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36．(09年山東理綜·31)(8分)(化學－化學與技術)

金屬鋁的生產是以Al₂O，為原料，在熔融狀態下進行電解：2Al₂O₃4Al+3O₂↑

請回答下列問題：

(1)冰晶石(Na₃AIF₆)的作用是　　 。

(2)電解生成的金屬鋁是在熔融液的　　 (填“上層”或“下層”)。

(3)陰極和陽極均由　　　 材料做成；電解時不斷消耗的電極是　　 (填“陽極”或“陰極”)。

(4)鋁是高耗能產品，廢舊鋁材的回收利用十分重要。在工業上，最能體現節能減排思想的是將回收鋁做成　　　　 (填代號)。

a．冰晶石　　　　　　　 b．氧化鋁　　　　　　　　 c．鋁錠　　　　　　　　　　 d．硫酸鋁

答案：(1)降低Al₂O₃的熔化溫度　 (2)下層(3)碳素(或石墨)　 陽極(4)c

解析：Al₂O₃的熔點很高，熔化得需要較多能量，加入助熔劑就可節約能量，降低熔化溫度

(2)由于冰晶石(Na₃AlF₆)與氧化鋁熔融物密度比鋁的小，所以鋁在熔融液的下層。

(3)電解時陽極的碳棒被生成的氧氣氧化。

(4)電解產生的鋁要盡量以單質形式存在，所以將回收鋁做成鋁錠最好。

37．(09年天津理綜·10)(14分)氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定，請回答：

(1)氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是　　　　 ，在導線中電子流動方向為　　　　　 (用a、b表示)。

(2)負極反應式為　　　　　　　　　　　　 。

(3)電極表面鍍鉑粉的原因為　　　　　　　　　　　　 。

(4)該電池工作時，H₂和O₂連續由外部供給，電池可連續不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：

Ⅰ．2Li+H₂2LIH

Ⅱ．LiH+H₂O==LiOH+H₂↑

①反應Ⅰ中的還原劑是　　　　　　 ，反應Ⅱ中的氧化劑是　　　　　　 。

②已知LiH固體密度為0.82g/cm³。用鋰吸收224L(標準狀況)H₂，生成的LiH體積與被吸收的H₂體積比為　　　　　　　 。

③由②生成的LiH與H₂O作用，放出的H₂用作電池燃料，若能量轉化率為80%，則導線中通過電子的物質的量為　　　　　 mol。

答案：(1)由化學能轉化為電能　 由a到b

(2)2H₂+4OH^－－4e^－=4H₂O或H₂+2OH^－－2e^－=2H₂O

(3)增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數，加快電極反應速率

(4)①Li　 H₂O　 ②或8.71×10^-4　 ③32

解析：本題考查電化學知識。(1)原電池的實質為化學能轉化成電能。總反應為2H₂ + O₂ =2H₂O，其中H₂從零價升至+1價，失去電子，即電子從a流向b。(2)負極為失去電子的一極，即H₂失電子生成H⁺，由于溶液是堿性的，故電極反應式左右應各加上OH^－。(3)鉑粉的接觸面積大，可以加快反應速率。(4)I．Li從零價升至+1價，作還原劑。II．H₂O的H從+1降至H₂中的零價，作氧化劑。由反應I，當吸收10molH₂時，則生成20molLiH，V=m/ρ=20×7.9/0.82 ×10^-3L=192.68×10^-3L。V(LiH)/v(H₂)= 192.68×10^-3L/224L=8.71×10^-4。20mol LiH可生成20mol H₂，實際參加反應的H₂為20×80%=1.6mol，1molH₂轉化成1molH₂O，轉移2mol電子，所以1.6molH₂可轉移3.2mol的電子。

35．(09年山東理綜·29)(12分)Zn-MnO₂干電池應用廣泛，其電解質溶液是ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液。

(1)該電池的負極材料是　　 。電池工作時，電子流向　　 (填“正極”或“負極”)。

(2)若ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液中含有雜質Cu²⁺，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是　

