- 电极反应和电池反应方程式
- 共352题
1923年以前，甲醇一般是用木材或其废料的分解蒸馏来生产的。现在工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳或二氧化碳加压催化加氢的方法，工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序。
已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
（1）反应②是____________（填“吸热”或“放热”）反应。
（2）某温度下反应①中H2的平衡转化率（a）与体系总压强（P）的关系如图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）_____K（B）（填“＞”、“＜”或“＝”）。据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________（用K1、K2表示）。
（3）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示，若在t0时刻分别改变一个条件，则曲线Ⅰ可变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是_____________。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是____________。
（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，若采用铂为电极材料，两极上分别通入甲醇和氧气，以氢氧化钾溶液为电解质溶液，则该碱性燃料电池的负极反应式是_________________；
（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成醋酸。通常状况下，将a mol／L的醋酸与b mol／L Ba（OH）2溶液等体积混合，反应平衡时，2c（Ba2＋） 
正确答案
答案：
（1）吸热（2分）
（2） = （2分） K1·K2 （2分）
（3）加入催化剂（2分）
将容器的体积(快速)压缩至2L（2分，仅答“加压”给1分）
（4）CH3OH－6 e-＋8 OH-=CO32-＋6 H2O （2分）
（5）
解析
略
知识点
溴化锂常用于制冷工业，可用尿素、碳酸锂及溴为原料生产溴化锂，其原理是
3Br2＋3Li2CO3＋CO（NH2）2
（1）溴化时，pH过小对反应不利，一方面是因为碳酸锂会反应生成_____________，另一方面使溴单质和水的反应平衡向_______移动，温度不宜超过60℃的原因是_______。
（2）反应过程中，若pH＞6，产品中会有溴酸盐，其原因是BrO－发生了自身的氧化还 原反应，写出反应的离子方程式：________________。
（3）试剂X的化学式为_____________，加活性炭处理的目的是________________。
（4）若直接用氨水代替尿素也可生产溴化锂，同时生成水、二氧化碳和氮气，该反应的化学方程式为_________________。
（5）用惰性电极电解熔融碳酸锂可得到金属锂，则阳极的电极方程式为______________。
（6）若原料中碳酸锂的质量为mg，最终得到溴化锂的质量为ng，据此能不能计算出 溴化锂的产率?若能请写出其表达式（含m、n的表达式）；若不能，请说明理由______________。
正确答案
答案：
（1）二氧化碳 （1分） 逆反应方向（1分）
温度过高会加快溴蒸汽的挥发或次溴酸根会发生自身氧化还原反应（2分）
（2）3BrO- 
（3）LiOH （1分） 吸附脱色（1分）
（4）3 Br2＋3 Li2CO3＋2 NH3.H2O=6 LiBr＋5 H2O＋N2↑＋3 CO2↑ （3分）
（5）2 CO32- － 4 e-=O2↑＋2CO2↑ （2分）
（6）不能，因为在图示流程中加入的 LiOH也会生成LiBr （2分）
解析
略
知识点
（1）1）一定条件下Fe(OH)3与KClO在KOH溶液中反应可制得K2FeO4，该反应的化学方程式为_________；生成0.1molK2FeO4转移的电子的物质的量_________mol
2）高铁电池是一种新型二次电池，电解液为碱溶液，其反应式为：
3Zn+2K2FeO4+8H2O
放电时电池的负极反应式为_________。充电时电解液的pH_________（填“增大”“不变”或“减小”）。
（2）NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品中；NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题：
（1）相同条件下，0.1 mol·L－1NH4Al(SO4)2中c(NH)_________（填“等于”、“大于”或“小于”）0.1 mol·L－1NH4HSO4中c(NH)。
（2）如图1是0.1 mol·L－1电解质溶液的pH随温度变化的图像。
①其中符合0.1 mol·L－1NH4Al(SO4)2的pH随温度变化的曲线是_________（填写字母）；
②20℃时，0.1 mol·L－1NH4Al(SO4)2中2c(SO)－c(NH)－3c(Al3＋)＝_________mol·L－1。
（3）室温时，向100 mL 0.1 mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示。试分析图中a、b、c、d四个点，水的电离程度最大的是_________；在b点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是_________。
（4）已知Al(OH)3为难溶物（常温下，Ksp[Al(OH)3]＝2.0×10－33）。当溶液pH=5时，某溶液中的Al3+_________（填“能”或“不能”）完全沉淀（溶液中的离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，沉淀完全）。
正确答案
（1）1）2Fe(OH)3 + 3KClO + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KCl + 5H2O；0.3 ；2）Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2；减小
（2）1） 小于 ；2）①A；②10－3-10－11 ；3）a；c(Na＋)>c(SO)>c(NH)>c(OH－)＝c(H＋) ；4）能
解析
略。
知识点
关于甲、乙装置的下列叙述中正确的是
A甲池中通甲烷的极是负极，溶液中Na+向Pt电极移动
BC电极的电极反应为：O2+4e-+4H+==2H2O
C乙池中的总反应为：Cu+H2SO4
D反应过程中，甲、乙装置中溶液的pH都逐渐减小
正确答案
解析
略。
知识点
锂的化合物用途广泛。Li3N是非常有前途的储氢材料；LiFePO4、Li2FeSiO4等可以作为电池的正级材料。回答下列问题：
（1）将锂在纯氮气中燃烧可制得Li3N，其反应的化学方程为 。
