2020-2021学年度高三化学第一学期人教版选修4第四章电化学基础高考专项复习

2020-2021 学年度高三化学第一学期人教版选修 4 第四章电化学基础高考专 项复习 一、单选题 1．我国科学家研发了一种水系可逆 Zn—CO2 电池，电池工作时，复合膜(由 a、b 膜复合而成)层间的 H2O 解离成 H＋和 OH- ，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合 K1 时，Zn—CO2 电池工作原理如 图所示。下列说法不正确的是( ) A．闭合 K1 时，H＋通过 a 膜向 Pd 电极方向移动 B．闭合 K1 时，Zn 表面的电极反应式为 Zn＋4OH--2e- = Zn(OH) 2- 4 C．闭合 K2 时，Zn 电极与直流电源正极相连 D．闭合 K2 时，在 Pd 电极上有 CO2 生成 2．一种由聚偏氟乙烯–六氟丙烯共聚物为主的准固态聚合物电解质(QPE)制备的 Na-O2 电池结构如图所示， QPE 中的 F-C 链有利于 Na+的转移。下列有关说法中正确的是( ) A．该电池放电时正极的电极反应式为：O2+e–+Na+=NaO2 B．负极质量每减少 23 g，需要消耗 O2 的体积为 22.4 L C．偏氟乙烯与六氟丙烯互为同系物 D．该电池充电时阳极反应物为 O2 3．在通电条件下，用如图所示装置由乙二醛制备乙二酸，其制备反应原理为： OHC—CHO+2Cl2+2H2O→HOOC—COOH+4HCl。下列说法正确的是( ) A．盐酸起提供 Cl-和增强溶液导电性的作用 B．该装置将化学能转化为电能 C．a 极为负极，Pt1 电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH- D．该离子交换膜为阳离子交换膜，理论上每得到 1mol 乙二酸，将有 2molH+从右室迁移到左室 4．电化学溶解—沉淀法是一种回收利用 H2S 的新方法，其工艺原理如下图所示。下列说法不正确的是 已知：Zn 与强酸、强碱都能反应生成 H2； Zn2+在过量的强碱溶液中以[Zn(OH)4]2-形式存在。 A．锌棒连接直流电源的正极，发生氧化反应 B．反应器中反应的离子方程式为 H2S+ [Zn(OH)4]2-=ZnS↓+ 2H2O+ 2OH- C．电解槽中，没接通电源时已经有 H2 产生 D．理论上气液分离器每分离出 22.4LH2 可处理含 1molH2S 的废气 5．某研究机构使用 Li—SO2Cl2 电池作为电源电解制备 Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应为 2Li＋SO2Cl2=2LiCl＋SO2↑，下列说法错误的是 A．电池中 C 电极的电极反应式为 SO2Cl2＋2e-=2Cl-＋SO2↑ B．电池的 e 极连接电解池的 g 极 C．膜 a、c 是阳离子交换膜，膜 b 是阴离子交换膜 D．电解池中不锈钢电极附近溶液的 pH 增大 6．钢铁的牺牲阳极的阴极保护法如图所示。将金属 M 与钢铁设施连接，可减缓钢铁设施的腐蚀。下列说法 错误的是( ) A．该保护法是利用了原电池原理 B．电子从钢铁设施沿导线流到金属 M C．金属 M 发生的反应：M-ne-→Mn+ D．钢铁设施因电子流入而被保护 7．海水中锂资源非常丰富，但是海水中的锂浓度低，很难被提取出来。我国科学家设计了一种太阳能驱动 下，利用选择性固体陶瓷膜电解海水提取金属锂的装置(示意图如图)，该装置工作时，下列说法不正确的是 A．工作时，铜箔作阴极 B．催化电极上的电极反应式：2Cl--2e-= Cl2↑ C．选择性固体陶瓷膜允许 H2O 通过 D．该装置主要涉及的能量变化：太阳能→电能→化学能 8．二氧化氯是一种新型消毒剂，以氯酸钠为原料采用电解法制备二氧化氯装置如图所示。下列说法不正确 的是 A．电极 B 的材料是石墨 B．阴极区部分 C1O2 循环反应 C．产生 C1O2 的反应式为 C1O - 3 + C1O - 2 +2H+=2C1O2↑+H2O D．电解后阳极区溶液 pH 增大 9．用石墨作电极电解饱和食盐水可制取 NaClO 消毒液，简易装置如图所示。下列说法正确的是（ ） A．a 为电源的负极 B．用铁制容器盛放食盐水 C．电解过程中，c(Na+)保持不变 D．电解结束后，用 pH 试纸测定溶液的 pH 10．净化含尿素和酸性 2- 2 7Cr O 废水的微生物燃料电池工作原理如图。