　　　　　　　 。欲除去Cu²⁺，最好選用下列試劑中的　　　　　 (填代號)。

a．NaOH　　　　　　　　 b．Zn　　　　　　　　　　　 c．Fe　　　　　　　　　　　 d．NH₃·H₂O

(3)MnO₂的生產方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO₄溶液。陰極的電極反應式是　　　　　　　 。若電解電路中通過2mol電子，MnO₂的理論產量為　　　　　　　　 。

答案：(1)Zn(或鋅) 正極

(2)Zn與Cu²⁺反應生成Cu，Zn與Cu構成原電池，加快反應速率　　 b

(3)2H⁺+2e^-=H₂↑ 　　　87g

解析：(1) 負極上是失電子的一極 Zn失電子有負極經外電路流向正極。(2)鋅與還原出來的Cu構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的基本要求是不能引入新雜質，所以應選Zn將Cu²⁺ 置換為單質而除去。(3)陰極上得電子，發生還原反應， H⁺得電子生成氫氣。因為MnSO₄-MnO₂-2 e-,通過2mol電子產生1molMnO₂，質量為87g。

[考點分析] 原電池原理和電解原理綜合運用

34．(09年寧夏理綜·37)［化學-選修化學與技術］(15分)

請回答氯堿的如下問題：

(1)氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k(質量比)生成的產品。理論上k＝　　　 (要求計算表達式和結果)；

(2)原料粗鹽中常含有泥沙和Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2－等雜質，必須精制后才能供電解使用。精制時，粗鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na₂CO₃、②HCl(鹽酸)③BaCl₂，這3種試劑添加的合理順序是　　　　　 (填序號)

(3)氯堿工業是高耗能產業，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(電)能30%以上。在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如下圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。

①圖中X、Y分別是　　　　 、　　　 (填化學式)，分析比較圖示中氫氧化鈉質量分數a%與b%的大小　　　 ；

②分別寫出燃料電池B中正極、負極上發生的電極反應正極：　　　 ； 負極：　　　 ；

③這樣設計的主要節(電)能之處在于(寫出2處)　　　　　 、　　　　　 。

答案：(1)k=M(Cl₂)/2 M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89(2)③①② (3)①Cl₂　 H₂　 a%小于b%　 ②O₂+4e^-+2H₂O＝4OH^- H₂－2e^-+2OH^-＝2H₂O　 ③燃料電池可以補充電解池消耗的電能；提高產出堿液的濃度；降低能耗(其他合理答案也給分)

解析：(1)只要了解電解飽和食鹽水的化學方程式2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑即可得到，k=M(Cl₂)/2 M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89；(2)只要抓住除鋇離子要放在除碳酸根離子前即可得到順序關系：③①②；(3)本題突破口在于B燃料電池這邊，通空氣一邊為正極(還原反應)，那么左邊必然通H₂，這樣Y即為H₂ ；再轉到左邊依據電解飽和食鹽水的化學方程式可知唯一未知的就是X，必然為Cl₂了；A中的NaOH進入燃料電池正極再出來，依據O₂+4e^-+2H₂O＝4OH^- 可知NaOH+濃度增大。

[點評]本題前半部基本就是課本內容的再現，但后半部很有創意，可以很好的綜合考查考生的原電池和電解的相關知識

33．(09年江蘇化學·16)(8分)以氯化鉀和鈦白廠的副產品硫酸亞鐵為原料生產硫酸鉀、過二硫酸鈉和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：

(1)反應I前需在FeSO₄溶液中加入　 　　　(填字母)，以除去溶液中的Fe³⁺。

A．鋅粉　　　　　　　 B．鐵屑　　　　　　　　　 C．KI溶液　　　　　　　 D．H₂

(2)反應Ⅰ需控制反應溫度低于35℃，其目的是　　　　　 。

(3)工業生產上常在反應Ⅲ的過程中加入一定量的醇類溶劑，其目的是　　　　 。

(4)反應Ⅳ常被用于電解生產(NH₄)₂S₂O₈(二硫酸銨)。電解時均用惰性電極，陽極發生地電極反應可表示為　　　　　 。

答案：(1)B

(2)防止NH₄HCO₃分解(或減少Fe²⁺的水解)

