1、2CO2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AlCO2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+6e6O26CO2+6O23C2O42反应过程中O2的作用是_。该电池的总反应式:【答案】Al3e=Al3+(或2Al6e=2Al3+)催化剂2Al+6CO2=Al2(C2O4)3(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:Al3e=Al3+(或2Al6e=2Al3+)。根
2、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”)。(1)LiOH;2Cl2e=Cl2;B(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LiO
3、H,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: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57.6C,金属氯化物的沸点均高于150C)(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)(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
4、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】b a MnO2+e+Li+=LiMnO2 否 电极Li是活泼金属,能与水反应 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;
5、(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。6NH3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:_。(4)氨气;根据反应8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多(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+7H2
6、O3NH4NO3+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。(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_。与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是_。(1)Zn NH4Cl MnO2+NH4+e-= MnOOH+ NH3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。(1)根据化学方程式
7、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。电源正极为 (填A或B),阴极反应式为 。若电解过程中转移了2mol电子,则膜两侧电解
8、液的质量变化差(m左m右)为 g。(14分)(1)A ,2NO3+6H2O+10e=N2+12OH 14.4(1)NO2-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。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 4mol 32g 2mol 16g所以转移2mol电子,左侧电解液共减少:16g+2g=
9、18g右侧电极反应为:2NO3 + 6H2O + 10e = N2+12OH 10mol 28g 2mol 5.6gH+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 。(1)a;2H+NO3+eNO2+H2O; (2)做电解质
10、溶液(或导电)。(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_。
11、增大反应物接触面积,使反应更反分H2S + 2FeCl3 = 2FeCl2 + S + 2HCl 2Fe2+2H通电=2Fe3+H2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。11KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。(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。写出电解时阴极的电极反应式_。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_。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+2e2OH+H2 K+ a到 b 产生Cl2易污染环境(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。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/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响36.00.2
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