2019高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)小題狂做專練(打包30套).zip
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18 電解池 金屬的腐蝕與防護
主要考查電解池的工作原理、電解產(chǎn)物的判斷及相關(guān)電極反應(yīng)的書寫、電解的規(guī)律及有關(guān)計算、電解原理的應(yīng)用。
1.【2018北京卷】驗證犧牲陽極的陰極保護法,實驗如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③
在Fe表面生成藍色沉淀
試管內(nèi)無明顯變化
試管內(nèi)生成藍色沉淀
下列說法不正確的是( )
A.對比②③,可以判定Zn保護了Fe
B.對比①②,K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化
C.驗證Zn保護Fe時不能用①的方法
D.將Zn換成Cu,用①的方法可判斷Fe比Cu活潑
2.【2017新課標(biāo)2卷】用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜,電解質(zhì)溶液一般為H2SO4—H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是( )
A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極
B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極
C.陰極的電極反應(yīng)式為:A3++3e?===Al
D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動
3.【2018新課標(biāo)3卷、節(jié)選】KIO3是一種重要的無機化合物,可作為食鹽中的補碘劑?;卮鹣铝袉栴}:
(1)KIO3也可采用“電解法”制備,裝置如圖所示。
①寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式________________________。
②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______________。
③與“電解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之處有__________________________________寫出一點)。
4.【2018新課標(biāo)1卷、節(jié)選】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?;卮鹣铝袉栴}:
(1)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù),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(yīng)式為_____________________________。電解后,_______室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。
5.【2017江蘇卷、節(jié)選】鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:
注:SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。
(1)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因是___________________________。
(2)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。
陽極的電極反應(yīng)式為_____________________,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為____________。
1.【2018哈爾濱中學(xué)一模】如圖所示,某同學(xué)設(shè)計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)的原理和粗銅精煉的原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。下列有關(guān)說法正確的是( )
A.反應(yīng)一段時間后,乙裝置中生成的氫氧化鈉在鐵極區(qū)
B.乙裝置中鐵電極為陰極,電極反應(yīng)式為Fe?2e?===Fe2+
C.通入氧氣的一極為負(fù)極,發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4e?+2H2O===4OH?
D.反應(yīng)一段時間后,丙裝置中硫酸銅溶液濃度保持不變
2.【2018遼寧實驗中學(xué)第三次月考】某實驗小組設(shè)計如圖實驗裝置探究電化學(xué)原理,裝置Ⅰ中Zn電極產(chǎn)生ZnO,下列說法正確的是( )
A.Cu電極質(zhì)量增加
B.裝置Ⅱ?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?
C.裝置Ⅰ中OH?向多孔電極移動
D.多孔電極的電極反應(yīng)式為O2+4e?+2H2O===4OH?