(3)降低K₂SO₄ 的溶解度，有利于K₂SO₄ 析出。

(4)2SO₄^2- -2e^－2S₂O₈^2-

解析：(1)在FeSO₄溶液中除去溶液中的Fe³⁺，最好選用鐵屑或鐵粉，比較簡單。(2)如果溫度過高會導致NH₄HCO₃分解同樣也會加快Fe²⁺的水解(溫度越高水解速率越快)這樣會使原料利用率降低。(3)由題目看出在III反應中生成的K₂SO₄ 為固體，而K₂SO₄在無機溶劑中溶解度是比較大的，要想使K₂SO₄析出只能降低其溶解度所以加入醇類溶劑目的降低K₂SO₄的溶解度。

(4)根據陰陽極反應原理陽極失電子發生氧化反應，此題實質是電解硫酸銨溶液，在根據反應后的產物得出正確的答案。

[考點分析]此題為化工生產題型，主要考察了化合物性質，電極方程式書寫。做此類題要分析清楚每一個環節目的和結果是什么。這樣才能判斷各反應后的產物分別是什么。

32．(09年海南化學·15)(9分)

Li-SOCl₂電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl₄-SOCl₂。電池的總反應可表示為：4Li+2SOCl₂ =4LiCl+S +SO₂。

請回答下列問題：

(1)電池的負極材料為　　　　　　 ，發生的電極反應為　　　　　　　　 ；

(2)電池正極發生的電極反應為　　　　　　　　　　 ；

(3)SOCl₂易揮發，實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl₂，有Na₂SO₃和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl₂中，實驗現象是　　　　　　 ，反應的化學方程式為　　　　　　 ；

(4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行，原因是　　　　　　　　　　 。

答案：：(9分)

(1)鋰　 Li－2e^－=Li⁺(2分)

(2)2SOCl₂+4e^－=4Cl^－+S+SO₂(2分)

(3)出現白霧，有刺激性氣體生成　 SOCl₂+H₂O=SO₂↑+2HCl↑(3分)

(4)鋰是活潑金屬，易與H₂O、O₂反應；SOCl₂也可與水反應(2分)

解析：分析反應的化合價變化，可得Li為還原劑 ，SOCl₂為氧化劑。

(1)負極材料為Li(還原劑)，Li – e^- = Li⁺　

(2)負極反應式可由總反應減去負極反應式得到：2SOCl₂ + 4 e^－ = 4Cl^－ + S + SO₂

(3)題中給出有堿液吸收時的產物，則沒有堿液吸收時的產物應為SO₂和HCl，所以現象應該為出現白霧和有刺激性氣體生成。

(4)因為構成電池的兩個主要成份Li能和氧氣水反應，且SOCl₂也與水反應

30．答案：

(1)①BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃(錯選或多選本小題不得分。NaOH溶液的加入順序及是否答Na0H不影響得分)

　 ②75%乙醇

(2)天平、燒杯、500 mL容量瓶、膠頭滴管

(3)<　　 電解生成的氯氣與電解生成的NaOH發生了反應　　 酸堿中和滴定

(4)c　　 d

解析：(1)①要除去SO₄^2－，只有選BaCl₂溶液，若選用Ba(NO₃)₂，會引入新的離子NO₃^－，再選用NaOH溶液除去Mg²⁺和Fe³⁺溶液，最后選用Na₂CO₃溶液除去Ca²⁺，此處不能選用K₂CO₃溶液，否則會引入新的K⁺，再用HCl除去過量的CO₃^2－。Na₂CO₃溶液不能加在BaCl₂溶液前，否則會引入Ba²⁺。②除去NaCl晶體表面的少量的KCl，應選用75%的乙醇，因為CCl₄有毒，同時KCl也不會溶解在CCl₄中。

