1、A A组自主命题组自主命题天津卷题组天津卷题组五年高考考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护1.(2019天津理综,6,6分)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极答案答案D本题涉及原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识,通过工作原理示意图的分析,考查学生接
2、受、吸收、整合化学信息的能力。新型高能电池的原理应用体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。由工作原理示意图中Zn2+迁移的方向可判断放电时a为正极,b为负极。放电时,a极得到电子,发生还原反应,使溶液中离子数目增大,A、B项正确;充电时,a极接外接电源的正极,D项错误;充电时,b极为阴极,电极反应式为Zn2+2e-Zn,每增重0.65g,转移0.02mol电子,a极为阳极,电极反应式为2I-+Br-2e-I2Br-,转移0.02mol电子,有0.02molI-被氧化,C项正确。解题思路解题思路根据示意图判断电池的正、负极,再结合图中微粒变化的情况书写出电极反应式,根据两极转移电子守恒作出正确
3、计算。2.(2015天津理综,4,6分)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的c(S)减小C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡24O答案答案C题中所述锌铜原电池中,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+;Cu为正极,电极反应式为Cu2+2e-Cu,发生还原反应。Zn2+通过阳离子交换膜向正极移动;乙池溶液中消耗的Cu2+与由甲池迁移过来的Zn2+的物质的量相同,则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通过阳离子交换膜
4、。故选C。3.(2016天津理综,3,6分)下列叙述正确的是()A.使用催化剂能够降低化学反应的反应热(H)B.金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速率与氧气浓度无关C.原电池中发生的反应达平衡时,该电池仍有电流产生D.在同浓度的盐酸中,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度比ZnS的小答案答案D催化剂可以改变反应所需的活化能,但不影响反应的反应热(H),A错误;吸氧腐蚀的实质是O2与金属发生氧化还原反应,因此增大氧气浓度会提高腐蚀速率,B错误;原电池中发生的反应达到平衡时,电流表示数应为零,即在外电路没有电流产生,C错误;在相同环境下,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度小于ZnS,D正确
5、。易混易错易混易错催化剂不改变化学平衡,仅改变反应速率;原电池反应达平衡时,反应仍在进行,但外电路不再有电流产生。4.(2014天津理综,6,6分)已知:锂离子电池的总反应为:LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2锂硫电池的总反应为:2Li+SLi2S有关上述两种电池说法正确的是()A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应C.理论上两种电池的比能量相同D.右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电答案答案BA项,在原电池内部,阳离子应移向正极;二次电池的充电过程为电解过程,阴极发生还原反应,B项正确;C项,比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能,当
6、二者质量相同时,转移电子的物质的量不相等,即比能量不同;D项,应为锂硫电池给锂离子充电,还应将锂硫电池的锂电极连接锂离子电池的石墨电极,硫电极连接LiCoO2电极。考点二电解原理及其应用考点二电解原理及其应用5.(2013天津理综,6,6分)为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)电解池:2Al+3H2OAl2O3+3H2电解过程中,以下判断正确的是()电池电解池AH+移向Pb电极H+移向Pb电极B每消耗3molPb生成2molAl
7、2O3C正极:PbO2+4H+2e-Pb2+2H2O阳极:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+D答案答案D原电池内部H+向正极迁移(即向PbO2电极迁移),A项错误。当有3molPb被消耗时,转移6mole-,则生成1molAl2O3,B项错误。电池正极反应式为PbO2+4H+S+2e-PbSO4+2H2O,C项错误。原电池中PbPbSO4,质量增大;电解池中Pb作阴极,发生反应2H+2e-H2,故质量不变,D项正确。24O评析评析本题以电解法在铝表面产生氧化膜为载体,考查原电池内部离子移动方向与电解池中离子移动方向的区别,以及电极反应式的书写等知识。试题体现了化学理论服务于实际的理念,
