36．(09年山东理综·31)(8分)(化学－化学与技术)

金属铝的生产是以Al₂O，为原料，在熔融状态下进行电解：2Al₂O₃4Al+3O₂↑

请回答下列问题：

(1)冰晶石(Na₃AIF₆)的作用是　　 。

(2)电解生成的金属铝是在熔融液的　　 (填“上层”或“下层”)。

(3)阴极和阳极均由　　　 材料做成；电解时不断消耗的电极是　　 (填“阳极”或“阴极”)。

(4)铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成　　　　 (填代号)。

a．冰晶石　　　　　　　 b．氧化铝　　　　　　　　 c．铝锭　　　　　　　　　 d．硫酸铝

答案：(1)降低Al₂O₃的熔化温度　 (2)下层(3)碳素(或石墨)　 阳极(4)c

解析：Al₂O₃的熔点很高，熔化得需要较多能量，加入助熔剂就可节约能量，降低熔化温度

(2)由于冰晶石(Na₃AlF₆)与氧化铝熔融物密度比铝的小，所以铝在熔融液的下层。

(3)电解时阳极的碳棒被生成的氧气氧化。

(4)电解产生的铝要尽量以单质形式存在，所以将回收铝做成铝锭最好。

37．(09年天津理综·10)(14分)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：

(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是　　　　 ，在导线中电子流动方向为　　　　　 (用a、b表示)。

(2)负极反应式为　　　　　　　　　　　　 。

(3)电极表面镀铂粉的原因为　　　　　　　　　　　　 。

(4)该电池工作时，H₂和O₂连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ．2Li+H₂2LIH

Ⅱ．LiH+H₂O==LiOH+H₂↑

①反应Ⅰ中的还原剂是　　　　　　 ，反应Ⅱ中的氧化剂是　　　　　　 。

②已知LiH固体密度为0.82g/cm³。用锂吸收224L(标准状况)H₂，生成的LiH体积与被吸收的H₂体积比为　　　　　　　 。

③由②生成的LiH与H₂O作用，放出的H₂用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为　　　　　 mol。

答案：(1)由化学能转化为电能　 由a到b

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

(3)增大电极单位面积吸附H₂、O₂分子数，加快电极反应速率

(4)①Li　 H₂O　 ②或8.71×10^-4　 ③32

解析：本题考查电化学知识。(1)原电池的实质为化学能转化成电能。总反应为2H₂ + O₂ =2H₂O，其中H₂从零价升至+1价，失去电子，即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即H₂失电子生成H⁺，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH^－。(3)铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。(4)I．Li从零价升至+1价，作还原剂。II．H₂O的H从+1降至H₂中的零价，作氧化剂。由反应I，当吸收10molH₂时，则生成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，实际参加反应的H₂为20×80%=1.6mol，1molH₂转化成1molH₂O，转移2mol电子，所以1.6molH₂可转移3.2mol的电子。

35．(09年山东理综·29)(12分)Zn-MnO₂干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液。

(1)该电池的负极材料是　　 。电池工作时，电子流向　　 (填“正极”或“负极”)。

(2)若ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液中含有杂质Cu²⁺，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是　

　　　　　　　 。欲除去Cu²⁺，最好选用下列试剂中的　　　　　 (填代号)。

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

(3)MnO₂的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO₄溶液。阴极的电极反应式是　　　　　　　 。若电解电路中通过2mol电子，MnO₂的理论产量为　　　　　　　　 。

答案：(1)Zn(或锌) 正极

(2)Zn与Cu²⁺反应生成Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率　　 b

(3)2H⁺+2e^-=H₂↑ 　　　87g

解析：(1) 负极上是失电子的一极 Zn失电子有负极经外电路流向正极。(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu²⁺ 置换为单质而除去。(3)阴极上得电子，发生还原反应， H⁺得电子生成氢气。因为MnSO₄-MnO₂-2 e-,通过2mol电子产生1molMnO₂，质量为87g。

[考点分析] 原电池原理和电解原理综合运用

34．(09年宁夏理综·37)［化学-选修化学与技术］(15分)

请回答氯碱的如下问题：

(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k＝　　　 (要求计算表达式和结果)；

(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2－等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na₂CO₃、②HCl(盐酸)③BaCl₂，这3种试剂添加的合理顺序是　　　　　 (填序号)

(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中X、Y分别是　　　　 、　　　 (填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小　　　 ；

②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：　　　 ； 负极：　　　 ；

③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)　　　　　 、　　　　　 。

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燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度；降低能耗(其他合理答案也给分)

解析：(1)只要了解电解饱和食盐水的化学方程式2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑即可得到，k=M(Cl₂)/2 M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89；(2)只要抓住除钡离子要放在除碳酸根离子前即可得到顺序关系：③①②；(3)本题突破口在于B燃料电池这边，通空气一边为正极(还原反应)，那么左边必然通H₂，这样Y即为H₂ ；再转到左边依据电解饱和食盐水的化学方程式可知唯一未知的就是X，必然为Cl₂了；A中的NaOH进入燃料电池正极再出来，依据O₂+4e^-+2H₂O＝4OH^- 可知NaOH+浓度增大。

