cu2S10e+4H2O=2Cu2++8H++,因為M極產(chǎn)生的Cu2+與的物質(zhì)的量比為2:1,故右室中需通過X交換膜進人左室,則X交換膜是陰離子交換膜,B項錯誤;C.M極上的電極反應式為Cu2S10e+4H2O=2Cu2++8H++,C項正確;D.因為外電路上每通過2
mol電子,左室溶液中除了有0.2
molCu2S溶解,還有右室中的通過X交換膜進入左室,故增重超過32
g,D項錯誤;答案選C。5.(2021·青海高三三模)生物電化學系統(tǒng)還原CO2是另一種產(chǎn)生甲烷的方法,裝置如圖所示,下列說法正確的是A.電極A為陰極B.此交換膜為陰離子交換膜C.電極A中消耗1molCH3COO時,產(chǎn)生8molH+D.電極B電極反應式為:CO2+8H++8e=CH4+2H2O【答案】D【分析】電極A為陽極,電極方程式:CH3COO+2H2O8e=2CO2+7H+,電極B為陰極,電極B電極反應式為:CO2+8H++8e=CH4+2H2O,由此解答?!窘馕觥緼.二氧化碳中碳化合價降低變?yōu)榧淄?,在電解池陰極上發(fā)生反應,電極B為陰極,電極A為陽極,故A錯誤;B.電極A上產(chǎn)生的氫離子向電極B移動,此交換膜為陽離子交換膜,故B錯誤;C.由電極方程式:CH3COO+2H2O8e=2CO2+7H+,電極A中消耗1molCH3COO時,產(chǎn)生7molH+,故C錯誤;D.碳由+4價降為4價,電極B電極反應式為:CO2+8H++8e=CH4+2H2O,故D正確;故選D。6.(2021·安徽高三一模)普通電解水制氫氣和氧氣的缺點是溫度高,能耗大。鈰—釩液流電池在充電狀態(tài)下產(chǎn)生的Ce4+和V2+離子可在低溫催化條件下用于制備氫氣和氧氣,該裝置示意圖如圖。下列說法錯誤的是A.在催化劑作用下有利于降低分解水制氫的能耗B.鈰—釩液流電池在充電狀態(tài)下總反應為:Ce3++V3+Ce4++V2+C.工作時,H+通過質(zhì)子交換膜由a往b移動D.制氧氣的離子方程式為:4Ce4++4OH4Ce3++O2↑+2H2O【答案】D【解析】A.催化劑能夠改變反應途徑降低反應的活化能,因而能夠降低分解水制氫能耗,A正確;B.由題干可知:充電狀態(tài)下可產(chǎn)生Ce4+、V2+,因而根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒,可得反應方程式為:Ce3++V3+Ce4++V2+,B正確;C.由圖可知:在裝置的右側(cè)產(chǎn)生H2,因此H+會通過離子交換膜由a往b移動,C正確;D.裝置中含有質(zhì)子交換膜,因此有H+參加反應,制備O2的反應方程式中不能有OH,D錯誤;故合理選項是D。7.(2021·浙江高三其他模擬)利用如圖所示裝置可以除去尾氣中的H2S,其中電化學膜的主要材料是碳和熔融的碳酸鹽。下列說法錯誤的是A.經(jīng)過處理所得的凈化氣可以直接排放B.a(chǎn)電極為陰極,發(fā)生還原反應C.b電極通入N2的目的是將生成的S2從電極表面及時帶出D.由凈化氣中CO2含量明顯增加可知,尾氣處理過程中電化學膜有損耗,需定期更換【答案】A【解析】A.根據(jù)圖示可知:在a電極上H2S得到電子變?yōu)镠2,隨凈化后的空氣逸出,由于H2是可燃性氣體,直接排放可能會造成爆炸等事故的發(fā)生,因此要經(jīng)處理后再排放,A錯誤;B.在a電極上H2S得到電子被還原為H2,所以a電極為陰極,發(fā)生還原反應,B正確;C.b電極為陽極,S2失去電子發(fā)生氧化反應變?yōu)镾2,通入N2的目的是將生成的S2從電極表面及時帶出,防止其在電極上附著,C正確;D.凈化氣中CO2含量明顯增加,不是電化學膜中的碳被氧化,而是H2S是酸性氣體,與電化學膜中的碳酸鹽反應產(chǎn)生的,因此電化學膜有損耗,需定期更換,D正確;故合理選項是A。8.(2021·江西撫州市·臨川一中)濃度差電池是指電池內(nèi)物質(zhì)變化僅是由一物質(zhì)由高濃度變成低濃度且過程伴隨著吉布斯自由能轉(zhuǎn)變成電能的一類電池。如圖所示的濃度差電池示意圖,下列有關說法正確的是A.a(chǎn)極為原電池的負極B.c為Cu2+交換膜C.電流計為0時,兩極的CuSO4濃度相等D.轉(zhuǎn)移1mol電子時,右池增重48g【答案】C【分析】左側(cè)硫酸銅溶液濃度大,所以左側(cè)發(fā)生Cu2++2e=Cu,發(fā)生還原反應為正極,右側(cè)硫酸銅溶液濃度小,所以右側(cè)發(fā)生Cu2e=Cu2+,發(fā)生氧化反應為負極?!窘馕觥緼.根據(jù)分析可知a極為原電池正極,A錯誤;B.左側(cè)消耗Cu2+,右側(cè)生成Cu2+,為了平衡電荷,左側(cè)的SO需遷移到右側(cè),所以c為陰離子交換膜,B錯誤;C.根據(jù)濃度差電池的定義可知當兩室硫酸銅溶液濃度相等時,將不再產(chǎn)生電流,C正確;D.轉(zhuǎn)移1mol電子時,右池生成0.5molCu2+,左側(cè)遷移到右側(cè)0.5molSO,所以右池增重即0.5molCuSO4的質(zhì)量,為0.5mol×160g/mol=80g,D錯誤;綜上所述答案為C。9.(2021·安徽安慶一中高三三模)甲池是一種常見的氫氧燃料電池,如下圖所示。一段時間乙池內(nèi),D中進入10mol混合氣體其中苯的物質(zhì)的量分數(shù)為20%(雜質(zhì)不參與反應),C出來的氣體中含苯的物質(zhì)的量分數(shù)為10%的混合氣體(不含H2,該條件下苯、環(huán)己烷都為氣態(tài)),下列說法不正確的是A.甲池中A處通入O2,E處有O2放出,且體積一樣(標況下測定)B.甲池中H+由G極移向F極,乙池中H+由多孔惰性電極移向惰性電極C.