8、体现了学以致用的教育思想。6.(2016天津理综,10,14分)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:(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:。(2)氢气可用于制备H2O2。已知:H2(g)+A(l)B(l)H1O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)H2其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)H2O2(l)的H0(填“”“”或“=”)。(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)Hv(吸氢)
9、(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为。(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-Fe+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Fe ,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。图1图224O24O电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为。c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一
10、点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:。答案答案(共14分)(1)污染小可再生来源广资源丰富燃烧热值高(任写其中2个)H2+2OH-2e-2H2O(2)(3)ac(4)光能转化为化学能(5)阳极室防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低解析解析(1)碱性氢氧燃料电池中H2在负极失电子结合OH-生成H2O。(2)两反应的S均小于0,且均为自发反应,故两反应均为放热反应。H2(g)+A(l)B(l)H10O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l
11、)H20运用盖斯定律,+可得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)的H=H1+H2v逆,即v(吸氢)v(放氢),d项不正确。(5)由题意可知,阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O,阴极的电极反应式为6H2O+6e-3H2+6OH-,故电解一段时间后阳极室c(OH-)降低。阴极产生H2,若不及时排出,则会还原Na2FeO4,使产率降低。由题中信息可知Na2FeO4在强碱性条件下稳定,故c(OH-)较低时Na2FeO4稳定性差;c(OH-)过高时,铁电极上会产生Fe(OH)3或Fe2O3,导致Na2FeO4产率降低。21(H)yc24O易混易错易混易错本题中第(3)小题b项中要注
12、意可逆反应进行不彻底,参加反应的反应物的量应小于其加入量。7.(2017天津理综,7,14分)某混合物浆液含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(如图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。回答和中的问题。.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)(1)反应所加试剂NaOH的电子式为,BC的反应条件为,CAl的制备方法称为。(2)该小组探究反应发生的条件。D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。由此
13、判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)。a.温度b.Cl-的浓度c.溶液的酸度(3)0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为。.含铬元素溶液的分离和利用(4)用惰性电极电解时,Cr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24O(写化学式)。答案答案(1)Na+H-加热(或煅烧)电解法(2)ac(3)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)H=-85.6kJmol-1(4)在直流电源作用下,Cr通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离
14、浆液Cr和Cr2NaOH和H2O24O24O27O解析本题考查电子式的书写、热化学方程式的书写、电解原理及其应用等。(1)NaOH是离子化合物,其电子式为Na+H-;固体混合物中含有Al(OH)3和MnO2,加入NaOH溶液,Al(OH)3转化为易溶于水的NaAlO2,MnO2不能溶于NaOH溶液,故固体D为MnO2,溶液A中含有NaAlO2,向溶液A中通入CO2后生成的沉淀B为Al(OH)3,Al(OH)3受热分解生成Al2O3(固体C),工业上常用电解熔融的Al2O3制备金属铝。O(2)固体D为MnO2。MnO2与浓盐酸混合,不加热无变化,加热有Cl2生成,说明该反应能否有效进行与温度有关