下列说法错误的是 A．放电时，M 室电极的电势低于 N 室电极 B．放电时，负极的电极反应为 CO(NH2)2＋H2O-6e-=CO2↑＋N2↑＋6H＋ C．当废水中 2- 2 7Cr O 的浓度或酸性过大时，电池的效率都会降低 D．1 mol 2- 2 7Cr O 被净化时，有 8 mol H＋从 M 室迁移到 N 室 11．下图是电化学膜法脱硫过程示意图，电化学膜的主要材料是碳和熔融的碳酸盐。下列说法错误的是( ) A．b 电极为阳极，发生氧化反应 B．阴极反应式为 H2S+2e- =S2-+H2↑ C．净化气中 CO2 含量明显增加，是电化学膜中的碳被氧化 D．工作一段时间后，生成 H2 和 S2 的物质的量之比为 2∶1 12．由下列实验操作和现象得出的结论不正确的是( ) 选 项 实验操作 实验现象 结论 A 向 Co2O3 中滴加浓盐酸 产生黄绿 色气体 氧化性： Co2O3 > Cl2 B 白铁皮(镀锌铁)出现刮痕后浸泡在饱和食盐水中，一段时间后 滴加几滴 K3[Fe(CN)6]溶液 无明显现 象 锌对铁依然具有保护 作用 C 将铁片投入浓硫酸中 无明显变 化 常温下铁不与浓硫酸 反应 D 将 10mL 2mol/L 的 KI 溶液与 1mL 1mol/L FeCl3 溶液混合充分 反应后滴加 KSCN 溶液 溶液颜色 变红 KI与FeCl3的反应具有 可逆性 A．A B．B C．C D．D 13．连二亚硫酸盐( 2- 2 4S O )可用于脱除烟气中的 NO，并通过电解再生，装置如下图所示，溶液 a 为硫酸溶 液。下列说法正确的是( ) A．在 NO 吸收柱内， 2- 2 4S O 被 NO 还原为 2- 3SO B．电极 M 为阳极，氢离子在电极 N 上放电产生氢气 C．相同体积的溶液 a 和 b 中的 n(H+).a>b D．隔膜最好选择阴离子交换膜，允许硫酸根离子通过实现再生 14．焦亚硫酸钠(Na2S2O5)可用作食品加工的防腐剂，制备示意图如下。已知：2NaHSO3=Na2S2O5+H2O。下 列说法不正确．．．的是 A．采用的是阳离子交换膜 B．阳极的电极反应式为 2H2O-4e－= 4H+ + O2↑ C．当阴极生成 0.2 g 气体时，a 室溶液质量减少 1.6 g D．电解后将 b 室溶液进行结晶、脱水，可得到 Na2S2O5 15．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗 KOH 溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是 ( ) A．通电后阴极区附近溶液 pH 会增大 B．阳极反应式为 4OH--4e-=2H2O+O2↑ C．纯净的 KOH 溶液从 b 出口导出 D．K+通过交换膜从阴极区移向阳极区 二、多选题 16．某电池以 K2FeO4 和 Zn 为电极材料，KOH 溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是 A．Zn 为电池的负极 B．正极反应式为 2FeO42−+10H＋+6e－=Fe2O3+5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时 OH−向负极迁移 17．一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为 KOH 浓溶液。下列说法错 误的是 A．电池总反应式为：2Mg＋O2＋2H2O＝2Mg(OH)2 B．正极反应式为：Mg－2e－＝Mg2＋ C．活性炭可以加快 O2 在负极上的反应速率 D．电子的移动方向由 a 经外电路到 b 18．下列说法正确的是 A．反应 N2 (g) +3H2 (g) 2NH3 (g)的ΔH < 0，ΔS >0 B．地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀 C．常温下，Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，pH=10 的含 Mg2+溶液中，c(Mg2+ )≤5.6×10-4 mol·L-1 D．常温常压下，锌与稀 H2SO4 反应生成 11.2 L H2，反应中转移的电子数为 6.02×1023 19．