乙池中惰性電極上發(fā)生:+6H++6e=D.導線中共傳導12mol電子【答案】D【分析】由題意和圖示,甲為氫氧燃料電池,乙為電解質(zhì),根據(jù)乙池中,惰性電極處苯被還原為環(huán)己烷,故惰性電極發(fā)生還原反應為陰極,多孔性惰性電極為陽極,則G電極與陰極相連,為原電池負極,F(xiàn)為正極,故甲池中F為正極,A處通入氧氣,G為負極,B處通入氫氣?!窘馕觥緼.由分析,A處通入O2,E處為電解池陽極產(chǎn)物,陽極是水放電生成氫氣和H+,由于電子轉(zhuǎn)移守恒,故兩處的氧氣的物質(zhì)的量相同,體積相同,A正確;B.原電池中陽離子向正極移動,F(xiàn)極為正極,故甲池中H+由G極移向F極,電解池中,陽離子向陰極移動,惰性電極為陰極,故乙池中H+由多孔惰性電極移向惰性電極,B正確;C.乙池中,惰性電極處苯得到電子,被還原為環(huán)己烷,電極方程式為:+6H++6e=,C正確;D.10mol含20%苯的混合氣體,經(jīng)過電解生成10mol含苯10%的混合氣體,則被還原分苯的物質(zhì)的量為10mol(20%10%)=1mol,由電極方程式得轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6mol,D錯誤;故選D。10.(2021·河南新鄉(xiāng)市·新鄉(xiāng)縣一中高三其他模擬)某課外小組同學為探究氨氮廢水的處理方法,以0.005mol/L(NH4)2SO4溶液模擬氨氮廢水,設計了以下實驗實驗步驟實驗現(xiàn)象1.如圖裝置進行電解一段時間后,檢測陽極附近溶液中氨氮濃度并未顯著變化2.在氨氮廢水中加入NaCl溶液,進行電解陽極產(chǎn)生使?jié)駶櫽猩紬l褪色的氣體,一段時間后,氨氮檢測濃度明顯降低有關敘述正確的是A.實驗1由于氨氮濃度未顯著變化,裝置未發(fā)生電解反應B.實驗2中的氨氮濃度降低是由于生成的氯氣氧化了NHC.氨氮濃度降低時溶液酸性減弱D.濕潤有色布條褪色是由于Cl2的漂白性【答案】B【解析】A.實驗1雖然氨氮濃度未顯著變化,但有電解質(zhì)溶液,所以電解了水,A錯誤;B.實驗2陽極產(chǎn)生使有色布條褪色的氣體,為氯氣,同時測得氨氮濃度降低,說明氯氣和NH發(fā)生了反應,B正確;C.電解生成氯氣的同時陰極H+放電,而氯氣與NH反應生成H+,2NH+3Cl2=N2+6Cl+8H+,消耗3mol氯氣,生成8mol氫離子,而生成3mol氯氣的同時有3mol氫氣生成,即同時消耗了6molH+,最終還能剩余2mol氫離子,溶液酸性增強,C錯誤;D.濕潤有色布條褪色是由于Cl2與水生成HClO的漂白性,氯氣并沒有漂白性,D錯誤;綜上所述答案為B。11.(2021·安徽高三其他模擬)某科研小組設計了一種新型雙微生物燃料電池裝置,如圖所示。在a極將生活污水中的有機物(以C6H12O6為例)轉(zhuǎn)化為CO2,b極將酸性工業(yè)廢水中的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N2。下列說法不正確的是A.a(chǎn)電極反應式為:C6H12O624e+6H2O=6CO2↑+24H+B.若b極產(chǎn)生了4.48L(已換算為標準狀況)的氣體,則穿過質(zhì)子交換膜進入左室的H+數(shù)目為2NAC.電池工作時,電流由b極經(jīng)負載流向a極,再經(jīng)兩電解質(zhì)溶液回到b極D.若用該電池對鉛蓄電池進行充電,b極接PbO2極【答案】B【分析】a電極上C6H12O6被氧化為CO2,發(fā)生氧化反應,所以為負極;b電極上NO被還原為N2,發(fā)生還原反應,所以為正極?!窘馕觥緼.a(chǎn)電極上C6H12O6被氧化為CO2,電解質(zhì)溶液顯酸性,所以電極反應為C6H12O624e+6H2O=6CO2↑+24H+,A正確;B.標況下4.48L氮氣為0.2mol,b電極反應為2NO+10e+12H+=N2↑+6H2O,所以轉(zhuǎn)移2mol電子,有2NA個H+向正極區(qū)移動,即向右側(cè)移動,B錯誤;C.電池工作時,電流由正極經(jīng)負載流向負極,再經(jīng)兩電解質(zhì)溶液回到b極,C正確;D.鉛蓄電池放電時PbO2被還原為正極,則充電時為陽極,需與外接電源的正極相連,所以b極接PbO2極,D正確;綜上所述答案為B。12.(2021·吉林長春市·東北師大附中高三其他模擬)近日,上海交通大學周保學教授等人提出了一種如下圖所示的光電催化體系,該體系利用雙極膜既能將SO2轉(zhuǎn)化為SO所釋放的化學能用于驅(qū)動陰極H2O2的高效生成,也可以實現(xiàn)煙氣脫SO2.則下列說法錯誤的是A.陰極反應為:2H++O2+2e=H2O2B.電解液中有2個離子交換膜,膜b為陽離子交換膜,膜a為陰離子交換膜C.隨著反應的進行,陽極區(qū)pH降低D.每生成1molSO,伴隨著1molH2O2的生成【答案】B【分析】根據(jù)裝置知道,左側(cè)電極為二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子的過程,S元素化合價升高,失電子,做陽極,則直流電源的左側(cè)是正極,右側(cè)是陰極,為氧氣得電子的還原反應轉(zhuǎn)化為過氧化氫的過程。【解析】A.右側(cè)是陰極,為氧氣得電子的還原反應轉(zhuǎn)化為過氧化氫的過程,陰極反應為:2H++O2+2e=H2O2,故A正確;B.根據(jù)裝置知道,氫氧根離子靠近陽極的交換膜進入陽極參加反應,應該為陰離子交換膜;氫離子通過靠近陰極的交換膜進入陰極參加反應,應該為陽離子交換膜,故B錯誤;C.