15、;反应停止后,固体有剩余,滴加硫酸又产生Cl2,说明该反应能否有效进行与溶液的酸度有关。(3)通过分析可知反应生成的还原性气体为CO,易水解成TiO2xH2O的液态化合物为TiCl4,故反应的热化学方程式为2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)H=-85.6kJmol-1。(4)依据离子交换膜的性质和电解池的工作原理知,在直流电场作用下,Cr通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液;在电解过程中,OH-在阳极室失去电子生成O2,溶液的酸性增强,通过阴离子交换膜移向阳极室的Cr有部分转化为Cr2,故分离后含铬元素的粒子是Cr和Cr2;H+在阴极室得到电子生成H2,
16、溶液中的OH-浓度增大,混合物浆液中的Na+通过阳离子24O24O27O24O27O交换膜移向阴极室,故阴极室生成的物质为NaOH和H2。易错易混易错易混在电化学问题中,注意阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过。B B组统一命题、省组统一命题、省(区、市区、市)卷题组卷题组考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护1.(2019浙江4月选考,12,2分)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是()A.甲:Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加B.乙:正极的电极反应式为Ag2O+2e-
17、+H2O2Ag+2OH-C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄D.丁:使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降答案答案A甲中Cu为正极,电极表面发生反应:2H+2e-H2,导致Cu电极附近溶液中H+浓度减小,A错误;乙中Zn粉为负极,Ag2O为正极,正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,B正确;丙中锌筒作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,故锌筒逐渐变薄,C正确;丁中铅蓄电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,导致使用一段时间后,H2SO4溶液浓度减小,导电能力下降,D正确。解题点睛解题点睛本题考查常见化学电源,掌握各原电池的工
18、作原理是解题的关键。2.(2019上海选考,17,2分)关于下列装置,叙述错误的是()A.石墨电极反应O2+4H+4e-2H2OB.鼓入少量空气,会加快Fe的腐蚀C.加入少量NaCl,会加快Fe的腐蚀D.加入HCl,石墨电极反应式:2H+2e-H2答案答案AA项,该原电池装置的电解质是接近中性的自来水,石墨电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故错误;B项,鼓入空气,水中O2浓度增大,O2得电子机会增大,会加快Fe的腐蚀,故正确;C项,加入少量NaCl,增加电解质溶液的导电性,会加快Fe的腐蚀,故正确;D项,加入HCl后,电解质溶液中存在大量H+,石墨电极反应式为2H+2e-H2,故正确
19、。3.(2019江苏单科,10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀答案答案C本题涉及的考点为金属的电化学腐蚀,考查了考生接受、吸收、整合化学信息的能力,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。铁作负极,Fe-2e-Fe2+,A不正确;电化学腐蚀过程中化学能不可能全部转化为电能,还有部分转化为热能,B不正确;活性炭的存在构成了原电池,加快了负极铁的腐蚀
20、,C正确;以水代替NaCl溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,只是吸氧腐蚀的速率会减慢,D不正确。知识总结知识总结在中性或极弱的酸性环境中钢铁发生吸氧腐蚀,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;在酸性环境中钢铁发生析氢腐蚀,正极的电极反应式为2H+2e-H2。4.(2019课标,12,6分)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是()A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H+2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.
21、电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动答案答案B本题涉及原电池的工作原理及应用,以生物燃料电池为载体考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。借助不同形式的能量转化过程,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养和关注社会发展、科技进步、生产生活的价值观念。A项,现有工业合成氨的反应条件是高温、高压、催化剂,则题述方法合成氨条件更为温和,同时可将化学能转化为电能,正确;B项,阴(正)极区,在固氮酶催化作用下发生反应N2+6H+6MV+2NH3+6MV2+,错误;C项,由B项分析可知正极区N2被还原为NH3,正确;D项,原电池工作时,质子(H+)通过交换膜由负极区向正极区移动,正确。思路点拨思路