[点评]本题前半部基本就是课本内容的再现，但后半部很有创意，可以很好的综合考查考生的原电池和电解的相关知识

33．(09年江苏化学·16)(8分)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：

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

A．锌粉　　　　　　　 B．铁屑　　　　　　　　　 C．KI溶液　　　　　　　 D．H₂

(2)反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是　　　　　 。

(3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是　　　　 。

(4)反应Ⅳ常被用于电解生产(NH₄)₂S₂O₈(二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生地电极反应可表示为　　　　　 。

答案：(1)B

(2)防止NH₄HCO₃分解(或减少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⁺，最好选用铁屑或铁粉，比较简单。(2)如果温度过高会导致NH₄HCO₃分解同样也会加快Fe²⁺的水解(温度越高水解速率越快)这样会使原料利用率降低。(3)由题目看出在III反应中生成的K₂SO₄ 为固体，而K₂SO₄在无机溶剂中溶解度是比较大的，要想使K₂SO₄析出只能降低其溶解度所以加入醇类溶剂目的降低K₂SO₄的溶解度。

(4)根据阴阳极反应原理阳极失电子发生氧化反应，此题实质是电解硫酸铵溶液，在根据反应后的产物得出正确的答案。

[考点分析]此题为化工生产题型，主要考察了化合物性质，电极方程式书写。做此类题要分析清楚每一个环节目的和结果是什么。这样才能判断各反应后的产物分别是什么。

32．(09年海南化学·15)(9分)

Li-SOCl₂电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl₄-SOCl₂。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl₂ =4LiCl+S +SO₂。

请回答下列问题：

(1)电池的负极材料为　　　　　　 ，发生的电极反应为　　　　　　　　 ；

(2)电池正极发生的电极反应为　　　　　　　　　　 ；

(3)SOCl₂易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl₂，有Na₂SO₃和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl₂中，实验现象是　　　　　　 ，反应的化学方程式为　　　　　　 ；

(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是　　　　　　　　　　 。

答案：：(9分)

(1)锂　 Li－2e^－=Li⁺(2分)

(2)2SOCl₂+4e^－=4Cl^－+S+SO₂(2分)

(3)出现白雾，有刺激性气体生成　 SOCl₂+H₂O=SO₂↑+2HCl↑(3分)

(4)锂是活泼金属，易与H₂O、O₂反应；SOCl₂也可与水反应(2分)

解析：分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂 ，SOCl₂为氧化剂。

(1)负极材料为Li(还原剂)，Li – e^- = Li⁺　

(2)负极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl₂ + 4 e^－ = 4Cl^－ + S + SO₂

(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO₂和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成。

(4)因为构成电池的两个主要成份Li能和氧气水反应，且SOCl₂也与水反应

30．答案：

(1)①BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃(错选或多选本小题不得分。NaOH溶液的加入顺序及是否答Na0H不影响得分)

　 ②75%乙醇

(2)天平、烧杯、500 mL容量瓶、胶头滴管

(3)<　　 电解生成的氯气与电解生成的NaOH发生了反应　　 酸碱中和滴定

(4)c　　 d

解析：(1)①要除去SO₄^2－，只有选BaCl₂溶液，若选用Ba(NO₃)₂，会引入新的离子NO₃^－，再选用NaOH溶液除去Mg²⁺和Fe³⁺溶液，最后选用Na₂CO₃溶液除去Ca²⁺，此处不能选用K₂CO₃溶液，否则会引入新的K⁺，再用HCl除去过量的CO₃^2－。Na₂CO₃溶液不能加在BaCl₂溶液前，否则会引入Ba²⁺。②除去NaCl晶体表面的少量的KCl，应选用75%的乙醇，因为CCl₄有毒，同时KCl也不会溶解在CCl₄中。

　(3)2NaCl+2H₂O2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，在阴级区内产生的Cl₂能与该区生成的NaOH反应NaCl、NaClO和H₂O，使得部分的Cl₂被消耗，所以同样条件下收集到的Cl₂小于2L。

31．(16分)(08年山东理综·30)食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。

(1)粗食盐常含有少量K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2－等杂质离子，实验室提纯NaCl的流程如下：

提供的试剂：饱和Na₂CO₃溶液　 饱和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－离子，选出a所代表的试剂，按滴加顺序依次是　　　　　　　 (只填化学式)。

②洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl，选用的试剂为　　　 　　　　。

(2)用提纯的NaCl配制500 mL 4.00 mol·L^-1 NaCl溶液，所用仪器除药匙、玻璃棒外还有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (填仪器名称)。