根據(jù)裝置知道,左側(cè)電極為二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子的過程,氫氧根離子被消耗,堿性減弱,pH降低,故C正確;D.二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子,每生成1mol硫酸根離子,伴隨2mol電子轉(zhuǎn)移,根據(jù)電子守恒,得到的過氧化氫是1mol,故D正確;故選B。13.(2021·阜新市第二高級中學高三其他模擬)科學家利用電化學裝置實現(xiàn)了CH4和CO2的耦合轉(zhuǎn)化,原理如圖。下列說法錯誤的是A.電極A的電極反應式為:CO2+2e=CO+O2B.該裝置工作時,固體電解質(zhì)中O2向電極A移動C.若一定條件下生成的乙烯和乙烷的體積比為3:1,則消耗的CH4和CO2的體積比為8:7D.電催化CO2被還原為CO可以改善溫室效應,提供工業(yè)原料【答案】B【解析】A.根據(jù)圖示可知:在陰極(A電極)反應式為:CO2+2e=CO+O2,A正確;B.該裝置工作時,固體電解質(zhì)中陰離子O2向正電荷較多的陽極B電極定向移動,B錯誤;C.陽極乙烯和乙烷的體積比為3:1,則B電極反應式為:8CH4+7O214e=3C2H4+C2H6+7H2O,結(jié)合陰極電極反應式,可得總反應為8CH4+7CO2=3C2H4+C2H6+CO+7H2O。可見反應時消耗的相同外界條件下CH4和CO2的體積比為8:7,C正確;D.電催化CO2被還原為CO,能夠降低空氣中CO2的濃度,因此可有效改善溫室效應,轉(zhuǎn)化的CO可作為化工原料,D正確;故合理選項是B。14.(2021·黑龍江哈爾濱市·哈爾濱三中高三其他模擬)中國科學院大連化物所的研究團隊創(chuàng)新性提出鋅碘單液流電池的概念,實現(xiàn)鋅碘單液流中電解液的利用率近100%,其原理如圖所示。下列說法正確的是A.放電時A電極反應式為:Zn2++2e=ZnB.放電時電解質(zhì)儲罐中離子總濃度減小C.M為陰離子交換膜,N為陽離子交換膜D.充電時A極增重65g,C區(qū)增加離子數(shù)為2NA【答案】C【解析】A.放電時A電極是負極,A極反應式為:Zn2e=Zn2+,故A錯誤;B.放電時,A區(qū)發(fā)生反應Zn2e=Zn2+,C區(qū)Cl進入A區(qū),所以電解質(zhì)儲罐中離子總濃度增大,故B錯誤;C.放電時,C區(qū)Cl進入A區(qū)、K+進入B區(qū),所以M為陰離子交換膜,N為陽離子交換膜,故C正確;D.充電時A極增重65g,A區(qū)發(fā)生反應Zn2++2e=Zn,電路中轉(zhuǎn)移2mol電子,根據(jù)電荷守恒,2molCl自A區(qū)進入C區(qū),2molK+自B區(qū)進入C區(qū),C區(qū)增加離子數(shù)為4NA,故D錯誤;選C。15.(2021·天津高三一模)微生物電化學產(chǎn)甲烷法是將電化學法和生物還原法有機結(jié)合,裝置如圖所示(左側(cè)CH3COO轉(zhuǎn)化為CO2和H+,右側(cè)CO2和H+轉(zhuǎn)化為CH4)。有關說法正確的是A.電源a為負極B.該技術能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的戰(zhàn)略愿景C.外電路中每通過lmole與a相連的電極將產(chǎn)生2.8LCO2D.b電極的反應為:CO2+8e+8H+=CH4+2H2O【答案】D【分析】電解池中,與電源正極相連的電極是陽極,陽極上失去電子發(fā)生氧化反應,左側(cè)電極上CH3COO轉(zhuǎn)化為CO2和H+,發(fā)生氧化反應,左側(cè)為陽極,與電源負極相連的電極是陰極,陰極上氧化劑得到電子發(fā)生還原反應,右側(cè)CO2和H+轉(zhuǎn)化為CH4;為還原反應,右側(cè)為陰極;【解析】A.據(jù)分析,左側(cè)電極為陽極,則電源a為正極,A錯誤;B.電化學反應時,電極上電子數(shù)守恒,則有左側(cè),右側(cè)有,二氧化碳不能零排放,B錯誤;C.不知道氣體是否處于標準狀況,則難以計算與a相連的電極將產(chǎn)生的CO2的體積,C錯誤;D.右側(cè)為陰極區(qū),b電極上發(fā)生還原反應,結(jié)合圖示信息可知,電極反應為:CO2+8e+8H+=CH4+2H2O,D正確;答案選D。16.(2021·廣西南寧市·南寧三中高三三模)2019年諾貝爾化學獎頒給在鋰離子電池發(fā)展方面作出突出貢獻的三位科學家。下面是最近研發(fā)的CaLiFePO4可充電電池的工作示意圖,鋰離子導體膜只允許Li+通過,電池反應為:xCa2++2LiFePO4xCa+2Li1xFePO4+2xLi+下列說法錯誤的是A.放電時,負極反應為:LiFePO4xe=2Li1xFePO4+xLi+B.充電時,Li1xFePO/LiFePO4電極發(fā)生Li+脫嵌,放電時發(fā)生Li+嵌入C.充電時,當轉(zhuǎn)移0.2mol電子時,理論上左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減輕2.6gD.LiPF6LiAsF6為非水電解質(zhì),其與Li2SO4溶液的主要作用都是傳遞離子【答案】A【分析】由總反應式可知,放電時為原電池反應,Ca化合價升高被氧化為負極,電極反應式為Ca2e=Ca2+,Li1xFePO4被還原,為原電池正極反應,電極反應式為Li1xFePO4+xLi++e=LiFePO4,充電是電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程,陽極反應和原電池正極相反,陰極反應和原電池負極相反,以此解答該題?!