专题08 电极反应方程式专练教师版备战高考化学二轮主观题必刷题集.docx

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专题08电极反应方程式专练教师版备战高考化学二轮主观题必刷题集

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）。

【答案】

（1）Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C

（2）Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中

Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4

【解析】

（1）充放电过程中，LiCoO2和Li1-xCoO2发生氧化还原反应生成LiCoO2和C，反应方程式为Li1-xCoO2+LixC6＝LiCoO2+6C。

（2）放电时，负极上生成锂离子，锂离子向正极移动并进入正极材料中，所以“放电处理”有利于锂在正极的回收，根据流程图知，可回收到的金属化合物有Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4。

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：

________。

【答案】Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）催化剂2Al+6CO2=Al2（C2O4）3

【解析】

（1）明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+，方程式为：

Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）。

根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。

将方程式加和得到，总反应为：

2Al+6CO2=Al2（C2O4）3。

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”）。

【答案】

（1）LiOH；2Cl‾—2e‾=Cl2↑；B

【解析】

（1）根据示意图，B极区生产H2，同时生成LiOH，则B极区电解液不能是LiCl溶液，如果是LiCl溶液则无法得到纯净的LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液；电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl‾失去电子，则阳极电极反应式为：

2Cl‾—2e‾=Cl2↑；根据电流方向，电解过程中Li+向B电极迁移。

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。

【答案】

（5）

【解析】

（5）铜的化学性质比石墨活泼，所以应用外加电流的阴极保护法保护铜，所以石墨作阳极，铜作阴极。

在图中注明电源的正负极，石墨与正极相连，铜与负极相连。

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________________________________________________________________。

【答案】baMnO2+e－+Li+=LiMnO2否电极Li是活泼金属，能与水反应

【解析】

试题分析：

（1）外电路的电流方向是由正极b流向负极a。

（2）在电池正极b上发生的电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2;（3）由于负极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。

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：

________________。

【答案】

（4）氨气；根据反应8NO+7H2O

3NH4NO3+2HNO3，电解产生的HNO3多

【解析】

（1）电解NO制备硝酸铵，阳极反应为：

NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：

NO+5e-+6H+=NH4++H2O，从两极反应可看出若要使电子得失守恒，阳极产生的NO3-的量大于阴极产生的NH4+的量，总反应为8NO+7H2O

3NH4NO3+2HNO3，故应补充适量的氨气。

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_______。

②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_______。

【答案】

（1）①ZnNH4ClMnO2+NH4++e-=MnOOH+NH3

②碱性电池不易发生电解质的泄露，因为消耗的负极改装在电池的内部，碱性电池的使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高。

【解析】

（1）根据化学方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn（NH3）2Cl2+2MnOOH，锌是负极材料，氯化铵是电解质的主要成分，二氧化锰和铵根离子在正极发生反应,MnO2+NH4++e-=MnOOH+NH3。

与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是碱性电池不易发生电解质的泄露，因为消耗的负极改装在电池的内部，碱性电池的使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高。

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。

【答案】（14分）

（1）①A，2NO3‾+6H2O+10e‾=N2↑+12OH‾②14.4

【解析】

（1）①NO2-在阴极得电子生成N2，所以B极为电源的负极，则A极为电源的正极，根据原子守恒和电荷守恒，反应物还有H2O，生成物还有OH‾。

配平地离子方程式。

②除了电极反应会造成电解液的质量变化，质子通过质子交换膜导电也会产生电解液的质量变化，转移2mol电子，会有2molH+从左侧移动到右侧，使左侧电解液质量减少2g，右侧电解液质量增加2g

左侧电极反应为H2O电离的OH‾放电：

4OH‾-4e‾=2H2O+O2↑

4mol32g

2mol16g

所以转移2mol电子，左侧电解液共减少：

16g+2g=18g

右侧电极反应为：

2NO3‾+6H2O+10e‾=N2↑+12OH‾

10mol28g

2mol5.6g

H+移向右侧，所以转移2mol电子，右侧电解液共减少：

5.6g-2g=3.6g

因此两侧电解液的质量变化为：

18g-3.6g=14.4g。

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。

【答案】

（1）a；2H＋+NO3－+e－→NO2+H2O；

（2）做电解质溶液（或导电）。

【解析】

（1）电解精炼时，粗银做阳极，所以粗银是a极；

b电极是阴极，发生还原反应，生成了红棕色气体是NO2，电极反应：

NO3﹣+e﹣+2H+=NO2↑+H2O，

故答案为：

a；NO3﹣+e﹣+2H+=NO2↑+H2O；

（2）该装置构成原电池，氯化钠溶液作电解质溶液，促进溶液的导电能力，故答案为：

作电解质溶液，形成原电池。

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_______________________。

【答案】

增大反应物接触面积，使反应更反分

H2S+2FeCl3=2FeCl2+S↓+2HCl2Fe2＋+2H＋

通电

=

2Fe3＋+H2↑

【解析】

采用气液逆流是保证有充足的接触时间和接触面积，反应更加充分。

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）。

【答案】2H2O+2e﹣═2OH﹣+H2↑K+a到b产生Cl2易污染环境

【解析】

（1）①由图示，阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离的氢离子得电子，反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑。

②电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向为由左向右，即由a到b。

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