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专题十六 主观题 电化学原理综合（原卷）
1.【2017海南卷16】锂是最轻的活泼金属，其单质及其化合物有广泛的用途。回答下列问题：
（1）用碳酸锂和_______反应可制备氯化锂，工业上可由电解LiCl-KCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为__________。2-1-c-n-j-y
（4）LiPF6易溶于有机溶剂，常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解，其热分解产物为PF5和__________。21*cnjy*com
2.【2017北京卷28】某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。【版权所有：21教育】
（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+，乙依据的原理是___________________（用离子方程式表示）。针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号 取样时间/min 现象
ⅰ 3 产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ 30 产生白色沉淀；较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深
ⅲ 120 产生白色沉淀；较30 min时量少；溶液红色较30 min时变浅
（资料：Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN）
② 对Fe3+产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+；
假设b：空气中存在O2，由于________（用离子方程式表示），可产生Fe3+；
假设c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可产生Fe3+；
假设d：根据_______现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。
③ 下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ：装置如图。其中甲溶液是________，操作及现象是________________。
3．【2016天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：www-2-1-cnjy-com21教育网
(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：____________。
（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH FeO42 +3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42 ，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c(OH )降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_______。
③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。21cnjy.com
4．【2016浙江卷】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。
（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在极，该电极反应式是。
5．【2016新课标Ⅰ卷】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：
回答下列问题：
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。21*cnjy*com
6.【2015海南卷15】（4）右图所示原电池正极的反应式为 。
7．【2015天津卷9】废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。
湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。
（4）操作④以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是 。
8．【2015四川卷】为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以Fe2O3存在）转变成重要的化工原料FeSO4（反应条件略）。
活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考虑其他反应。请回答下列问题：【出处：21教育名师】
（5）FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+ FeS2= Fe +2Li2S，正极反应式是 。
9．【2015山东卷】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”）。
10．【2015安徽卷25】（4）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。
0-t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_____，溶液中的H+向___极移动，t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是______。
11．【2015新课标Ⅱ卷】二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，回答下列问題：
（2）实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：
①电解时发生反应的化学方程式为 。
12．【2015重庆卷】我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。【版权所有：21教育】【来源：21cnj*y.co*m】
（5）下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中，负极是 （填图中字母“a”或“b”或“c”）；
②环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈u2（OH）3Cl，其离子方程式为 ；21*cnjy*com
③若生成4.29 g Cu2（OH）3Cl，则理论上耗氧体积为 L（标准状况）。
13．【2015新课标Ⅱ卷】酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：21教育名师原创作品
溶解度/（g/100g水）
化合物 Zn（OH）2 Fe（OH）2 Fe（OH）3
Ksp近似值 10-17 10-17 10-39
回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为 ，电池反应的离子方程式为
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn g。（已经F＝96500C/mol）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过____分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、______和 ，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是 ，其原理是 。21·cn·jy·com
14．【2015广东卷32】七铝十二钙（12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：21·cn·jy·com
（4）电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式
为 。