窘馕觥緼.放電時,負極反應為:Ca2e=Ca2+,使左室中正電荷數(shù)目增多,鋰離子導體膜只允許Li+通過,使LiPF6LiAsF6電解質(zhì)中的Li+通過鋰離子導體膜移入右室,正極反應為:Li1xFePO4+xLi++xe==LiFePO4,電極發(fā)生Li+嵌入,A錯誤:B.充電時,陽極發(fā)生:LiFePO4xe=xLi++Li1xFePO4,電極發(fā)生Li+脫嵌,陰極發(fā)生:Ca2++2e=Ca,轉(zhuǎn)移0.2mol電子時,有0.2molLi+從右室通過鋰高子導體膜移入左室,左室電解質(zhì)中有0.1molCa2+得電子生成Ca沉積在鈣電極上,故左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減輕40×0.1g7×0.2g=2.6g,B正確:C.由B選項分析,可知當轉(zhuǎn)移0.2mol電子時,理論上左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減輕2.6g,C正確;D.鈣與水能夠劇烈反應,所以,左室中的LiPF6LiAsF電解質(zhì)一定為非水電解質(zhì),Li2SO4溶液為右室中的電解質(zhì)溶液,它們的主要作用都是傳遞離子,形成電流,構(gòu)成閉合回路,D正確。故選:A。17.(【一飛沖天】8.寶坻一中三模)我國化學工作者提出一種利用有機電極(PTO/HQ)和無機電極(MnO2/石墨氈),在酸性環(huán)境中可充電的電池其放電時的工作原理如圖所示:下列說法錯誤的是A.放電時,MnO2/石墨氈為正極,發(fā)生還原反應B.充電時,有機電極和外接電源的負極相連C.放電時,MnO2/石墨氈電極的電極反應式為MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2OD.充電時,有機電極的電極反應式為PTO+4e+4H2O=HQ+4OH【答案】D【解析】A.從工作原理圖可知,MnO2生成Mn2+,得到了電子,則MnO2/石墨氈為電源正極,發(fā)生還原反應,故A正確;B.充電時,有機電極得到電子,PTO得到電子和H+生成HQ結(jié)構(gòu),則有機電極和外接電源的負極相連,故B正確;C.放電時,MnO2/石墨氈電極為電源正極,MnO2的電子被還原成Mn2+,則其電極反應式為MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2O,故C正確;D.充電時,有機電極的電極反應式為PTO+4e+4H+=HQ,故D錯誤;本題答案D。18.(2021·廣東佛山市·石門中學高三其他模擬)全釩液流電池的放電原理為VO+V2++2H+=VO2++V3++H2O,該電池續(xù)航能力強,充電時間短。用太陽能電池給全釩液流電池充電的裝置示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是A.太陽能電池放電時,化學能轉(zhuǎn)化為電能B.電極M上的電勢低于電極N上的電勢C.交換膜可選用質(zhì)子交換膜D.全釩液流電池放電時,正極的電極反應式為VO+2H++e=VO2++H2O【答案】A【解析】A.太陽能電池放電時存在光能轉(zhuǎn)化為電能,故A錯誤;B.由圖知,M為陰極,N為陽極,則電極M上的電勢低于電極N上的電勢,故B正確;C.由放電總反應知,陽極反應式為VO2++H2Oe=+2H+,陰極反應式為V3++e=V2+,則交換膜適合選擇質(zhì)子交換膜,故C正確;D.全釩液流電池放電時,正極得電子,反應式為+2H++e=VO2++H2O,故D正確;故選A。19.(2021·廣東佛山市·石門中學高三其他模擬)研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖所示,兩電極區(qū)間用允許K+、H+通過的離子交換膜隔開,下列說法錯誤的是A.該燃料電池的總反應方程式為:HCOOH+Fe3+=CO2↑+H2OB.放電過程中,K+向右移動C.放電過程中需要補充的物質(zhì)A為H2SO4D.電池負極電極反應式為:HCOO+2OH2e=+H2O【答案】A【解析】A.該裝置是燃料電池,因此總方程式為2HCOOH+O2+2OH=2+2H2O,選項A錯誤;B.根據(jù)圖示,該燃料電池加入HCOOH的一端為負極,通入O2的一端為正極,因此放電時K+向正極移動,即向右移動,選項B正確;C.在正極一端發(fā)生的反應為O2+4Fe2++4H+=4Fe3++2H2O,需要消耗H+,且排出K2SO4,可推出需要補充的物質(zhì)A為H2SO4,選項C正確;D.根據(jù)圖示,負極的電極反應式為:HCOO+2OH2e=+H2O,選項D正確。答案選A。20.(2021·天津高三一模)近日,南開大學陳軍院士團隊以KSn合金為負極,以含羧基多壁碳納米管(MWCNTs—COOH)為正極催化劑構(gòu)建了可充電K—CO2電池(如圖所示),電池反應為4KSn+3CO22K2CO3+C+4Sn,其中生成的K2CO3附著在正極上。該成果對改善環(huán)境和緩解能源問題具有巨大潛力。下列說法正確的是A.放電時,電子由KSn合金經(jīng)酯基電解質(zhì)流向MWCNTs—COOHB.電池每吸收22.4LCO2,電路中轉(zhuǎn)移4moleC.充電時,陽極電極反應式為:C4e+2K2CO3=3CO2↑+4K+D.為了更好的吸收溫室氣體CO2,可用適當濃度的KOH溶液代替酯基電解質(zhì)【答案】C【解析】A.放電時,KSn合金作負極,MWCNTsCOOH作正極,在內(nèi)電路中電流由負極流向正極,選項A錯誤;B.氣體未指明狀況,無法根據(jù)體積確定其物質(zhì)的量,選項B錯誤;C.