22、点拨根据电极反应类型确定电极名称。左电极:MV+MV2+发生氧化反应,故为负极,则右电极为正极。5.(2016课标,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+B.正极反应式为Ag+e-AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2答案答案BMg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式为AgCl+e-Ag+Cl-,B项错误。6.(2016课标,11,6分)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+
23、2H2O2Zn(OH。下列说法正确的是()A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e-Zn(OHD.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)24)24)答案答案C充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH2Zn+O2+4OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e-Zn(OH,故C项正确;放电时,每消耗1molO2电路中通过4mol电子,故D项错误。24)24)思路分析思路分析放电时为原电池,根据题给反应确定正
24、、负极反应式;充电时为电解池,阳离子在阴极上放电,阴离子在阳极上放电,即阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。规律方法规律方法1.:原电池 阳离子移向正极电解池 阳离子移向阴极 原电池负极电解池阳极2.失电子3.原电池充电时:正极接电源正极,电池正极变阳极。7.(2016四川理综,5,6分)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为:Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(xc%a%答案答案B甲装置为电解池,其右室产生的氢氧化钠循环利用,因为H+在阴极放电,有OH-剩余,所以右室为阴极室,故A错误;甲装置中阴离子不能自由通过离子交换膜,但Na+和水可以通过,乙装置中,右
25、室氧气放电生成OH-,而左室的OH-的物质的量减小,则Na+通过离子交换膜进入右室与产生的OH-结合成氢氧化钠,所以甲、乙两装置中使用的均为阳离子交换膜,故B正确;乙装置为燃料电池,其左室电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O,故C错误;燃料电池中的离子交换膜只允许阳离子通过,而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-,所以反应后氢氧化钠的浓度升高,即b%a%,负极氢气失电子生成H+消耗OH-,所以a%c%,得到b%a%c%,故D错误。8.(2019天津红桥区一模,5)化学可以变废为宝,利用电解法处理烟道气中的NO,将其转化为NH4NO3的原理如下图所示,下列说法错误的是()A.该电解池的阳极
26、反应为NO-3e-+2H2ON+4H+B.该电解池的电极材料为多孔石墨,目的是提高NO的利用率和加快反应速率C.用NH4NO3的稀溶液代替水可以增强导电能力,有利于电解的顺利进行D.为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充的物质A为HNO33O答案答案D在阳极上发生NO失电子的氧化反应生成N,电极反应为NO-3e-+2H2ON+4H+,故A正确;该电解池的电极材料为多孔石墨,目的是吸附更多的NO,以提高NO的利用率和加快反应速率,故B正确;用NH4NO3的稀溶液代替水可以增强导电能力,有利于电解的顺利进行,故C正确;电解总反应为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,所以为使电解产物完全
27、转化为NH4NO3,需补充的物质A为氨气,故D错误。3O3O9.(2018天津南开中学月考,10)工业生产会产生大量CO2,增加了碳排放量,人们一直努力将CO2变废为宝。途径一:将CO2催化加氢可制取乙烯。已知:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)H=-152kJ/mol。(1)化学键的键能如表所示,则表中的x=。化学键COHHCCCHHO键能(kJ/mol)803436x414464(2)如图所示为在体积为2L的恒容容器中,投料为1molCO2和3molH2时,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响。请回答:250时该反应的化学平衡常数K=(列出计算式即可)
28、。下列说法正确的是。a.平衡常数大小:MNb.反应物活化分子百分数大小:MNc.当压强、混合气体的密度或不变时均可视为化学反应已达到平衡状态d.其他条件不变,若不使用催化剂,则250时CO2的平衡转化率可能位于点M1(3)下列措施一定可以提高平衡体系中C2H4百分含量,又能加快反应速率的是。a.升高温度b.缩小体积,增大压强c.增大H2的浓度d.将产物从反应体系中分离出来途径二:以稀硫酸为电解质溶液,利用电解原理将CO2转化为乙烯。已知:该电解池的工作原理如图所示:(4)M极上的电极反应式为;22(H)(CO)nn(5)已知铅蓄电池放电时发生的反应为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2