3.【2018衡水金卷高三大聯(lián)考】某科研小組模擬“人工樹葉”電化學(xué)裝置如圖所示,該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為糖類(C6H12O6)和O2,X、Y是特殊催化劑型電極,已知:裝置的電流效率等于生成產(chǎn)品所需的電子數(shù)與電路中通過總電子數(shù)之比。下列說法錯誤的是( )
A.該裝置中Y電極發(fā)生氧化反應(yīng)
B.X電極的電極反應(yīng)式為6CO2+24H++24e?===C6H12O6+6H2O
C.理論上,每生成22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,必有4mol H+由X極區(qū)向Y極區(qū)遷移
D.當(dāng)電路中通過3mol e?時,生成18g C6H12O6,則該裝置的電流效率為80%
4.【2018湖北部分重點中學(xué)高三起點考試】在通電條件下,用如圖所示裝置由乙二醛(OHC—CHO)制備乙二酸(HOOC—COOH)。其制備反應(yīng)為OHC—CHO+2Cl2+2H2OHOOC—COOH+4HCl。下列說法正確的是
A.理論上,每消耗0.1mol乙二醛在Pt(1)極放出2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
B.Pt(1)極的電極反應(yīng)式為4OH??4e?===2H2O+O2↑
C.理論上,每得到1mol乙二酸將有2mol H+從右室遷移到左室
D.鹽酸起提供Cl?和增強導(dǎo)電性的作用
5.【2018天津中學(xué)高三上學(xué)期二次月考】化學(xué)在環(huán)境保護中起著十分重要的作用,電化學(xué)降解NO的原理如圖所示。下列說法不正確的是( )
A.A為電源的正極
B.溶液中H+從陽極向陰極遷移
C.Ag?Pt電極的電極反應(yīng)式為2NO+12H++10e?===N2↑+6H2O
D.電解過程中,每轉(zhuǎn)移2mol電子,則左側(cè)電極就產(chǎn)生32g O2
6.【2018四川德陽三校聯(lián)考】某化學(xué)課外活動小組擬用鉛蓄電池為直流電源,進行電絮凝凈水的實驗探究,設(shè)計的實驗裝置如圖所示,下列敘述不正確的是( )
A.X為金屬Pb,Y為PbO2
B.電解池陽極上被氧化的還原劑有Al和H2O
C.電解池的總反應(yīng)為2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑
D.每消耗103.5g Pb,理論上電解池陰極上有0.5mol H2生成
7.【2018遼寧五校協(xié)作體聯(lián)合模擬】雙隔膜電解池的結(jié)構(gòu)示意簡圖如圖所示,用該裝置電解硫酸鈉溶液,下列有關(guān)電解原理的判斷正確的是
A.c隔膜為陽離子交換膜,d隔膜為陰離子交換膜
B.A溶液為NaOH溶液,B溶液為硫酸
C.a(chǎn)氣體為氫氣,b氣體為氧氣
D.該電解反應(yīng)的總方程式為2Na2SO4+6H2O2H2SO4+4NaOH+O2↑+2H2↑
8.【2018鄭州一中入學(xué)測試】電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液可以制取氫氣,其裝置如圖所示(電解池中隔膜僅阻止氣體通過,陰、陽極均為惰性電極)。下列有關(guān)說法中不正確的是( )
A.電解過程中b極附近溶液堿性明顯增強
B.溶液中的OH?逐漸向a極區(qū)附近移動
C.若在b極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mL氫氣,則消耗尿素2g
D.a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為CO(NH2)2+8OH??6e?===CO+N2↑+6H2O
9.【2018河南南陽一中5月考試】FeCl3具有凈水作用,但腐蝕設(shè)備,所以工業(yè)上常選用電浮選凝聚法處理污水。其原理是保持污水的pH在5.0~6.0之間,通過電解生成Fe(OH)3沉淀。某課外興趣小組用電浮選凝聚法處理污水,設(shè)計如圖所示裝置示意圖。
(1)氯化鐵能用作水處理劑的原因是 (用離子方程式及必要的文字說明)。
(2)實驗時若污水中離子濃度較小,導(dǎo)電能力較差,產(chǎn)生氣泡速率緩慢,無法使懸浮物形成浮渣。此時,應(yīng)向污水中加入適量的 (填序號)。
A.BaSO4 B.CH3CH2OH C.Na2SO4 D.NaOH