充電時,陽極發(fā)生氧化反應,電極反應為C4e+2K2CO3=3CO2↑+4K+,選項C正確;D.若用KOH溶液代替酯基電解質(zhì),則KOH會與正極上的MWCNTsCOOH發(fā)生反應,因此不能使用KOH溶液代替酯基電解質(zhì),選項D錯誤;答案選C。21.(2021·天津高三一模)鋅電池具有價格便宜、比能量大、可充電等優(yōu)點。一種新型鋅電池的工作原理如圖所示(凝膠中允許離子生成或遷移)。下列說法正確的是A.放電過程中,向a極遷移B.充電過程中,b電極反應為:Zn2++2e=ZnC.充電時,a電極與電源正極相連D.放電過程中,轉(zhuǎn)移0.4mole時,a電極消耗0.4molH+【答案】C【解析】A.放電過程中,a為正極,b極為負極,溶液中陽離子移向正極,陰離子移向負極,所以放電過程中,向b極遷移,A項錯誤;B.充電過程中b電極得到電子發(fā)生還原反應,由于在堿性環(huán)境中Zn以形式存在,則充電過程中,b電極應為:+2e=Zn+4OH,B項錯誤;C.由圖示可知,充電時,a電極失電子發(fā)生氧化反應,即a電極與電源正極相連,C項正確;D.放電過程中b電極為負極,其電極反應式為Zn+4OH2e=,a極為正極,則其電極反應式為,MnO2+4H++2e=Mn2++2H2O,所以放電過程中,轉(zhuǎn)移0.4mole時,a電極消耗0.8molH+,D項錯誤;答案選C。22.(2021·遼寧高三其他模擬)某實驗室設計了如圖裝置制備。雙極膜是陰、陽復合膜,層間的解離成和并分別通過陰、陽膜定向移動。下列說法錯誤的是A.為負極B.石墨電極反應式為C.雙極膜中產(chǎn)生的移向Pt電極D.每消耗時雙極膜中消耗【答案】D【解析】A.Pt電極一側(cè)NH3生成N2H4,發(fā)生了失電子的氧化反應,所以為負極,故A正確;B.雙極膜中的移向正極,得電子發(fā)生還原反應,故B正確;C.陰離子移向負極,故C正確;D.沒有說明氣體的存在狀況,無法計算物質(zhì)的量,故D錯誤;故選D。23.(2021·四川德陽市·高三二模)鋅鈰液流二次電池,放電工作原理如圖所示。下列說法正確的是A.充電時,b極發(fā)生還原反應B.放電時,溶液中離子由b極向a電極方向移動C.放電時,電池的總離子反應方程式為Zn+2Ce4+=Zn2++2Ce3+D.充電時,當a極增重3.25g時,通過交換膜的離子為0.05mol【答案】C【分析】根據(jù)圖示,充電時a極得電子,發(fā)生還原反應,b極失電子,發(fā)生氧化反應;放電時,a極為負極,失電子,發(fā)生氧化反應,b極為正極,得電子,發(fā)生還原反應;【解析】A.充電時,b極失電子,為陽極,發(fā)生氧化反應,A錯誤;B.放電時,a極失電子,b極得電子,為平衡電荷,氫離子由質(zhì)子交換膜從a到b,故溶液中離子由a電極向b電極方向移動,B錯誤;C.根據(jù)分析可知a電極Zn被氧化成Zn2+,為負極,b電極Ce4+被還原成Ce3+,為正極,故電池的總離子反應方程式為Zn+2Ce4+=Zn2++2Ce3+,C正確;D.充電時,a電極發(fā)生反應Zn2++2e=Zn,增重3.25g,即生成0.05molZn,轉(zhuǎn)移電子為0.1mol,交換膜為質(zhì)子交換膜,只允許氫離子通過,所以有0.1molH+通過交換膜以平衡電荷,D錯誤;答案選C。24.(2021·廣東廣州市·華南師大附中高三三模)中科院研制出了雙碳雙離子電池,以石墨(Cn)和中間相炭微粒球(MCMB)為電極,電解質(zhì)溶液為含有KPF6的有機溶液,其充電示意圖如下。下列說法錯誤的是A.固態(tài)KPF6為離子晶體B.放電時MCMB電極為負極C.充電時,若正極增重39g,則負極增重145gD.充電時,陽極發(fā)生反應為Cn+xPF6--xe=Cn(PF6)x【答案】C【解析】A.由圖可知,固態(tài)KPF6能電離生成PF和K+,則固態(tài)KPF6為離子晶體,故A正確;B.根據(jù)放電時離子的移動方向可知充電時石墨電極為陽極、MCMB電極為陰極,則放電時石墨電極為正極、MCMB電極為負極,故B正確;C.充電時,PF移向陽極、K+移向陰極,二者所帶電荷數(shù)值相等,則移向陽極的PF和移向陰極的K+數(shù)目相等,即n(PF)=n(K+)=39g÷39g/mol=1mol,n(PF)=nM=1mol×145g/mol=145g,即充電時,若負極增重39g,則正極增重145g,故C錯誤;D.充電時,陽極發(fā)生失去電子的氧化反應,即反應為Cn+xPF6--xe=Cn(PF6)x,故D正確;故選C。25.(2021·四川達州市·高三二模)磷酸鐵鋰鋰離子電池是目前電動汽車動力電池的主要材料,其特點是放電容量大,價格低廉,無毒性。放電時的反應為:xFePO4+(1x)LiFePO4+LixC6=C6+LiFePO4。放電時工作原理如圖所示。下列敘述正確的是A.充電時,Li+通過隔膜向左移動B.放電時,銅箔所在電極是負極C.充電時,陽極反應式為:LiFePO4+xe=xFePO4+(1x)LiFePO4+xLi+D.放電時電子由正極經(jīng)導線、用電器、導線到負極【答案】A【分析】根據(jù)放電時原電池的總反應方程式和工作原理圖,左側(cè)鋁箔上LixC6發(fā)生氧化反應,故鋁箔做負極,銅箔做正極,充電時鋁箔做陰極,銅箔做陽極?!窘馕觥緼.充電時為電解池,陽離子向陰極移動,故Li+向鋁箔移動,向左移動,A正確;B.放電時為原電池,銅箔做正極,B錯誤C.充電時為電解池,陽極失去電子,發(fā)生氧化反應,LiFePO4xLi+xe=xFePO4+(1x)LiFePO4,C錯誤;D.放電時為原電池,電子由負極經(jīng)過導線、用電器、導線到正極,D錯誤;故選A。26.