生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在，可用铁、石墨作电极，用电解法去除。电解时： 如图 1 原理所示可进行除氮；翻转电源正负极，可进行除磷，原理是利用 Fe2+将 PO43-转化为 Fe3(PO4)2 沉淀。 下列说法正确的是 A．图 2 中 0~20min 脱除的元素是氮元素，此时石墨作阴极 B．溶液 pH 越小有效氯浓度越大，氮的去除率越高 C．图 2 中 20~40min 脱除的元素是磷元素，此时阴极电极反应式为 2H++2e-=H2↑ D．电解法除氮有效氯 ClO—氧化 NH3 的离子方程式为 3ClO—+2NH3=3Cl—+N2↑+3H2O 20．荣获 2019 年诺贝尔化学奖的吉野彰是最早开发具有商业价值的锂离子电池的日本科学家，他设计的可 充电电池的工作原理示意图如图所示。该可充电电池的放电反应为 LixCn+Li(1-x)CoO2=LiCoO2＋nC。NA 表示 阿伏伽德罗常数的值。下列说法错误的是（ ） A．该电池用于电动汽车可有效减少光化学烟雾污染 B．充电时，阳极反应为 LiCoO2−xe−＝Li(1-x)CoO2＋xLi＋ C．充电时，Li+由 A 极移向 B 极 D．若初始两电极质量相等，当转移 2NA 个电子时，两电极质量差为 14g 三、填空题 21．燃煤烟气脱硫有很多方法 方法 I：先用氨水将 SO2 转化为 NH4HSO3，再通入空气氧化成(NH4)2SO4。 方法 II：用 Na2SO3 溶液吸收 SO2，再经电解转化为 H2SO4。 据此回答以下问题： （1）方法 I 中发生氧化还原反应的离子方程式__________。能提高方法 I 燃煤烟气 SO2 中去除率的措施有 __________（填字母）。 A．增大氨水浓度 B．增大燃煤烟气的流速 C．事先去除燃煤烟气中的二氧化碳 D．增大压强 （2）采用方法 II 脱硫，燃煤烟气中的二氧化碳能否与生成的 NaHSO3 溶液反应_______(说明理由)。已知 H2SO3 为的电离平衡常数为 K1=1.54×10-2，K2=1.02×10-7。则 NaHSO3 溶液中含 S 元素粒子浓度由大到小的顺序为 _______。通过右图所示电解装置可将生成的 NaHSO3 转化为硫酸，电极材料皆为石墨。则 A 为电解池的 ______(填“阴极”或“阳极”)。C 为______（填物质名称）。若将阴离子交换膜换成阳子交换膜，写出阳 极区域发生的电极反应______。 22．自门捷列夫发现元素周期律以来，人类对自然的认识程度逐步加深，元素周期表中的成员数目不断增 加。回答下列问题： (1)2010 年和 2012 年，俄罗斯的杜布纳联合核研究所两次成功合成了超重元素 Ts ，中文名为“石田”。元素 Ts 可由反应 293249 48 1 97 20 0Bk Ca Ts 4 n   得到，该反应________(填“是”或“不是”)化学反应。Ts 的质子数为 ________。 (2) Ts 的同族元素 F 的一种化合物为 3 2O F ，若该化合物分子中的每个原子都达到 8 电子稳定结构，则 3 2O F 的电子式为________，该分子内存在的共价键类型有________。 (3)该族中的另一元素 Cl 广泛存在于海水中，利用“膜”技术可以分离离子交换膜分为“阳膜”、“阴膜”、“单价 阳膜”、“单价阴膜”、“双极性膜”等，单价阳膜允许+1 价阳离子透过，单价阴膜允许-1 价阴离子透过，双极 性膜可将水解离为 H 和 O H  ，并实现其定向通过。BMSED 电渗析技术可同步实现粗盐水中一二价盐的选 择性分离和一价盐的酸碱制备，结构如图所示，指出膜名称：X 是________、Z 是________；阳极室的电极 反应式为________。 23．废铅蓄电池的回收中产生大量的铅膏，回收利用铅膏能有效减少铅污染，充分利用铅资源。 (1)铅膏制备 PbO。铅膏经过预处理后（主要成分为 PbSO4）加入 Na2CO3 溶液，使之转化为 PbCO3，然后充 分灼烧得到 PbO。 ①PbCO3 分解产生 aPbCO3•bPbO 中间产物。PbCO3 和 PbSO4 加热升温过程中固体的质量变化见图 1。PbCO3 在 300 ℃时分解的产物为_____________。 ②工业上用 PbCO3 热分解制备的 PbO 而不直接热分解 PbSO4 制备的 PbO 的原因是_____________。 (2)沉淀除铅。