(3)电解饱和食盐水的装置如图所示，若收集的H₂为2 L，则同样条件下收集的Cl₂

　　　　 (填“＞”、“=”或“＜”)2 L，原因是　　　　　　　　　 。装置改进后可用于制备NaOH溶液，若测定溶液中NaOH的浓度，常用的方法为　　　　　　　　 。

(4)实验室制备H₂和Cl₂通常采用下列反应：

Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑

MnO₂+4HCl(浓)MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集H₂的装置　　　　 (填代号)和制备并收集干燥、纯净Cl₂的装置　　　　　 (填代号)。

可选用制备气体的装置：

29．答案：

(1)124.2

(2)C₃H₈+5O₂=3CO₂+4H₂O　　 负

(3)4.2×10^-7 mol·L^-1

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

解析：(1)将第2个方程式颠倒反写，然后与第1个方程式相加，即得所求的反应C₃H₈(g)====CH₃CH＝CH₂ (g)+H₂(g)，△H也随方程式的变化关系进行求算：△H=-△H₂+△H₁=124.2kJ.mol^-1。

(2)以丙烷为燃料制作的新型燃料电池，其电池反应方程式为C₃H₈十50₂=3C0₂+4H₂0，因电子从电池的负极经导线流入了电池的正极，故电池的正极是电子富集的一极，故带负电荷的离子C0₃^2-在电解质溶液中应移向电池的负极而不是正极。

(3)根据电离平衡常数公式可知：

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，说明溶液呈碱性，即c(OH^-)＞c(H⁺),因在NaHCO₃溶液中存在着两个平衡：电离平衡HCO₃^-CO₃^2-+H⁺，水解平衡： HC0₃^-+H₂0 　H₂CO₃^-+OH^- ，其余部分水的电离忽略不计，由c(OH^-)＞c(H⁺)，说明水解过程大于电离过程，从而推出c(H₂CO₃)>c(CO₃^2-) 。

30．(12分)(08年山东理综·29)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C₃H₈)，亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C₃H₆)。

(1)丙烷脱氢可得丙烯。

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

则相同条件下，反应C₃H₈(g)=CH₃CHCH₂(g)+H₂(g) 的△H=　　　　 　kJ·mol^－1。

(2)以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　 ；放电时CO₃^2－移向电池的　　　　　　　　 (填“正”或“负”)极。

(3)碳氢化合物完全燃烧生成CO₂和H₂O。常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c(H₂CO₃)=1.5×10^-5 mol·L^-1。若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃HCO₃^－+H⁺的平衡常数K₁=　　　　　　 。(已知10^-5.60=2.5×10^-6)

(4)常温下，0.1 mol·L^-1NaHCO₃溶液的pH大于8，则溶液中c(H₂CO₃)　　　 c(CO₃^2－)(填“＞”、“=”或“＜”)，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　(用离子方程式和必要的文字说明)。

22．(11分)(1)Cu₂S　 (2)Cu₂O，Cu₂S　　 (3)形成酸雨，会对植物和建筑物造成严重损害　 硫酸　 硫酸铵　　　 电解池中，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu²⁺进入溶液中Cu－2e^－ ₌₌₌ Cu²⁺；阴极上发生还原反应，Cu²⁺得到电子在阴极上析出Cu单质，Cu²⁺+2e^－ ₌₌₌ Cu，从而达到精制Cu的目的　　 (5)A　 D

解析：

　(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是Cu2S

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

(2)　 反应的氧化剂是Cu2O，Cu2S

解释：Cu2O，Cu2S的Cu由+1被还原为0价，作氧化剂；Cu2S的S有-2价被氧化为+4价，作还原剂。

(3)　 SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是形成酸雨。处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称硫酸，硫酸铵。

解释：处理SO2尾气一般为循环制备硫酸，和用Ca(OH)2或氨水吸收，可得到CaSO4和(NH4)2SO4等有价值的化学品。

(4)　 简述粗铜电解得到精铜的原理：电解池中，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2+进入溶液中Cu- e- == Cu2+；阴极上发生还原反应，Cu2+得到电子在阴极上析出Cu单质，Cu2++ e- == Cu，从而达到精制Cu的目的。

(5)　 A.D

解释：稀盐酸可以同Cu(OH)2与CuCO3反应，而且稀盐酸不能于Cu反应。所以稀盐酸可以除铜器表面的铜绿(CuCO3·Cu(OH)2)，A正确。

铜表面不能形成致密氧化膜；铜和浓硫酸在常温下是反应的，生成硫酸铜、SO2和水，反应很慢，反应过程中放热，随着反应的进行，速率会越来越快的，所以不能用铜制容器装浓硫酸，B错误。

因为Fe比Cu活泼，所以Fe-Cu形成的原电池中，Fe作负极，更容易被氧化生绣，C错误。

蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，只有旧键的断裂，没有新键的形成(CuSO4·5H2O中，H2O与Cu2+有配位键)，故不属于化学变化，只有物理变化；CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。

综上所述，答案选AD。