(2021·四川廣元市·高三三模)HCOOH燃料電池的裝置如圖所示,M、N表示電極,兩電極區(qū)間用允許K+、H+通過的半透膜隔開。下列說法正確的是A.M電極反應式為:HCOO+2OH2e=HCO+H2OB.在電池工作時,每生成1molHCO,將會有1molK+通過半透膜移向右側(cè)C.圖中所示需要補充的A物質(zhì)為KOHD.電子的流動方向為:N→用電器→M【答案】A【分析】HCOOH燃料電池是原電池裝置,原電池工作時,負極發(fā)生失電子的氧化反應,根據(jù)圖示中各電極上物質(zhì)的變化,負極上HCOO被氧化為HCO,電極反應式為HCOO+2OH2e=HCO+H2O。根據(jù)圖示,加入A發(fā)生的離子反應為4Fe2++4H++O2=Fe3++2H2O,消耗H+,K2SO4從裝置中流出,故放電過程中加入的物質(zhì)A為H2SO4。該燃料電池的正極Fe2+和Fe3+存在著循環(huán),正極上本質(zhì)是O2得到電子,故燃料電池的總反應本質(zhì)是HCOOH和O2反應生成HCO,結(jié)合原子守恒和電荷守恒,配平離子方程式為2HCOOH+2OH+O2=2HCO+2H2O?!窘馕觥緼.由以上分析知,M電極為負極,反應式為:HCOO+2OH2e=HCO+H2O,故A正確;B.負極反應式為HCOO+2OH2e=HCO+H2O,根據(jù)溶液呈電中性知,在電池工作時,每生成1molHCO,將會有2molK+通過半透膜移向右側(cè),故B錯誤;C.由以上分析知,圖中所示需要補充的A物質(zhì)為H2SO4,故C錯誤;D.原電池中電子從負極經(jīng)導線流向正極,故電子的流動方向為:M→用電器→N,故D錯誤;故選A。27.(2021·四川高三一模)近年來鉀離子電池的研發(fā)受到廣泛重視。一種“搖椅式”鉀離子電池原理如圖所示。電池反應為:K(1x)FePO4+KxC8KFePO4+8C,下列敘述錯誤的是A.放電時,a極是正極B.充電時,若x=1/3,則a極材料中n(Fe2+):n(Fe3+)=1:2C.充電時,b極反應式:xK++xe+8C=KxC8D.放、充電時,圖中箭頭所示為K+的移動方向,形同“搖椅”【答案】B【分析】根據(jù)總反應,放電過程為原電池反應,總反應為:K1xFePO4+KxC8KFePO4+8C,陽離子K+移向正極,則a極為正極,b極為負極,負極電極反應為:KxC8xe=xK++8C,正極電極反應為:K1xFePO4+xK++xe=KFePO4;充電過程為電解池,根據(jù)總反應KFePO4+8CK1xFePO4+KxC8,a極為陽極,電極反應:KFePO4xe=K1xFePO4+xK+,b極為陰極,電極反應:xK++xe+8C=KxC8,據(jù)此分析解題?!窘馕觥緼.放電時為原電池反應,陽離子K+脫離負極表面進入電解質(zhì)溶液中,移向正極,則a極為正極,A正確;
B.充電時為電解池,若x=,根據(jù)化合價的代數(shù)和為0,設Fe2+的物質(zhì)的量為a,F(xiàn)e3+的物質(zhì)的量為b個,則a+b=1,根據(jù)化合價的代數(shù)和為0,正化合價之和為(1)+2a+3a,PO43的負化合價為3價,即(1)+2a+3a+(3)=0,解得a=,b=,所以K1xFePO4中的n(Fe2+):n(Fe3+)=2:1,B錯誤;
C.由分析得出充電時,b極反應式為:xK++xe+8C=KxC8,C正確;
D.放電過程為原電池反應,陽離子K+移向正極,充電過程為電解池,陽離子K+移向陰極,則圖中箭頭所示為K+的移動方向,形同“搖椅”,D正確。28.(2021·云南高三三模)某興趣小組利用電化學原理降解酸性廢水中的NO,裝置如圖所示。下列說法正確的是A.Pt電極可用Cu電極代替B.負極反應式為:2NO+10e+12H+=N2+6H2OC.溶液中電子通過質(zhì)子交換膜由Ag電極向Pt電極移動D.若外電路轉(zhuǎn)移lmol電子,則膜兩側(cè)電解液質(zhì)量共減少38.3g【答案】D【分析】由裝置示意圖中可知Pt電極上NO轉(zhuǎn)化為N2,發(fā)生還原反應,故Pt電極為正極,則Ag電極為負極,發(fā)生的電極反應為:Cl+Age=AgCl↓,據(jù)此分析解題?!窘馕觥緼.由于Cu比Ag活潑,故Pt電極不可用Cu電極代替,否則Cu直接與酸性條件下的NO反應,不構(gòu)成原電池,A錯誤;B.根據(jù)原電池中負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反應,故負極反應式為:Cl+Age=AgCl↓,而2NO+10e+12H+=N2+6H2O是正極反應式,B錯誤;C.由分析可知,Pt電極是正極,Ag為負極,故溶液中H+通過質(zhì)子交換膜由Ag電極向Pt電極移動,電子只能在導線上定向移動而不能通過溶液,C錯誤;D.根據(jù)電池的總反應可知,10Ag+10Cl+12H++2NO=10AgCl↓+N2+6H2O,轉(zhuǎn)移10mol電子兩極質(zhì)量減少:(10×35.5+28)g,故若外電路轉(zhuǎn)移lmol電子,則膜兩側(cè)電解液質(zhì)量共減少38.3g,D正確;故答案為:D。二、多選題29.(2021·全國高三零模)科學家最近發(fā)明了一種電池,電解質(zhì)為、、,通過和兩種離子交換膜將電解質(zhì)溶液隔開,形成、、三個電解質(zhì)溶液區(qū)域(),結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。下列說法不正確的是A.通過膜移向區(qū)B.區(qū)域的電解質(zhì)濃度逐漸減小C.放電時,電極反應為:D.消耗時,區(qū)域電解質(zhì)溶液減少【答案】AB【分析】該電池為AlPbO2電池,從圖中可知原電池工作時負極發(fā)生Al?3e?