三年高考（2016-2022）高考化學試題分項版解析 專題17 電化學原理綜合應用（含解析）

三年高考（2016-2022）高考化學試題分項版解析 專題17 電化學原理綜合應用（含解析）1【2018天津卷】CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義。回答下列問題：（3）O2輔助的AlCO2電池工作原理如圖4所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應產物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。電池的負極反應式：_。電池的正極反應式：6O2+6e6O26CO2+6O23C2O42反應過程中O2的作用是_。該電池的總反應式：_?！敬鸢浮緼l3e=Al3+（或2Al6e=2Al3+） 催化劑 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3【解析】2【2018江蘇卷】NOx（主要指NO和NO2）是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護的重要課題。（2）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時陽極的電極反應式：_?！敬鸢浮浚?）HNO22e+H2O3H+NO3【解析】精準分析：（2）根據電解原理，陽極發(fā)生失電子的氧化反應，陽極反應為HNO2失去電子生成HNO3，1molHNO2反應失去2mol電子，結合原子守恒和溶液呈酸性，電解時陽極電極反應式為HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。3【2018新課標1卷】焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：（3）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應式為_。電解后，_室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結晶脫水，可得到Na2S2O5?！敬鸢浮浚?）2H2O4e4H+O2 a【解析】4【2018新課標1卷】我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家，一種以閃鋅礦（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質）為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：（4）電解硫酸鋅溶液制備單質鋅時，陰極的電極反應式為_；沉積鋅后的電解液可返回_工序繼續(xù)使用?！敬鸢浮浚?）Zn2+2eZn 溶浸【解析】精準分析：焙燒時硫元素轉化為SO2，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸鋅、硫酸亞鐵和硫酸鎘，二氧化硅與稀硫酸不反應轉化為濾渣，由于硫酸鉛不溶于水，因此濾渣1中還含有硫酸鉛。由于沉淀亞鐵離子的pH較大，需要將其氧化為鐵離子，通過控制pH得到氫氧化鐵沉淀；濾液中加入鋅粉置換出Cd，最后將濾液電解得到金屬鋅。則（4）電解硫酸鋅溶液制備單質鋅時，陰極發(fā)生得到電子的還原反應，因此陰極是鋅離子放電，則陰極的電極反應式為Zn2+2eZn；陽極是氫氧根放電，破壞水的電離平衡，產生氫離子，所以電解后還有硫酸產生，因此沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續(xù)使用。 5【2018新課標3卷】KIO3是一種重要的無機化合物，可作為食鹽中的補碘劑。回答下列問題：（3）KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。寫出電解時陰極的電極反應式_。電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為_，其遷移方向是_。與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有_（寫出一點）。【答案】（3）2H2O+2e2OH+H2K+；a到b產生Cl2易污染環(huán)境等【解析】6【2017江蘇卷】鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。（3）“電解”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是_。 （4）“電解”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應式為_，陰極產生的物質A的化學式為_。【答案】（3）石墨電極被陽極上產生的O2氧化 （4）4CO32+2H2O4e=4HCO3+O2 H27【2017天津卷】某混合物漿液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,?？紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設計的電解分離裝置（見圖2），使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液，并回收利用?；卮鸷椭械膯栴}。含鉻元素溶液的分離和利用（4）用惰性電極電解時，CrO42-能從漿液中分離出來的原因是_，分離后含鉻元素的粒子是_；陰極室生成的物質為_（寫化學式）?！敬鸢浮浚?）在直流電場作用下，CrO42-通過陰離子交換膜向陽極室移動，脫離漿液CrO42-和Cr2O72- NaOH和H2（4）用惰性電極電解時，在直流電場作用下，CrO42-通過陰離子交換膜向陽極室移動，脫離漿液，從而使CrO42-從漿液中分離出來；因2 CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，所以分離后含鉻元素的粒子是CrO42-和Cr2O72-；陰極室H+放電生成H2，剩余的OH與透過陽離子交換膜移過來的Na+結合生成NaOH，所以陰極室生成的物質為NaOH和H2。8【2016新課標1卷】NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產工藝如下：回答下列問題：（3）“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2+和Ca2+，要加入的試劑分別為_、_?！