(3)電解池陽極發(fā)生了兩個電極反應(yīng),其中一個反應(yīng)生成一種無色氣體,則陽極的電極反應(yīng)式分別是:Ⅰ. ,Ⅱ. 。
(4)電極反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ的生成物反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是 。
(5)該燃料電池以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),CH4為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料為電極。為了使該
燃料電池長時間穩(wěn)定運行,電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定,電池工作時必須有部分A物質(zhì)參與循環(huán)(見圖)。A物質(zhì)的化學(xué)式是 。
10.【2018衡水中學(xué)周練】為實現(xiàn)廢舊普通干電池中鋅與MnO2的同時回收,某研究小組設(shè)計了如圖1的工藝流程和如圖2的實驗探究裝置:
回答下列問題:
(1)普通鋅錳干電池放電時被還原的物質(zhì)是 ,用離子方程式解釋其被稱為“酸性”電池的原因: 。
(2)用稀硫酸酸浸時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為 ;若濾液中c(ZnSO4)略大于c(MnSO4),據(jù)此判斷粉碎的重要作用是 。
(3)燃料電池的優(yōu)點是 ,圖2是將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源,負(fù)極的電極反應(yīng)為 。
(4)閉合開關(guān)K后,鋁電極上的產(chǎn)物是 ,一段時間后陽極附近溶液的pH (填“增大”“不變”或“減小”),電解ZnSO4、MnSO4的混合溶液的總反應(yīng)方程式為 。
(5)假定燃料電池中每個負(fù)極消耗2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)CH4產(chǎn)生的能量均完全轉(zhuǎn)化為電能,電解池中回收制得19.5g單質(zhì)Zn,電解池的能量利用率為 。
答案與解析
一、考點透視
1.【答案】D
【解析】A項,對比②③,②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]無明顯變化,②Fe附近的溶液中不含F(xiàn)e2+,③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]產(chǎn)生藍色沉淀,③Fe附近的溶液中含F(xiàn)e2+,②中Fe被保護,A項正確;B項,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面產(chǎn)生藍色沉淀,F(xiàn)e表面產(chǎn)生了Fe2+,對比①②的異同,①可能是K3[Fe(CN)6]將Fe氧化成Fe2+,B項正確;C項,對比①②,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面產(chǎn)生藍色沉淀,①也能檢驗出Fe2+,不能用①的方法驗證Zn保護Fe,C項正確;D項,由實驗可知K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化成Fe2+,將Zn換成Cu不能用①的方法證明Fe比Cu活潑,D項錯誤;答案選D。
2.【答案】C
【解析】A. 根據(jù)原理可知,Al要形成氧化膜,化合價升高失電子,因此鋁為陽極,故A說法正確;B. 不銹鋼網(wǎng)接觸面積大,能增加電解效率,故B說法正確;C. 陰極應(yīng)為陽離子得電子,根據(jù)離子放電順序應(yīng)是H+放電,即2H++2e?=H2↑,故C說法錯誤;D. 根據(jù)電解原理,電解時,陰離子移向陽極,故D說法正確。
3.【答案】(1)①2H2O+2e?===2OH?+H2↑;②K+;由a到b;③產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等
【解析】(3)①由圖示,陰極為氫氧化鉀溶液,所以反應(yīng)為水電離的氫離子得電子,反應(yīng)為2H2O+2e?
===2OH?+H2↑。②電解時,溶液中的陽離子應(yīng)該向陰極遷移,明顯是溶液中大量存在的鉀離子遷移,方向為由左向右,即由a到b。③KClO3氧化法的最大不足之處在于,生產(chǎn)中會產(chǎn)生污染環(huán)境的氯氣。