　(3)2NaCl+2H₂O2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，在陰級區內產生的Cl₂能與該區生成的NaOH反應NaCl、NaClO和H₂O，使得部分的Cl₂被消耗，所以同樣條件下收集到的Cl₂小于2L。

31．(16分)(08年山東理綜·30)食鹽是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。

(1)粗食鹽常含有少量K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2－等雜質離子，實驗室提純NaCl的流程如下：

提供的試劑：飽和Na₂CO₃溶液　 飽和K₂CO₃溶液　 NaOH溶液　 BaCl₂溶液　 Ba(NO₃)₂溶液　 75%乙醇　 四氯化碳

①欲除去溶液I中的⁺Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2－離子，選出a所代表的試劑，按滴加順序依次是　　　　　　　 (只填化學式)。

②洗滌除去NaCl晶體表面附帶的少量KCl，選用的試劑為　　　 　　　　。

(2)用提純的NaCl配制500 mL 4.00 mol·L^-1 NaCl溶液，所用儀器除藥匙、玻璃棒外還有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (填儀器名稱)。

(3)電解飽和食鹽水的裝置如圖所示，若收集的H₂為2 L，則同樣條件下收集的Cl₂

　　　　 (填“＞”、“=”或“＜”)2 L，原因是　　　　　　　　　 。裝置改進后可用于制備NaOH溶液，若測定溶液中NaOH的濃度，常用的方法為　　　　　　　　 。

(4)實驗室制備H₂和Cl₂通常采用下列反應：

Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑

MnO₂+4HCl(濃)MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

據此，從下列所給儀器裝置中選擇制備并收集H₂的裝置　　　　 (填代號)和制備并收集干燥、純凈Cl₂的裝置　　　　　 (填代號)。

可選用制備氣體的裝置：

29．答案：

(1)124.2

(2)C₃H₈+5O₂=3CO₂+4H₂O　　 負

(3)4.2×10^-7 mol·L^-1

(4)＞　 HCO₃^－+H₂O=CO₃^2－+H₃O⁺(或HCO₃^－=CO₃^2－+H⁺)、HCO₃^－+H₂O=H₂CO₃+OH^－，HCO₃^－的水解程度大于電離程度

解析：(1)將第2個方程式顛倒反寫，然后與第1個方程式相加，即得所求的反應C₃H₈(g)====CH₃CH＝CH₂ (g)+H₂(g)，△H也隨方程式的變化關系進行求算：△H=-△H₂+△H₁=124.2kJ.mol^-1。

(2)以丙烷為燃料制作的新型燃料電池，其電池反應方程式為C₃H₈十50₂=3C0₂+4H₂0，因電子從電池的負極經導線流入了電池的正極，故電池的正極是電子富集的一極，故帶負電荷的離子C0₃^2-在電解質溶液中應移向電池的負極而不是正極。

(3)根據電離平衡常數公式可知：

K₁=c(H⁺)c(HCO₃^-)/c(H₂CO₃)=10^-5.60×10^-5.60/l.5×10^-5=4.2×10^-7mol. L^-1。

(4)0.1 mol L^-1NaHCO₃溶液的pH大于8，說明溶液呈堿性，即c(OH^-)＞c(H⁺),因在NaHCO₃溶液中存在著兩個平衡：電離平衡HCO₃^-CO₃^2-+H⁺，水解平衡： HC0₃^-+H₂0 　H₂CO₃^-+OH^- ，其余部分水的電離忽略不計，由c(OH^-)＞c(H⁺)，說明水解過程大于電離過程，從而推出c(H₂CO₃)>c(CO₃^2-) 。

30．(12分)(08年山東理綜·29)北京奧運會“祥云”火炬燃料是丙烷(C₃H₈)，亞特蘭大奧運會火炬燃料是丙烯(C₃H₆)。

(1)丙烷脫氫可得丙烯。

已知：C₃H₈(g)=CH₄(g)+HCCH(g)+H₂(g)　 △H₁=156.6 kJ·mol^－1

CH₃CHCH₂(g)=CH₄(g)+HCCH(g )　　　 　△H₂=32.4 kJ·mol^－1

則相同條件下，反應C₃H₈(g)=CH₃CHCH₂(g)+H₂(g) 的△H=　　　　 　kJ·mol^－1。

(2)以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O₂和CO₂，負極通入丙烷，電解質是熔融碳酸鹽。電池反應方程式為　　　　　　　　　　　　　　　 ；放電時CO₃^2－移向電池的　　　　　　　　 (填“正”或“負”)極。