+4OH?=[Al(OH)4]?,消耗OH,K+向正極移動,正極PbO2+2e+4H++SO=PbSO4+2H2O,正極消耗氫離子和SO,陰離子向負極移動,則x是陽離子交換膜,y是陰離子交換膜,則M區(qū)為KOH,R區(qū)為K2SO4,N區(qū)為H2SO4?!窘馕觥緼.由以上分析可知,原電池工作時負極發(fā)生Al?3e?+4OH?=[Al(OH)4]?,消耗OH,K+向正極移動,向R區(qū)移動,A錯誤;B.由以上分析可知,R區(qū)域K+與SO不斷進入,所以電解質(zhì)濃度逐漸增大,B錯誤;C.放電時候,原電池工作時負極發(fā)生Al?3e?+4OH?=[Al(OH)4]?,C正確;D.消耗1.8gAl,電子轉(zhuǎn)移0.2mol,N區(qū)消耗0.4molH+,0.1molSO,同時有0.1molSO移向R區(qū),則相當于減少0.2molH2SO4,同時生成0.2molH2O,則R區(qū)實際減少質(zhì)量為0.2mol×98g/mol0.2mol×18g/mol=16g,D正確;故選AB。三、工業(yè)流程題30.(2021·重慶市第十一中學校高三二模)鍺屬于稀有分散元素,一種以鍺精礦(含GeO2、GeO、SiO2、As2O3)制備高純二氧化鍺的工藝流程如下:下列數(shù)據(jù)是對應物質(zhì)的熔點:物質(zhì)GeO2GeOSiO2As2O3熔點/℃1115710(升華)1723193(升華)(1)第32號元素鍺的原子結(jié)構(gòu)示意圖________,根據(jù)鍺在元素周期表中的位置寫出單質(zhì)鍺的一種用途________。(2)“焙燒”前,粉碎鍺精礦的目的是________。礦渣1的主要成分是________。(3)“還原焙燒”中,含Ge氧化物在不同氣氛中的揮發(fā)情況如圖。800~1100℃之間,含Ge氧化物在CO中的揮發(fā)率明顯高于空氣中的原因是________。(4)“堿浸氧化”后,GeO轉(zhuǎn)化為鍺酸鹽,請寫出反應的離子方程式________。(5)“精餾水解”發(fā)生反應的化學方程式________。(6)在氯化物熔鹽中,電解SiO2和GeO2的混合物,可制得硅鍺合金。反應原理如下:SiO2+GeO2SiGe(合金)+2O2↑生成硅鍺合金的電極為________(填“陽極”或“陰極”),寫出生成O2的電極反應式________?!敬鸢浮堪雽w材料增大接觸面積,加快反應速率,提高鍺精礦的利用率As2O3GeO2在CO中轉(zhuǎn)化為GeO升華GeCl4+(n+2)H2O=GeO2·nH2O+4HCl陰極2O24e-=O2↑【分析】由于As2O3在193℃時升華,所以鍺精礦(含GeO2、GeO、SiO2、As2O3)首先在300℃焙燒得到含GeO2、GeO、SiO2礦石;然后在1200℃下GeO2被CO還原成710℃下?lián)]發(fā)的GeO以及主要含SiO2的礦渣2;GeO在堿性條件下被雙氧水為Ge4+;然后加鹽酸經(jīng)蒸餾得到GeCl4;GeCl4再精餾水解最后烘干得到高純的GeO2,據(jù)此分析可得:【解析】(1)第32號元素鍺為第四周期第IV族的元素,則其原子結(jié)構(gòu)示意圖為;鍺位于金屬與非金屬分界線的元素,可用作半導體材料,故答案為:;半導體材料;(2)“焙燒”前,粉碎鍺精礦的目的是增大接觸面積,加快反應速率,提高鍺精礦的利用率;由于As2O3在193℃時升華,所以300℃煅燒鍺精礦(含GeO2、GeO、SiO2、As2O3)后再冷凝得到的礦渣1的主要成分為As2O3,故答案為:增大接觸面積,加快反應速率,提高鍺精礦的利用率;As2O3;(3)GeO在710℃時揮發(fā),所以800~1100℃之間,含Ge氧化物在CO中的揮發(fā)率明顯高于空氣中的原因是GeO2在CO中轉(zhuǎn)化為GeO升華,故答案為:GeO2在CO中轉(zhuǎn)化為GeO升華;(4)“堿浸氧化”后,GeO轉(zhuǎn)化為鍺酸鹽,則其離子方程式為:,故答案為:;(5)“精餾水解”時GeCl4中Ge4+水解生成和HCl,則其反應的化學方程式為:,故答案為:;(6)由SiO2+GeO2SiGe(合金)+2O2↑可知,Si、Ge化合價均降低,發(fā)生還原反應,為電解池的陰極;O元素化合價升高為,發(fā)生氧化反應,則2O24e-=O2↑,故答案為:陰極;2O24e-=O2↑。31.(2021·北京高三其他模擬)金屬鎵(Ga)是合成半導體材料砷化鎵(GaAs)的重要基礎材料,一種由砷化鎵廢料制備鎵的工藝流程如圖。已知:i.Ga(OH)3與Al(OH)3性質(zhì)相似ii.NO2可以溶于濃HNO3中(1)酸浸溶解:①上述流程中能加快反應速率的措施有___。②將GaAs與濃HNO3反應的化學方程式補充完整:___。GaAs+HNO3(濃)=Ga(NO3)3+H3AsO4++H2O③其他條件相同時,研究鎵的浸出率隨時間變化情況,實驗結(jié)果如圖。推測NO2能夠催化GaAs與濃硝酸的反應,設計實驗證實了推測。實驗方案:用N2不斷將生成的NO2吹出,測鎵的浸出率隨時間變化情況。預測該方案對應的鎵的浸出率隨時間變化情況___(在圖中畫出相應變化情況曲線)。(2)除雜轉(zhuǎn)化:①上述工藝流程中濃氨水的作用是___。②Ga(OH)3沉淀與NaOH溶液反應的離子方程式為___。(3)電解制鎵:以Pt為電極材料,電解NaGaO2溶液制金屬鎵,陰極反應式為___?!敬鸢浮垦心?、攪拌、加熱GaAs+11HNO3(濃)=Ga(NO3)3+H3AsO4+8NO2↑+4H2O將Ga3+轉(zhuǎn)化為Ga(OH)3沉淀,實現(xiàn)分離Ga(OH)3+OH=GaO+2H2OGaO+3e+2H2O=Ga+4OH【分析】砷化鎵廢料通過研磨,然后加入濃硝酸酸溶,過濾得到的濾液中加入濃氨水生成Ga(OH)3沉淀,Ga(OH)3沉淀中加入氫氧化鈉溶解生成NaGaO2溶液,電解NaGaO2溶液生成Ga,以此分析解答?!