半娊狻敝嘘帢O反應的主要產物是_?！敬鸢浮浚?）NaOH溶液 ；Na2CO3溶液 ；ClO2(或NaClO2)；【解析】（3）食鹽溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用過量NaOH溶液除去Mg2+，利用過量Na2CO3溶液除去Ca2+；向NaCl溶液中加入ClO2，進行電解，陽極發(fā)生反應2Cl-2e-=Cl2，反應產生Cl2， 陰極發(fā)生反應產生NaClO2，可見“電解”中陰極反應的主要產物是NaClO2； 9【2016北京卷】用零價鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（NO3-）已成為環(huán)境修復研究的熱點之一。（1）Fe還原水體中NO3-的反應原理如圖所示。作負極的物質是_。正極的電極反應式是_。（2）將足量鐵粉投入水體中，經24小時測定NO3的去除率和pH，結果如下：初始pHpH=2.5pH=4.5NO3的去除率接近100%50%24小時pH接近中性接近中性鐵的最終物質形態(tài)pH=4.5時，NO3的去除率低。其原因是_。（4）其他條件與（2）相同，經1小時測定NO3的去除率和pH，結果如下：初始pHpH=2.5pH=4.5NO3的去除率約10%約3%1小時pH接近中性接近中性與（2）中數據對比，解釋（2）中初始pH不同時，NO3去除率和鐵的最終物質形態(tài)不同的原因：_?！敬鸢浮浚?）鐵 NO3+8e+10H+=NH4+3H2O（2）因為鐵表面生成不導電的FeO(OH)，阻止反應進一步發(fā)生（4）Fe2H=Fe2H2，初始pH較小，氫離子濃度高，產生的Fe2+濃度大，促使FeO（OH）轉化為可導電的Fe3O4，使反應進行的更完全，初始pH高時，產生的Fe2+濃度小，從而造成NO3去除率和鐵的最終物質形態(tài)不同。（2）從pH對硝酸根去除率的影響來看，初始pH=4.5時去除率低，主要是因為鐵離子容易水解生成FeO(OH)，同時生成的Fe3O4產率降低，且生成的FeO(OH)不導電，所以NO3-的去除率低；（4）Fe2H=Fe2H2，初始pH較小，氫離子濃度高，產生的Fe2+濃度大，促使FeO（OH）轉化為可導電的Fe3O4，使反應進行的更完全；初始pH高時，由于Fe3+的水解，Fe3+越容易生成FeO(OH)，產生的Fe2+濃度小，從而造成NO3去除率和鐵的最終物質形態(tài)不同。10【2016江蘇卷】鐵炭混合物（鐵屑和活性炭的混合物）、納米鐵粉均可用于處理水中污染物。（1）鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O72的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2O72轉化為Cr3，其電極反應式為_?！敬鸢浮浚?）Cr2O72+6e+14H+2Cr3+7H2O 11【2016天津卷】氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲存和應用三個環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉栴}：（1）但是氫氣直接燃燒的能量轉換率遠低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負極反應式：_。（5）化工生產的副產氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42，鎳電極有氣泡產生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產生紅褐色物質。已知：Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。電解一段時間后，c(OH)降低的區(qū)域在_(填“陰極室”或“陽極室”)。電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，其原因是_。c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點中的一點，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。【答案】（1）H2+2OH-2e-=2H2O （5）陽極室 防止Na2FeO4與H2反應使產率降低M點：c(OH-)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應慢(或N點：c(OH-)過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產率降低)。【解析】（1）堿性氫氧燃料電池的負極反應式為H2+2OH-2e-=2H2O；（5）根據題意鎳電極有氣泡產生是氫離子放電生成氫氣，鐵電極發(fā)生氧化反應，溶液中的氫氧根離子減少，因此電解一段時間后，c(OH)降低的區(qū)域在陽極室，故答案為：陽極室；氫氣具有還原性，根據題意Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，防止Na2FeO4與H2反應使產率降低，故答案為：防止Na2FeO4與H2反應使產率降低；根據題意Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，在M點，c(OH-)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應慢，在N點：c(OH-)過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產率降低，故答案為：M點：c(OH-)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應慢(或N點：c(OH-)過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產率降低)。 12【2016浙江卷】催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一。（5）研究證實，CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，則生成甲醇的反應發(fā)生在極，該電極反應式是?！敬鸢浮浚?）陰 CO2+6H+6e=CH3OH+H2O