29、H2O。若铅蓄电池中消耗1molH2SO4理论上能产生标准状况下C2H4L(结果保留两位小数)。(6)反应一段时间后,停止通电并撤掉质子交换膜使溶液充分混合。此时和电解前相比,硫酸溶液的pH(选填“变大”“变小”或“不变”)。答案答案(1)612(2)a(3)b(4)2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O(5)1.87(6)变小4260.125 0.50.250.75解析解析(1)反应热=反应物总键能-生成物总键能,根据2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),则H=(4803+6436-4414-x-8464)kJ/mol=-152kJ/mol,解得x=612。(2)
30、由图可知,250时,CO2的平衡转化率为50%,则2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)初始(mol/L):0.51.500转化(mol/L):0.250.750.1250.5平衡(mol/L):0.250.750.1250.5则平衡常数K=。该反应正方向为放热反应,升高温度平衡逆向移动,N点的温度大于M点,所以M点反应正向进行的程度大,即平衡常数大小:MN,故a正确;温度越高,反应物活化分子百分数越大,N点的温度高,所以反应物活化分子百分数大小:MT1,由温度升高反应速率增大可知T2的反应速率大于T1,又因为温度高时平衡状态下CH3OH的物质的量少,则说明平衡向逆反应方向
31、移动,故正反应为放热反应,则T1时的平衡常数比T2时的大,正确,中该反应在T1时的平衡常数比T2时的大,则错误,中v(CH3OH)=,错误。AAnVt(4)由化学平衡的三段式法计算:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始(mol):1300变化(mol):a3aaa平衡(mol):1-a3-3aaa根据相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比,则容器内平衡时的压强与起始压强之比为=。.(5)废水中含CN-,控制溶液pH为910并加入NaCl,阳极产生的ClO-将CN-氧化,说明溶液中的Cl-在阳极失去电子发生氧化反应,电极反应为2OH-+Cl-2e-ClO-+H2O,阴极
32、上H+得电子产生氢气,铁电极作阴极,不参加反应;ClO-、CN-和OH-反应生成C、N2和H2O,故离子方程式为5ClO-+2CN-+2OH-2C+N2+5Cl-+H2O。1331 3aaaaa 22a23O23O7.(2019天津一中月考,7)(20分)硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。.已知硼镁矿主要成分为Mg2B2O5H2O,硼砂的化学式为Na2B4O710H2O,一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如下所示:(1)写出硼元素在周期表中的位置:。(2)将硼砂溶于热水后,用硫酸调节溶液的pH为23以制取硼酸(H3BO3),该反应的离子方程式为。(3)由MgCl27H2O制备MgC
33、l2时,一定条件是。(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3,BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.2000g粗硼制成的BI3完全分解,将生成的I2配制成100mL溶液,用酸式滴定管量取10mL碘水放入锥形瓶中,向其中滴加几滴淀粉溶液,用0.3000mol/LNa2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00mL(提示:I2+2S22I-+S4)。滴定终点的现象为,该粗硼样品的纯度为%。.已知:H3BO3的电离常数为5.810-10,H2CO3的电离常数为K1=4.410-7、K2=4.710-11。(5)向盛有饱和硼酸溶液的试管中,滴加0.1mol/LNa2CO3溶液,(填“
34、能”或“不能”)观察到气泡逸出。(6)H3BO3也可写成B(OH)3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备。工作原理如图所示(阳离子交换膜和阴离子交换膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。23O26Ob膜为交换膜(填“阴离子”或“阳离子”),写出产品室发生反应的离子方程式:,理论上每生成1molH3BO3,阴极室可生成L气体(标准状况)。N室中,进口和出口的溶液浓度大小关系为a%b%(填“”或“”)。答案答案(每空2分,共20分)(1)第二周期第A族(2)B4+2H+5H2O4H3BO3(3)在HCl氛围中加热(4)当滴入最后一滴Na2S2O3溶液时,溶液恰好由蓝色褪至无色,且半分钟不变色99
