高中化学专题08 电极反应方程式专练学生版.docx

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高中化学专题08电极反应方程式专练学生版

专题8电极反应方程式专练

1．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）.

（1）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.

（2）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,可回收到的金属化合物有（填化学式）.

2．CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义.回答下列问题：

（1）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示.该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2（C2O4）3是重要的化工原料.

电池的负极反应式：

________.

电池的正极反应式：

6O2+6e−

6O2−

6CO2+6O2−

3C2O42−

反应过程中O2的作用是________.

该电池的总反应式：

________.

3．利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料.LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得.

（1）利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液.B极区电解液为________溶液（填化学式）,阳极电极反应式为_________,电解过程中Li+向_____电极迁移（填“A”或“B”）.

4．石墨在材料领域有重要应用.某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质.设计的提纯和综合应用工艺如下：

（注：

SiCl4的沸点是57.6ºC,金属氯化物的沸点均高于150ºC）

（1）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐,完成下图防腐示意图,并作相应标注.

5．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________________________________________________________________.

6．NH3经一系列反应可以得到HNO3,如下图所示.

（1）IV中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如右图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是_____________,说明理由：

________________.

7．锌锰电池（俗称干电池）在生活中的用量很大.两种锌锰电池的构造图如图（a）所示.

回答下列问题：

（1）①普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：

Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn（NH3）2Cl2+2MnOOH.该电池中,负极材料主要是____________________,电解质的主要成分是__________,正极发生的主要反应是________________________________________________________.

②与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是_______.

8．化学在环境保护中起着十分重要的作用,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）电化学降解NO3－的原理如图所示.

①电源正极为（填A或B）,阴极反应式为.

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（Δm左－Δm右）为g.

9．金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应.

（1）下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极有少量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应式为,

（2）为处理银器表面的黑斑（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.

10．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）利用H2S废气制取氢气来的方法有多种

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_______________________.

11．KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂.回答下列问题：

（1）利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：

（2）KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示.

①写出电解时阴极的电极反应式_____.

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_____,其迁移方向是_____.

③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有_____（写出一点）.

12．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞（如图1）.从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化.

（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：

编号

实验目的

碳粉/g

铁粉/g

醋酸/%

①

为以下实验作参照

0.5

2.0

90.0

②

醋酸浓度的影响

0.5

36.0

③

0.2

2.0

90.0

（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2.t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时,碳粉表面发生了（“氧化”或“还原”）反应,其电极反应式是.

13．NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一.有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题.

（1）用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸.写出电解时阳极的电极反应式：

____________________________________.

14．焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛.回答下列问题：

（1）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3.阳极的电极反应式为_____________.电解后,__________室的NaHSO3浓度增加.将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5.

15．某混合物浆液含Al（OH）3、MnO2和少量Na2CrO4.考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2）,使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用.回答Ⅰ和Ⅱ中的问题.

Ⅰ．固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明）

Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用

（1）用惰性电极电解时,CrO42-能从浆液中分离出来的原因是__________,分离后含铬元素的粒子是_________；阴极室生成的物质为___________（写化学式）.

16．铝是应用广泛的金属.以铝土矿（主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：

注：

SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀.

（1）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示.阳极的电极反应式为_____________________,阴极产生的物质A的化学式为____________.

17．用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3-）已成为环境修复研究的热点之一.

（1）Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示.

①作负极的物质是________.

②正极的电极反应式是_________.

18．氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节.回答下列问题：

（1）化工生产的副产氢也是氢气的来源.电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气：

Fe+2H2O+2OH−

FeO42−+3H2↑,工作原理如图1所示.装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO42−,镍电极有气泡产生.若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质.已知：

Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原.

①电解一段时间后,c（OH−）降低的区域在_______（填“阴极室”或“阳极室”）.

②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是_______.

③c（Na2FeO4）随初始c（NaOH）的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c（Na2FeO4）低于最高值的原因：

_____________.

19．（14分）研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域.

（1）溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中HCO3-占95%,写出CO2溶于水产生HCO3-的方程式：

.

（2）利用下图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量.

①结合方程式简述提取CO2的原理：

.

②用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海.处理至合格的方法是.

20.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品.下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过.

完成下列填空：

（1）．写出电解饱和食盐水的离子方程式.

（2）．离子交换膜的作用为：

、.

（3）．精制饱和食盐水从图中位置补充,氢氧化钠溶液从图中位置流出（选填“a”、“b”、“c”或“d”）.

21．C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素.

（1）常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1）,测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示,反应过程中有红棕色气体产生.

0-t1时,原电池的负极是Al片,此时,正极的电极反应式是_____,溶液中的H+向___极移动,t1时,原电池中电子流动方向发生改变,其原因是______.

22．我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值,但出土的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义.

（1）下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图.

①腐蚀过程中,负极是（填图中字母“a”或“b”或“c”）；

②环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈u2（OH）3Cl,其离子方程式为；

③若生成4.29gCu2（OH）3Cl,则理论上耗氧体积为L（标准状况）.

23．次磷酸（H3PO2）是一种精细化工产品,具有较强还原性,回答下列问题：

（1）（H3PO2）也可以通过电解的方法制备．工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）:

①写出阳极的电极反应式___________；

②分析产品室可得到H3PO2的原因___________；

③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2,将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室,其缺点是___________杂质.该杂质产生的原因是___________.

24．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）一定条件下,题11图示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）.

①导线中电子移动方向为____________.

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

＝_____（

＝

×100%,计算结果保留小数点后1位）

25．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后的溶液加入到如题20图—1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－

Sn2－

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.