（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4—和Al2Cl7—两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。
15．【2015北京卷】研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
（4）利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。
①结合方程式简述提取CO2的原理： 。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是 。
16.【2015上海卷】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
完成下列填空：
（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式 。
（2）离子交换膜的作用为： 、 。
（3）精制饱和食盐水从图中 位置补充，氢氧化钠溶液从图中 位置流出（选填“a”、“b”、“c”或“d”）。www.21-cn-jy.com
17．【2016北京卷】用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3-）已成为环境修复研究的热点之一。
（1）Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
①作负极的物质是________。
②正极的电极反应式是_________。
（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3—的去除率和pH，结果如下：
初始pH pH=2.5 pH=4.5
NO3—的去除率 接近100% ＜50%
24小时pH 接近中性 接近中性
铁的最终物质形态
pH=4.5时，NO3—的去除率低。其原因是________。
（4）其他条件与（2）相同，经1小时测定NO3—的去除率和pH，结果如下：
初始pH pH=2.5 pH=4.5
NO3—的去除率 约10% 约3%
1小时pH 接近中性 接近中性
与（2）中数据对比，解释（2）中初始pH不同时，NO3—去除率和铁的最终物质形态不同的原因：__________。21cnjy.com2·1·c·n·j·y
18．【2016江苏卷】铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。
（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72–的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72–转化为Cr3＋，其电极反应式为_____________。【来源：21cnj*y.co*m】
19．【2017天津卷】某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。21世纪教育网版权所有
Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用
（4）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是__________，分离后含铬元素的粒子是_________；阴极室生成的物质为___________（写化学式）。21·世纪*教育网
20.【2017江苏卷】铝是应用广泛的金属。以铝土矿 (主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：21教育名师原创作品www-2-1-cnjy-com
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。21世纪21世纪教育网有【来源：21·世纪·教育·网】
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专题十六 主观题 电化学原理综合（解析版）
1.【2017海南卷16】锂是最轻的活泼金属，其单质及其化合物有广泛的用途。回答下列问题：
（1）用碳酸锂和_______反应可制备氯化锂，工业上可由电解LiCl-KCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为__________。21cnjy.com
（4）LiPF6易溶于有机溶剂，常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解，其热分解产物为PF5和__________。21·cn·jy·com
【答案】（1）盐酸，Li＋＋e－=Li；（4）LiF。
【解析】
（1）碳酸锂制备氯化锂，利用碳酸锂的性质与碳酸镁的性质相似，因此碳酸锂与盐酸反应制备氯化锂，根据电解原理，阴极上发生还原反应，得到电子，电极反应式为Li＋＋e－=Li；
（4）LiPF6中Li显＋1价，P显＋5价，F显－1价，PF5中P显＋5价，F显－1价，因此LiPF6分解不属于氧化还原反应，根据元素守恒，另一种产物中含有Li，即另一种产物是LiF。
2.【2017北京卷28】某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。
（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+，乙依据的原理是___________________（用离子方程式表示）。针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号 取样时间/min 现象
ⅰ 3 产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ 30 产生白色沉淀；较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深
ⅲ 120 产生白色沉淀；较30 min时量少；溶液红色较30 min时变浅
（资料：Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN）
② 对Fe3+产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+；
假设b：空气中存在O2，由于________（用离子方程式表示），可产生Fe3+；
假设c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可产生Fe3+；
假设d：根据_______现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。
③ 下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ：装置如图。其中甲溶液是________，操作及现象是________________。
【答案】（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+ 。②4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O 、白色沉淀 2-1-c-n-j-y
③0.05 mol·L-1 NaNO3溶液 、 FeCl2溶液（或FeSO4溶液）、按图连接好装置，电流表指针发生偏转，分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深。
【解析】
（2）①过量的铁粉与Fe3+反应得到Fe2+；故答案是：Fe+2Fe3+=3Fe2+
②O2氧化Fe2+生成Fe3+的反应为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O。加入KSCN溶液后产生白色沉淀AgSCN，所以实验可以说明溶液中含有Ag+，故可以假设Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+；故答案是：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 加入KSCN溶液后产生白色沉淀21*cnjy*com
③证明假设a、b、c错误，就是排除Ag+对实验的干扰，相当于没有Ag+存在的空白实验，考虑其他条件不要变化，可以选用0.05mol/LNaNO3溶液。原电池实验需要证明的是假设d的反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够实现，所以甲池应当注入FeCl2（或者FeSO4溶液）。假设d成立，则上述原电池能够产生电流，左侧溶液中生成的Fe3+遇到KSCN时红色会更深。