4.【答案】(1)2H2O-4e-===4H++O2↑;a
【解析】(1)根據(jù)陽極氫氧根放電,陰極氫離子放電,結(jié)合陽離子交換膜的作用解答;陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),陽極區(qū)是稀硫酸,氫氧根放電,則電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===4H++O2↑。陽極區(qū)氫離子增大,通過陽離子交換膜進入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸鈉。陰極是氫離子放電,氫氧根濃度增大,與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉,所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。
5.【答案】(1)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的氧氣氧化
(2)4CO+2H2O?4e?===4HCO+O2↑;H2
【解析】結(jié)合流程及題中信息可知,鋁土礦在堿溶時,其中的氧化鋁和二氧化硅可溶于強堿溶液,過濾后,濾液中偏鋁酸鈉與碳酸氫鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉,氫氧化鋁經(jīng)灼燒后分解為氧化鋁,最后電解熔融的氧化鋁得到鋁。碳酸鈉溶液經(jīng)電解后可以再生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉進行循環(huán)利用。(3)電解I過程中,石墨陽極上氧離子被氧化為氧氣,在高溫下,氧氣與石墨發(fā)生反應(yīng)生成氣體,所以,石墨電極易消耗的原因是被陽極上產(chǎn)生的氧氣氧化。(4)由圖中信息可知,生成氧氣的為陽極室,溶液中水電離的OH?放電生成氧氣,破壞了水的電離平衡,碳酸根結(jié)合H+轉(zhuǎn)化為HCO,所以電極反應(yīng)式為4CO+2H2O?4e?===4HCO+O2↑,陰極室氫氧化鈉溶液濃度變大,說明水電離的H+放電生成氫氣而破壞水的電離平衡生成大,所以陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A為H2。
二、考點突破
1.【答案】A
【解析】甲裝置為甲醚燃料電池,通入氧氣的一極發(fā)生還原反應(yīng),為電池的正極,通入甲醚的一極為電池的負(fù)極;乙裝置為電解飽和氯化鈉溶液的裝置,根據(jù)串聯(lián)電路中,電子的流動方向,可知Fe電極為陰極,C極為陽極;丙裝置為電解精煉銅的裝置,粗銅為陽極,純銅為陰極。乙裝置中Fe極發(fā)生反應(yīng):2H2O+2e?===H2↑+2OH?,所以反應(yīng)一段時間后,裝置中生成的氫氧化鈉在鐵極區(qū),A項正確,B項錯誤;通入氧氣的一極發(fā)生還原反應(yīng),為原電池的正極,發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e?===4OH?,C項錯誤;丙裝置中,粗銅極除了銅發(fā)生氧化反應(yīng)外,活動性在銅前面的金屬也要發(fā)生氧化反應(yīng),但是在純銅極,除銅離子被還原外,沒有其他離子能被還原,根據(jù)得失電子數(shù)相等,可知硫酸銅溶液濃度減小,D項錯誤。
2.【答案】D
【解析】根據(jù)題圖及裝置Ⅰ中Zn電極產(chǎn)生ZnO,知裝置Ⅰ中Zn電極上發(fā)生氧化反應(yīng):Zn?2e?+2OH?===ZnO+H2O,裝置Ⅰ為原電池,裝置Ⅰ中的Zn電極為負(fù)極,多孔電極為正極,裝置Ⅱ為電解池,Cu電極與裝置Ⅰ中的多孔電極相連,則Cu電極為陽極,Cu電極上發(fā)生反應(yīng):Cu?2e?===Cu2+,故Cu電極質(zhì)量減小,A項錯誤;裝置Ⅱ為電解池,將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,B項錯誤;裝置Ⅰ中OH?向負(fù)極(Zn電極)移動,C項錯誤;多孔電極為正極,正極上O2得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4e?+2H2O===4OH?,D項正確。
3.【答案】C