铅膏经过转化后得到含铅的 Na2SO4 废液，需要进一步除去废水中的铅。 ①常温下，该废液中 2- 4SO 浓度为 0.01 mol·L−1，则该废液中 Pb2+浓度最大为_____________。[Ksp(PbSO4)＝ 1.8×10−8] ②随温度升高和 2- 4SO 浓度增大废液中 Pb2+浓度显著增大，所以工业通常采用向废液中加入 Na2CO3、NaHCO3 或 NaOH 等碱性沉淀剂产生 Pb(OH)2 沉淀除铅。废液随着 pH 的变化生成 Pb(OH)2 的质量如图 2。向含铅废 液中投放 NaHCO3 发生的离子方程式为_____________。在实际生产中采用 NaHCO3 或 Na2CO3 沉铅，不采 用 NaOH 的原因是_____________。 (3)电化学除铅。利用脉冲电源（间歇性通入电流）电解法转化废液中的 Pb2+实现铅资源化利用，可以提高 除铅效率（除铅效率与 Pb2+浓度有关），其原理示意图 3。 ①写出阳极的电极反应式：__________。 ②采用脉冲电解比普通电源电解的优点是__________。 24．一些行业的废水中氨氮含量严重超标，废水脱氮已成为主要污染物减排和水体富营养化防治的研究热 点，有多种方法可以去除。 I.电镀行业废水处理流程如图： （1）吹脱法除氨氮：水中的氨氮大多数以 NH4+和游离态的 NH3 保持平衡状态而存在。将空气直接通入水 中，使气相和液相充分接触。水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移。从而达到脱除氨的目的。氨 氮废水中 NH3 和 NH4+平衡态的平衡关系有___。 （2）温度、pH 值、空气流量对脱除氨有很大的影响。pH 值、空气流量对脱除氨影响如图所示。由图可以 看出，空气流量一定时，10＜pH＜11 时，吹脱率随着 pH 增加而增加，请用化学平衡移动原理解释原因___。 （3）次氯酸钠氧化法：利用次氯酸钠氧化废水中氨氮的离子方程式是___。 II.对于含有 H2PO4-的氨氮废水还可以用电化学沉淀与阴极氧化协同去除水中的氨氮，装置如图所示。电解 过程中，石墨毡电极产生 OH-，在通入 O2 的情况，又产生 H2O2，以氧化水中的 NH4+，同时 NH4+还可以通 过生成 MgNH4PO4•6H2O 沉淀而持续被除去。 （1）阳极的电极反应式是___。 （2）废水中的 NH4+'转化为 MgNH4PO4•6H2O 的离子方程式是___。 （3）pH 大于 10.5 不利于 MgNH4PO4•6H2O 的生成，原因是___。 参考答案 1．C2．A3．A4．D5．B6．B7．C8．D9．A10．D11．C12．C13．C14．C15．D16．AD17．BC18．BC19．C D20．CD 21．2HSO3 — +O2=2SO4 2— +2H + AD 不能，亚硫酸的酸性大于碳酸 c(HSO3 — )>c(SO3 2— )>c(H2SO3 ) 阴极 较浓的硫酸溶液 4OH - -4e - =O2  +2H2O 或 2H2O-4e - =O2  +4H + 22．不是 117 极性键、非极性键 双极性膜 单价阴 膜 2 2=4OH 4e 2H O O    23．PbCO3•PbO 因为 PbSO4 分解温度高，消耗能量多，产生硫的氧化物，污染大 1.8×10-6mol/L Pb2++2HCO3-=Pb(OH)2↓+2CO2↑ NaOH 的碱性强，容易与 Pb(OH)2 反应而使其溶解，而使用 NaHCO3 或 Na2CO3 溶液，碱性弱，容易控制 pH，从而最大限度 的使铅沉淀。 4OH--4e-=O2↑+2H2O 可以让阴、阳离子充分的移动到阳极和阴极附 近，电极区相关离子浓度更大，有利于电解。 24．NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH- NH3·H2O NH4++OH-，pH 增大有利于 平衡逆向移动，NH4+转化为游离态的 NH3，NH3 在空气吹脱下从水中脱除 2NH4++3ClO-+2OH-=N2↑+3Cl-+5H2O Mg-2e-=Mg2+ NH4++H2PO4-+Mg2++2OH-+4H2O=MgNH4PO4•6H2O pH 偏大，NH4+、Mg2+易与 OH−结合 生成 NH3•H2O、Mg(OH)2，NH3•H2O 的电离被抑制，使 NH4+和 Mg2+浓度降低，不利于 MgNH4PO4•6H2O 的生成