故答案是：0.05 mol·L-1 NaNO3溶液 FeSO4溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左
侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深
3．【2016天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：www-2-1-cnjy-com
(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：____________。
（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH FeO42 +3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42 ，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。www.21-cn-jy.com
①电解一段时间后，c(OH )降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_______。
③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】（1）H2+2OH--2e-=2H2O （5）①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低
③M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。
【解析】
(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点有污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高等，碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH 2e =2H2O，
故答案为：污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；H2+2OH 2e =2H2O
(5)①根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子
减少，因此电解一段时间后，c(OH )降低的区域在阳极室，故答案为：阳极室；
②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低，
故答案为：防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；
③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低，故答案为：M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。
4．【2016浙江卷】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。
（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在极，该电极反应式是。
【答案】（5）阴 CO2+6H++6e ==CH3OH+H2O
【解析】（5）二氧化碳变甲醇，碳元素的化合价降低，得到电子，说明其在阴极反应，其电极反应为： CO2+6H++6e-＝CH3OH+H2O
5．【2016新课标Ⅰ卷】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：
回答下列问题：
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。
【答案】（3）NaOH溶液 ；Na2CO3溶液 ；ClO2 (或NaClO2)；
【解析】（3）食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用过量NaOH溶液除去Mg2+，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+；向NaCl溶液中加入ClO2，进行电解，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl2↑，反应产生Cl2， 阴极发生反应产生NaClO2，可见“电解”中阴极反应的主要产物是NaClO2
6.【2015海南卷15】（4）右图所示原电池正极的反应式为 。
【答案】（4）Ag++e-=Ag
【解析】（4）该原电池的实质是Cu与银离子发生置换反应生成Ag单质，所以正极是生成Ag单质的还原7．【2015天津卷9】废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。
湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。
（4）操作④以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是 。
【答案】（4）O2、H2SO4
【解析】
（4）以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电，所以阳极上生成O2，同时有大量的H+生成，且SO42﹣也向阳极移动在阳极积累，因此阳极产物还有H2SO4；
8．【2015四川卷】为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以Fe2O3存在）转变成重要的化工原料FeSO4（反应条件略）。21世纪教育网版权所有
活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考虑其他反应。请回答下列问题：21*cnjy*com
（5）FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+ FeS2= Fe +2Li2S，正极反应式是 。
【答案】（5）FeS2+4e－＝Fe +2S2－
【解析】（5）正极得电子，化合价降低，可得正极方程式：FeS2+4e- ＝Fe +2S2-。
9．【2015山东卷】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）依据电解原理，且惰性电极不参与反应，即只有溶液中阴阳离子放电。B极区生产H2，是溶液中水电离出的H+放电发生还原反应的结果，则该极是与电源负极相连的阴极，同时生成OH-（即LiOH），故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+向作为阴极的B电极迁移。
10．【2015安徽卷25】（4）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。
0-t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_____，溶液中的H+向___极移动，t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是______。
【答案】（4）2H++ NO3-+e-=NO2↑+ H2O，正，Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应
【解析】（4）正极得电子发生还原反应，故电极反应式为：2H++ NO3-+e-=NO2↑+ H2O；在电场作用下，阳离子向电池正极移动；由图像得t1时刻电流方向改变，说明电负极发生变化，Al因为发生钝化不再进一步反应。
11．【2015新课标Ⅱ卷】二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，回答下列问題：
（2）实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：
①电解时发生反应的化学方程式为 。
【答案】（2）①NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3
【解析】（2）①根据流程图可知电解时生成氢气和NCl3，则电解时发生反应的化学方程式为
NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3。【来
12．【2015重庆卷】我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。【版权所有：21教育】
（5）下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中，负极是 （填图中字母“a”或“b”或“c”）；
②环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈u2（OH）3Cl，其离子方程式为 ；21*cnjy*com
③若生成4.29 g Cu2（OH）3Cl，则理论上耗氧体积为 L（标准状况）。
【答案】（5） ① c ② 2Cu2＋+3OH－+Cl－=Cu2（OH）3Cl↓ ③0.448
【解析】
（5）①根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极，即c是负极，故答案为：c；
②Cl﹣扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2（OH）3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2++3OH﹣+Cl﹣=Cu2（OH）3Cl↓，
故答案为：2Cu2++3OH﹣+Cl﹣=Cu2（OH）3Cl↓；
③n[Cu2（OH）3Cl]==0.02mol，根据转移电子得n（O2）==0.02mol，
V（O2）=90.02mol×22.4L/mol=0.448L，
故答案为：0.448．
13．【2015新课标Ⅱ卷】酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
溶解度/（g/100g水）
化合物 Zn（OH）2 Fe（OH）2 Fe（OH）3
Ksp近似值 10-17 10-17 10-39
回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为 ，电池反应的离子方程式为
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn g。（已经F＝96500C/mol）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过____分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、______和 ，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是 ，其原理是 。21·cn·jy·com
【答案】（1）MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH；Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH （2）0.05g
加热浓缩、冷却结晶；铁粉、MnOOH；在空气中加热；碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2
【解析】
（1）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，锌是活泼的金属，锌是负极，电解质显酸性，则负极电极反应式为Zn—2e—＝Zn2＋。中间是碳棒，碳棒是正极，其中二氧化锰得到电子转化为MnOOH，则正极电极反应式为MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH，所以总反应式为Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH。
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，则通过的电量是0.5×300＝150，因此通过电子的物质的量是，锌在反应中失去2个电子，则理论消耗Zn的质量是。
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵。根据表中数据可知氯化锌的溶解度受温度影响较大，因此两者可以通过结晶分离回收，即通过蒸发浓缩、冷却结晶实现分离。二氧化锰、铁粉、MnOOH均难溶于水，因此滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉、MnOOH。由于碳燃烧生成CO2，MnOOH能被氧化转化为二氧化锰，所以欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是在空气中灼烧。
14．【2015广东卷32】七铝十二钙（12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：
（4）电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式
为 。
（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4—和Al2Cl7—两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。
【答案】（4）2Al+6H20 2Al(OH)3↓+3H2↑（5）Al－3e－＋7 AlCl4—==4 Al2Cl7—
【解析】
（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，Al作阳极，石墨作阴极。Al在阳极放电，溶液中的H+在阴极放电，破坏了水的电离平衡，使的溶液中的OH—浓度增大，与产生的Al3+结合生成Al（OH）3，总反应方程式为：2Al+6H2O 2Al（OH）3↓+3H2↑。【来源：21·世纪·教育·网】
（5）依据原电池原理，整合信息“AlCl4— 和Al2Cl7— 两种离子在Al电极上相互转化”，可得负极：Al－3e－＋7 AlCl4—==4 Al2Cl7—。
15．【2015北京卷】研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
（4）利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。
①结合方程式简述提取CO2的原理： 。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是 。
【答案】（4）①a室：2H2O-4e－= O2↑+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO3－+H+＝CO2↑+H2O。
②c室的反应：2H2O+2e-＝2OH-+H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH.c·n·j·y2·1·c·n·j·y
【解析】
（4）①a室接电源的正极，为阳极，水得到电子生成氧气和氢离子，a室：2H2O﹣4e﹣=4H++O2↑，氢离
子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：H++HCO3﹣=CO2↑+H2O，故答案为：a室：2H2O﹣4e=4H++
O2↑，氢离子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：H++HCO3﹣=CO2↑+H2O；
②c室连接电源的负极，为阴极，水得到电子生成氢气和氢氧根，a室中产生氢离子，c室：2H2O+
2e﹣=2OH﹣+H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH，
故答案为：c室：2H2O+2e﹣=2OH﹣+H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH．
16.【2015上海卷】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
完成下列填空：
（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式 。
（2）离子交换膜的作用为： 、 。
（3）精制饱和食盐水从图中 位置补充，氢氧化钠溶液从图中 位置流出（选填“a”、“b”、“c”或“d”）。21·世纪*教育网
【答案】（1） 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。
阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O；阻止阳极产生的Cl2和阴
极产生的H2混合发生爆炸。
（3）a；d；
【解析】
电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，反应的离子方程式为：
2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑，
故答案为：2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑；
（2）图中的离子交换膜只允许阳离子通，是阳离子交换膜，可以允许阳离子通过，不能使阴离子通过，这样就可以阻止阴极溶液中的OH-进入阳极室，与氯气发生反应，阻止Cl-进入阴极室，使在阴极区产生的NaOH纯度更高。同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
（3）随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充，由于阴极H+不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出；水不断消耗，所以从b口不断加入蒸馏水，从c位置流出的是稀的NaCl溶液。
17．【2016北京卷】用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3-）已成为环境修复研究的热点之一。
（1）Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
①作负极的物质是________。
②正极的电极反应式是_________。
（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3—的去除率和pH，结果如下：
初始pH pH=2.5 pH=4.5
NO3—的去除率 接近100% ＜50%
24小时pH 接近中性 接近中性
铁的最终物质形态
pH=4.5时，NO3—的去除率低。其原因是________。
（4）其他条件与（2）相同，经1小时测定NO3—的去除率和pH，结果如下：
初始pH pH=2.5 pH=4.5
NO3—的去除率 约10% 约3%
1小时pH 接近中性 接近中性
与（2）中数据对比，解释（2）中初始pH不同时，NO3—去除率和铁的最终物质形态不同的原因：__________。21cnjy.com21教育网
【答案】（1）①铁 ②NO3－+8e－+10H+=NH4++3H2O
（2）因为铁表面生成不导电的FeO(OH)，阻止反应进一步发生
（4）Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeO（OH）转化为可导电的Fe3O4，使反应进行的更完全，初始pH高时，产生的Fe2+浓度小，从而造成NO3—去除率和铁的最终物质形态不同。21·世纪*教育网www-2-1-cnjy-com
【解析】
（1）①Fe是活泼的金属，根据还原水体中的NO3-的反应原理图可知，Fe被氧化作负极；
②正极发生得到电子的还原反应，因此正极是硝酸根离子被还原为NH4+，该溶液为酸性电解质溶液，结合元素和电荷守恒可知电极反应式为：NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O；21*cnjy*com
（2）从pH对硝酸根去除率的影响来看，初始pH=4.5时去除率低，主要是因为铁离子容易水解生成FeO(OH)，同时生成的Fe3O4产率降低，且生成的FeO(OH)不导电，所以NO3-的去除率低；
（4）Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeO（OH）转化为可导电的Fe3O4，使反应进行的更完全；初始pH高时，由于Fe3+的水解，Fe3+越容易生成FeO(OH)，产生的Fe2+浓度小，从而造成NO3—去除率和铁的最终物质形态不同。【出处：21教育名师】
18．【2016江苏卷】铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。
（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72–的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72–转化为Cr3＋，其电极反应式为_____________。【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】（1）Cr2O72–+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O
【解析】
铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72–的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72–获得电子，发生还原反应，被还原产生Cr3＋， 结合电荷守恒书写电极方程式，则正极上发生的电极反应式为Cr2O72–+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O 【版权所有：21教育】
19．【2017天津卷】某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。21教育名师原创作品
Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用
（4）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是__________，分离后含铬元素的粒子是_________；阴极室生成的物质为___________（写化学式）。
【答案】（4）在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液
CrO42-和Cr2O72- NaOH和H2
【解析】
（4）电解池中，离子做定向移动，利用电解原理，判断CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室；同时在电流作用下，两个电极发生氧化还原反应，阴极还原反应，氢离子放电，生成氢气，生成氢氧根离子，受阳离子交换膜阻挡，和从混合区域过来的钠离子生成氢氧化钠；阳极室发生氧化反应，水电离生成的氢氧根离子放电，生成氧气，同时阳极室有氢离子生成，在氢离子作用下，2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O，故分离后含铬元素的粒子是CrO42-和Cr2O72-
故答案为：在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液；CrO42-和Cr2O72-；NaOH和H2。
20.【2017江苏卷】铝是应用广泛的金属。以铝土矿 (主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：21教育名师原创作品
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。21世纪21世纪教育网有
【答案】（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化 （4）4CO32－+2H2O 4e =4HCO3－+O2↑ H2
【解析】
（3）电解1过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所以石墨电极极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化.
（4）由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，溶液中水电力的氢氧根离子被放电生成氧气，破坏了水的电离平衡，碳酸根结合氢离子转化为碳酸氢根，所以电解反应为4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑，阴极室氢氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的氢离子放电生成氢气而破坏水的电离平衡，所以阴极产生的物质A为氢气.
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