【解析】根據(jù)裝置圖可知,X與電源的負(fù)極相連,為陰極,Y與電源的正極相連,為陽極,陽極上失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),A正確;根據(jù)裝置圖可知二氧化碳在X電極上轉(zhuǎn)化為C6H12O6,因此X電極的電極反應(yīng)式為6CO2+24H++24e?===C6H12O6+6H2O,B正確;H+由Y極區(qū)向X極區(qū)遷移,C錯誤;生成C6H12O6的物質(zhì)的量是18g÷180g·mol-1=0.1mol,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是2.4mol,因此當(dāng)電路中通過3mol e?時該裝置的電流效率為2.4mol÷3mol×100%=80%,D正確。
4.【答案】D
【解析】Pt(1)極與電源負(fù)極相連,為陰極,電極反應(yīng)式為2H++2e?===H2↑,理論上每消耗0.1 mol乙二醛,電路中轉(zhuǎn)移0.4mol電子,Pt(1)極放出4.48L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),A、B項錯誤;理論上每得到1mol乙二酸,外電路中轉(zhuǎn)移4mol電子,則在內(nèi)電路中有4mol H+從右室遷移到左室,C項錯誤;由題圖裝置可知,制備乙二酸的反應(yīng)為4HCl2H2↑+2Cl2↑、OHC—CHO+2Cl2+2H2OHOOC—COOH+4HCl,故鹽酸起提供Cl?和增強導(dǎo)電性的作用,D項正確。
5.【答案】D
【解析】根據(jù)題給電解裝置圖可知,Ag?Pt電極上NO轉(zhuǎn)化為N2,發(fā)生還原反應(yīng):2NO+12H++10e?===N2↑+6H2O,則Ag?Pt電極作陰極,B為電源的負(fù)極,故A為電源的正極,A、C項正確;在電解池中陽離子向陰極移動,所以溶液中H+從陽極向陰極遷移,B項正確;左側(cè)電極為陽極,電極反應(yīng)式為2H2O?4e?===O2↑+4H+,則每轉(zhuǎn)移2mol電子,左側(cè)電極產(chǎn)生16g O2,D項錯誤。
6.【答案】C
【解析】鐵電極上放氫生堿(2H2O+2e?===H2↑+2OH?),即鐵電極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng),鐵為電解池的陰極,與陰極相連的X極是鉛蓄電池的負(fù)極Pb,Y為鉛蓄電池的正極PbO2,A項正確。與鉛蓄電池正極相連的鋁電極為電解池陽極,通過題圖可知鋁電極上既有鋁離子生成,又有氧氣放出,說明鋁電極上發(fā)生的氧化反應(yīng)有兩個:Al?3e?===Al3+、2H2O?4e?===O2↑+4H+,故陽極上鋁和水失去電子被氧化,B項正確。由于該電解池陽極存在兩個競爭反應(yīng),故電解過程中電解池中實際上發(fā)生了兩個反應(yīng):2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑、2H2OO2↑+2H2↑,C項錯誤。Pb的相對原子質(zhì)量為207,103.5g Pb的物質(zhì)的量為0.5mol,由鉛蓄電池負(fù)極反應(yīng)Pb?2e?+SO===PbSO4知,0.5mol Pb給電路提供1mol電子的電量,再由電解池的陰極(鐵)反應(yīng)2H2O+2e?===H2↑+2OH?,得出有0.5mol H2生成,D項正確。
7.【答案】D
【解析】該電解池左邊的電極為陽極,右邊的電極為陰極,溶液中的陰離子通過c隔膜向陽極移動,陽離子通過d隔膜向陰極移動,A項錯誤;陽極由水電離產(chǎn)生的OH?發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2,a氣體為氧氣,生成的A溶液為硫酸,陰極由水電離產(chǎn)生的H+被還原為H2,b氣體為氫氣,生成的B溶液為氫氧化鈉溶液,B、C項均錯誤。
8.【答案】C
【解析】由題圖知,b極為陰極,發(fā)生反應(yīng):6H2O+6e?===3H2↑+6OH?,故電解過程中b極附近溶液堿性增強,A項正確;a極為陽極,電解池中陰離子向陽極移動,故溶液中的OH?逐漸向a極區(qū)附近移動,B項正確;若在b極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mL(0.01mol)氫氣,則轉(zhuǎn)移電子0.02mol,a極為陽極,發(fā)生反應(yīng):CO(NH2)2?6e?+8OH?===N2↑+CO32?+6H2O,轉(zhuǎn)移0.02mol電子時消耗尿素0.02mol×1/6×60g·mol?1=0.2g,C項錯誤,D項正確。