(3)碳氫化合物完全燃燒生成CO₂和H₂O。常溫常壓下，空氣中的CO₂溶于水，達到平衡時，溶液的pH=5.60，c(H₂CO₃)=1.5×10^-5 mol·L^-1。若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃HCO₃^－+H⁺的平衡常數K₁=　　　　　　 。(已知10^-5.60=2.5×10^-6)

(4)常溫下，0.1 mol·L^-1NaHCO₃溶液的pH大于8，則溶液中c(H₂CO₃)　　　 c(CO₃^2－)(填“＞”、“=”或“＜”)，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　(用離子方程式和必要的文字說明)。

22．(11分)(1)Cu₂S　 (2)Cu₂O，Cu₂S　　 (3)形成酸雨，會對植物和建筑物造成嚴重損害　 硫酸　 硫酸銨　　　 電解池中，粗銅作陽極，精銅作陰極，電解質為硫酸銅溶液。陽極上發生氧化反應，Cu失去電子，使Cu單質變為Cu²⁺進入溶液中Cu－2e^－ ₌₌₌ Cu²⁺；陰極上發生還原反應，Cu²⁺得到電子在陰極上析出Cu單質，Cu²⁺+2e^－ ₌₌₌ Cu，從而達到精制Cu的目的　　 (5)A　 D

解析：

　(1)上表所列銅化合物中，銅的質量百分含量最高的是Cu2S

解釋：CuFeS2：34.8% ；Cu5FeS4：63.5% ；Cu2S：80% ；CuCO3·Cu(OH)2：57.6%

(2)　 反應的氧化劑是Cu2O，Cu2S

解釋：Cu2O，Cu2S的Cu由+1被還原為0價，作氧化劑；Cu2S的S有-2價被氧化為+4價，作還原劑。

(3)　 SO2尾氣直接排放到大氣中造成環境污染的后果是形成酸雨。處理該尾氣可得到有價值的化學品，寫出其中1種酸和1種鹽的名稱硫酸，硫酸銨。

解釋：處理SO2尾氣一般為循環制備硫酸，和用Ca(OH)2或氨水吸收，可得到CaSO4和(NH4)2SO4等有價值的化學品。

(4)　 簡述粗銅電解得到精銅的原理：電解池中，粗銅作陽極，精銅作陰極，電解質為硫酸銅溶液。陽極上發生氧化反應，Cu失去電子，使Cu單質變為Cu2+進入溶液中Cu- e- == Cu2+；陰極上發生還原反應，Cu2+得到電子在陰極上析出Cu單質，Cu2++ e- == Cu，從而達到精制Cu的目的。

(5)　 A.D

解釋：稀鹽酸可以同Cu(OH)2與CuCO3反應，而且稀鹽酸不能于Cu反應。所以稀鹽酸可以除銅器表面的銅綠(CuCO3·Cu(OH)2)，A正確。

銅表面不能形成致密氧化膜；銅和濃硫酸在常溫下是反應的，生成硫酸銅、SO2和水，反應很慢，反應過程中放熱，隨著反應的進行，速率會越來越快的，所以不能用銅制容器裝濃硫酸，B錯誤。

因為Fe比Cu活潑，所以Fe-Cu形成的原電池中，Fe作負極，更容易被氧化生繡，C錯誤。

藍色硫酸銅晶體受熱轉化為白色硫酸銅粉末，只有舊鍵的斷裂，沒有新鍵的形成(CuSO4·5H2O中，H2O與Cu2+有配位鍵)，故不屬于化學變化，只有物理變化；CuSO4可用作消毒劑，但與前者沒有因果關系，D正確。

綜上所述，答案選AD。