35、(5)不能(6)阴离子H+B(OH)4-H3BO3+H2O11.227O解析解析(1)B元素的原子序数为5,位于元素周期表中第二周期第A族。(2)用H2SO4调pH为23,B4在酸溶液中生成H3BO3,反应的离子方程式为B4+2H+5H2O4H3BO3。(3)加热MgCl27H2O时,氯化镁水解生成氢氧化镁,在HCl氛围中加热可以抑制MgCl2的水解。(4)硫代硫酸钠的物质的量为0.3000mol/L0.018L=0.0054mol,根据关系式BBI3I23S2可知:n(B)=n(S2)=0.0054mol=0.0018mol,硼元素的质量为11g/mol0.0018mol=0.0198g,则
36、粗硼中硼的含量为100%=99%。(5)H3BO3的电离常数为5.810-10,H2CO3的电离常数为K1=4.410-7,因5.810-104.410-7,所以不能观察到气泡逸出。(6)原料室中的B(OH通过b膜进入产品室,M室中H+通过a膜进入产品室,则b膜为阴离子交换膜;产品室发生的反应为H+B(OH)4-H3BO3+H2O;M、N室电极反应式分别为2H2O-4e-O2+4H+、2H2O+2e-H2+2OH-,理论上每生成1mol产品,M室生成1molH+、N室生成0.5molH2,阴极生成的气体在标准状况下的体积:22.4L/mol0.5mol=11.2L;N室中石墨为阴极,电解时阴极
37、上水得电子生成H2和OH-,原料室中的Na+通过c膜进入N室,溶液中c(NaOH)增大,所以N室中:a%b%。27O27O3223O1323O131000.0198g100.2000g4)C C组组2017201920172019年高考模拟年高考模拟应用创新题组应用创新题组1.(201953原创预测卷七,10)国际能源期刊NanoEnergy报道了一种能量效率可达80%的全氢电池,其工作原理如图所示,左侧电解质溶液的溶质是NaOH与NaClO4,右侧电解质溶液的溶质是HClO4与NaClO4。下列说法正确的是()A.电池的总反应是H+OH-H2OB.负极的电极反应式是H2-2e-2H+C.右边
38、吸附层中发生了氧化反应D.电解质溶液中的离子均能通过离子交换膜答案答案A由图可知,电子由左侧吸附层流出,流向右侧吸附层,故左侧吸附层是电池负极,右侧吸附层是电池正极,负极室电解质溶液的溶质是NaOH与NaClO4,呈强碱性,电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O,B错;右侧吸附层是正极,HClO4电离出的氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为2H+2e-H2,C错;正极反应式与负极反应式相加得电池总反应为H+OH-H2O,A正确;该电池能量变化的实质是把强酸(高氯酸)与强碱(氢氧化钠)反应的中和能转化为电能,而且能量转化效率较高,若H+、OH-均能通过离子交换膜,则中和能就转化成了热能,电
39、池能量转化效率将降低,所以离子交换膜不能让H+、OH-通过,只能让Na+、Cl通过,D错。4O2.(201953原创冲刺卷四,12)我国科学工作者正在研发中的最具诱人前景的锂离子电池镍锰酸锂/钛酸锂电池具有充电时间短、续航时间长、输出电压高等优点。该电池的正极材料为LiNi0.5Mn1.5O4,负极材料为Li4Ti5O12,充电时的总反应为LiNi0.5Mn1.5O4+Li4Ti5O12Li1-xNi0.5Mn1.5O4+Li4+xTi5O12(已知充、放电过程中Mn元素保持稳定的+4价不变;Ni有两种价态:+2、+4;Ti有两种价态:+3、+4)。据以上信息判断下列说法错误的是()A.电池的
40、隔膜为阳离子交换膜B.充电时阳极材料中的Ni元素发生氧化反应,Li+从阳极脱嵌出来C.放电时负极的电极反应可表示为Li4Ti5O12-xe-Li4+xTi5O12-xLi+D.1mol负极材料嵌入0.3molLi+时,有0.3mol的Ti元素被还原答案答案C根据充电时的总反应及相关信息可知,充电时阳极的电极反应式为LiNi0.5Mn1.5O4-xe-Li1-xNi0.5Mn1.5O4+xLi+,阴极的电极反应式为Li4Ti5O12+xe-+xLi+Li4+xTi5O12,则该电池的隔膜为阳离子交换膜,Li+自由通过,A、B项正确。放电时负极的电极反应为Li4+xTi5O12-xe-Li4Ti5
41、O12+xLi+,C项错误。根据充电时阴、阳极上的反应及得失电子守恒可知D项正确。创新点创新点材料创新。本题以新型高电压、快充锂电池镍锰酸锂/钛酸锂电池为信息点,考查电化学基本原理。3.(201953原创冲刺卷六,10)杭州湾跨海大桥为了达到100年的设计寿命,采取了多种防腐蚀技术。下图是钢铁桥墩部分防腐蚀原理示意图。下列有关叙述不正确的是()A.采用了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法B.锌板和辅助电极的作用都是损耗阳极,都需要定期更换C.外加电流除保护钢铁桥墩外,还可以减缓锌板的吸氧腐蚀D.应随时调整电源电压使钢铁桥墩表面腐蚀电流接近于零答案答案B题图中同时采用了牺牲阳极的阴极保护
42、法和外加电流的阴极保护法,可以使钢铁桥墩得到更好的保护,故A正确。锌板是损耗阳极,需要定期更换;辅助电极只传递电流,不是损耗阳极,故B错。当断开电源时锌板作损耗阳极,是牺牲阳极的阴极保护法;去掉锌板时是外加电流的阴极保护法;同时连接时相当于锌和铁并联,均与外加电流构成回路,锌和铁均受到外加电流的阴极保护,故C正确。电源电压小于吸氧腐蚀的电压时,桥墩仍会被腐蚀,电源电压过大时相当于电解海水,会增加电能的消耗,只有当钢铁桥墩表面腐蚀电流降至零或接近于零时,钢铁桥墩不发生腐蚀,也不会有过多的电能消耗,故D正确。创新点创新点本题考查金属的腐蚀,巧妙地将金属的腐蚀原理和两种电化学防腐措施融合在同一个装置中进行考查。