9.【答案】(1)Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+,F(xiàn)e(OH)3膠體能吸附并沉降水中懸浮的物質(zhì)
(2)C
(3)Fe?2e?===Fe2+ 4OH??4e?===2H2O+O2↑
(4)4Fe2++10H2O+O2===4Fe(OH)3↓+8H+
(5)CO2
【解析】(1)氯化鐵中的Fe3+水解形成氫氧化鐵膠體:Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+,氫氧化鐵膠體具有吸附性,能使水中的懸浮物沉降下來。(2)硫酸鋇難溶于水;乙醇雖然溶于水,但乙醇為非電解質(zhì);硫酸鈉為強電解質(zhì),其水溶液導(dǎo)電能力強;NaOH能與Fe3+反應(yīng)生成沉淀,故選C。(3)鐵作陽極,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),其中一個反應(yīng)為Fe?2e?===Fe2+,另一個反應(yīng)生成一種無色氣體,則為4OH??4e?===2H2O+O2↑。(4)反應(yīng)物為Fe2+、O2、H2O,生成物之一為Fe(OH)3,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒可知反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++10H2O+O2===4Fe(OH)3↓+8H+。(5)燃料電池的正極上氧氣得電子,先發(fā)生反應(yīng)O2+2H2O+4e?===4OH?,要使電池長時間運行,需使電池的電解質(zhì)組成保持穩(wěn)定,該燃料電池以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),欲使OH?轉(zhuǎn)變?yōu)镃O,需通入CO2,所以A物質(zhì)為CO2。
10.【答案】(1)MnO2;NH+H2ONH3·H2O+H+
(2)Zn+MnO2+2H2SO4===ZnSO4+MnSO4+2H2O、Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ 增大鋅粉與二氧化錳粉末的接觸面積
(3)能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好(答案合理即可) CH4?8e?+10OH?===CO+7H2O
(4)鋅(或Zn) 減小;Zn2++Mn2++2H2OZn+MnO2+4H+
(5)75%
【解析】(1)普通鋅錳干電池的構(gòu)造:外殼為鋅筒,中間為石墨棒,其周圍是由MnO2和NH4Cl等組成的糊狀填充物,還原劑鋅在負(fù)極失去電子被氧化、氧化劑MnO2在正極得到電子被還原,電解質(zhì)氯化銨水解(NH+H2ONH3·H2O+H+)使電解質(zhì)溶液呈酸性。(2)用稀硫酸酸浸時活潑金屬鋅與稀硫酸反應(yīng):Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,由濾液中的溶質(zhì)有ZnSO4和MnSO4可推知,在酸性溶液中強還原劑鋅把強氧化劑MnO2還原為Mn2+:Zn+MnO2+2H2SO4===ZnSO4+MnSO4+2H2O;由“濾液中c(ZnSO4)略大于c(MnSO4)”推斷,粉碎的重要作用是增大鋅粉與MnO2粉末的接觸面積,使上述兩個反應(yīng)中的第二個反應(yīng)成為主要反應(yīng)。(3)燃料電池的優(yōu)點是能量轉(zhuǎn)換效率高和環(huán)境友好等。堿性燃料電池中,甲烷的氧化產(chǎn)物為CO;CH4?8e?+10OH?===CO+7H2O。(4)鋁電極與通甲烷的負(fù)極相連,鋁電極為電解池的陰極,電解時溶液中的鋅離子在陰極上得到電子被還原為單質(zhì)鋅:Zn2++2e?===Zn。陽極上Mn2+失去電子被氧化為MnO2:Mn2+?2e?+2H2O===MnO2+4H+,生成氫離子,陽極附近溶液的pH減小。兩個電極反應(yīng)相加即為電解池總反應(yīng):Zn2++Mn2++2H2OZn+MnO2+4H+。(5)燃料電池中:n(CH4)=2.24 L22.4 L·mol-1=0.1mol,由負(fù)極反應(yīng)知消耗0.1mol甲烷失去0.8mol e?;電解池中:n(Zn)=19.5 g65 g·mol-1=0.3mol,由陰極反應(yīng)知生成0.3mol Zn得到0.6mol e?;能量利用率為0.6mol0.8mol×100%=75%。
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