窘馕觥?1)①根據(jù)外界條件對反應速率的影響可知上述流程中能加快反應速率的措施有研磨、攪拌、加熱等。②反應中As元素化合價從-3價升高到+5價,失去8個電子,硝酸中氮元素化合價從+5價降低到+4價,得到1個電子,則根據(jù)電子得失守恒可知方程式為GaAs+11HNO3(濃)=Ga(NO3)3+H3AsO4+8NO2↑+4H2O。③如果NO2能夠催化GaAs與濃硝酸的反應,則用N2不斷將生成的NO2吹出,鎵的浸出率不變,但浸出時間會增加,因此對應的鎵的浸出率隨時間變化情況為。(2)①由于Ga(OH)3與Al(OH)3性質(zhì)相似,所以不能用強堿沉淀鎵離子,則上述工藝流程中濃氨水的作用是將Ga3+轉(zhuǎn)化為Ga(OH)3沉淀,實現(xiàn)分離。②依據(jù)氫氧化鋁和氫氧化鈉反應的原理可判斷Ga(OH)3沉淀與NaOH溶液反應的離子方程式為Ga(OH)3+OH=GaO+2H2O。(3)電解制鎵時以Pt為電極材料,電解NaGaO2溶液制金屬鎵,陰極是GaO得到電子轉(zhuǎn)化為單質(zhì)鎵,反應式為GaO+3e+2H2O=Ga+4OH。32.(2021·四川涼山彝族自治州·高三二模)工業(yè)上以軟錳礦(MnO2)為原料制備高錳酸鉀(KMnO4)的流程如下:回答下列問題:(1)寫出MnO2、KOH與空氣共熔發(fā)生反應的化學方程式_______。(2)反應①中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_______。假設無其他副反應發(fā)生,該步反應K2MnO4的最大理論轉(zhuǎn)化率為_______%(保留一位小數(shù))。(3)操作I為_______。(4)已知有關物質(zhì)在不同溫度(單位:℃)下的溶解度(單位:g/100g水中)如下圖:據(jù)圖推斷操作II最好采用____。反應①中若CO2通入過量造成的影響是____。(5)上述流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有_______。(6)由于直接歧化制備高錳酸鉀的產(chǎn)率不高,且后續(xù)分離純化步驟較多,目前工業(yè)上較多采用電解K2MnO4水溶液法制備,試寫出該電解過程總反應的化學方程式_______。【答案】2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O2:166.7過濾蒸發(fā)結(jié)晶,趁熱過濾粗晶體中會有碳酸氫鉀MnO2、KOH2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2KOH+H2↑【分析】二氧化錳、KOH在空氣中熔融制得錳酸鉀,加水、通入適量二氧化碳,錳酸鉀發(fā)生歧化反應得到高錳酸鉀、二氧化錳、碳酸鉀,過濾除去二氧化錳,得到高錳酸鉀、碳酸鉀混合溶液,再經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶,趁熱過濾等得到高錳酸鉀粗品?!窘馕觥?1)由流程可知MnO2、KOH與空氣共熔得到錳酸鉀,結(jié)合原子守恒可知產(chǎn)物還有水和,發(fā)生反應的化學方程式為2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;(2)反應①中K2MnO4發(fā)生歧化反應得到KMnO4和MnO2,KMnO4為氧化產(chǎn)物,MnO2為還原產(chǎn)物,根據(jù)得失電子守恒可知氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為(64):(76)=2:1;即每3molK2MnO4參與反應,有2mol轉(zhuǎn)化為KMnO4,假設無其他副反應發(fā)生,該步反應K2MnO4的最大理論轉(zhuǎn)化率為≈66.7%(保留一位小數(shù));(3)MnO2難溶于水,KMnO4和K2CO3易溶于水,操作I為固液分離,因此為過濾;(4)操作II為從KMnO4和K2CO3混合溶液中提取KMnO4粗晶體,由溶解度曲線可知相同溫度下高錳酸鉀溶解度最小,且溫度較低時碳酸鉀、碳酸氫鉀、高錳酸鉀溶解度隨溫度變化不大,溫度較高時碳酸鉀、碳酸氫鉀溶解度隨溫度變化較大,高錳酸鉀溶解度隨溫度變化不大,因此可采用蒸發(fā)結(jié)晶,趁熱過濾;若反應①中若CO2通入過量,則會得到碳酸氫鉀,由圖可知相同溫度下碳酸氫鉀和高錳酸鉀溶解度差異不大,導致粗晶體中會有碳酸氫鉀;(5)結(jié)合流程可知MnO2和KOH在熔融時消耗,在反應①后得到MnO2,在母液熟石灰苛化后得到KOH,則上述流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有MnO2、KOH;(6)由題意可知,電解K2MnO4水溶液制備KMnO4,Mn元素化合價升高,則陽極為錳酸根放電,陰極為水電離的氫離子放電產(chǎn)生氫氣和氫氧根,則總反應為2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2KOH+H2↑。33.(2021·廣西南寧二中高三三模)氧化鈰(CeO2)是一種應用非常廣泛稀土氧化物?,F(xiàn)以氟碳鈰礦(含CeFCO3、BaO、SiO2等)為原料制備氧化鈰,其工藝流程如圖所示:已知:①Ce3+易和SO形成復鹽
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