（2）氮化锂在氢气中加热时可得到氨基锂（LiNH2），其反应的化学方程式为：Li3N+2H2
（3）将Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2粉末均匀混合，在800℃的氩气中烧结6小时制得
Li2FeSiO4，写出反应的化学方程式 ，
制备Li2FeSiO4的过程必须在惰性气体氛围中进行，其原因是 。
（4）将一定浓度磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出LiFePO4沉淀，阳极的电极反应式为 。
（5）磷酸亚铁锂电池充放电过程中，发生LiFePO4与Li
。
正确答案
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
解析
略
知识点
工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理后方可排放。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法。
该法的工艺流程为：
其中第①步存在平衡：2 CrO42- (黄色)+2H+
（1）若第①步中平衡体系的pH=2，则该溶液显_________色；向该溶液中加入Ba(NO3)2溶液（已知BaCrO4为黄色沉淀）则平衡_________移动（填“向左”或“向右”或“不变”），溶液颜色将_________。
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是_________（选填编号）
A．Cr2O72-和CrO42-的浓度相同
B．2υ(Cr2O72-)=υ(CrO42-)
C．溶液的颜色不变
（3）若改变条件使平衡状态的第①步反应向正反应方向移动，则该反应_________（选填编号）
A．平衡常数K值可以不改变 B．再达平衡前正反应速率一定大于逆反应速率
C．Cr2O72-的浓度一定增大 D．平衡移动时正反应速率一定先增大后减小
（4）第②步中，还原1 mol Cr2O72-离子，需要_________mol的FeSO4•7H2O。
（5）第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：
Cr(OH)3(s) 
方法2：电解法。
该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。
（6）用Fe做电极的原因为___________________________。
（7）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）_________，溶液中同时生成的沉淀还有_______。
正确答案
（1）橙；向左；变浅
（2）C
（3）AB
（4） 6
（5） 5
（6）阳极反应为Fe-2e→Fe2+，提供还原剂Fe2+
（7）2H++2e→H2↑ Fe(OH)3
解析
略
知识点
短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大， A元素阳离子的原子核外没有电子，B是空气中含量最多的元素；C元素原子最外层电子数是其电子层数的三倍；C与D可形成两种常见的离子化合物；工业上常用电解C与E的化合物来制备E单质。
（1）画出D元素的原子结构示意图 。C、D、E的简单离子半径由小到大的顺序 （ 用离子符号表示）。
（2）工业上常用A和B的单质合成一种常见气体，该气体的电子式 。
检验该气体的常用方法是 。
（3）D2C2与H2O反应的化学方程式是 ，D2C2与CuSO4溶液反应的现象是 。
（4）A、B、C三种元素可组成一种常见离子化合物，其水溶液呈酸性，该溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。
（5）电动汽车的某种燃料电池，通常用NaOH作电解质，用E单质、石墨作电极，在石墨电极一侧通入空气，该电池的负极反应： 。
正确答案
见解析。
解析
（1） 
（2）
（3） 2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑ 、 产生蓝色沉淀并有气泡放出
（4） NO3->NH4+>H+ >OH-
（5） Al + 4OH- -3e- = AlO2- + 2H2O
知识点
金属钛被称为“21世纪金属”。
（1）工业上用钛矿石(含FeTiO3,含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过以下流程制得TiO2：
其中，步骤Ⅱ发生的反应为：2H2SO4 + FeTiO3 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O
①步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式： ________________、________________。
②将步骤Ⅱ所得FeSO4晶体溶于水，在酸性条件下加入H2O2溶液，可制得具有净水作用的铁盐，该反应的离子方程式为 。
③在步骤Ⅲ中需要控制条件以形成TiO2·nH2O胶体，该分散质颗粒直径大小在____________范围。
（2）可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛：
方法一：将TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池，电解TiO2制得钛，其阴极发生的反应：_____________。
方法二：通过以下反应制备金属钛
① TiO2(s) + 2Cl2(g) 
② TiCl4 + 2Mg 
在实际生产中，需在反应①过程中加入碳才能顺利制得TiCl4，其原因是： 。
（3）若已知：C(s) + O2(g) = CO2(g) △H= －394kJ/mol ，则由固体TiO2、固体C与Cl2气反应制取气态TiCl4的热化学方程式为____________
正确答案
见解析。
解析
（1）①__ Al2O3_+ 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
② 2Fe2+ +H2O2+2H+ = 2Fe3+ + 2H2O ③ 1～100nm
（2） TiO2 + 4e- = Ti + 2O2-
利用高温使碳与O2反应减小O2的浓度，并利用反应放热，使生成更多TiCl4
（3）TiO2(s) + 2Cl2(g) + C(s) = TiCl4(g) + CO2(g)；△H= －243kJ/mol
知识点
硼化钒－空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如下图所示，该电池工作时的反应为：4 VB2＋11O2
A电极a是电源负极
B溶液中的OH向a极移动
C电子由VB2极经KOH溶液流向电极a
DVB2极发生的电极反应为：2 VB2＋22OH－
正确答案
解析
略
知识点
海水中蕴藏着丰富的资源，人类需要的很多材料都来源于海水的综合利用。
（1）下列有关海水综合利用的说法中正确的是 （ ）
A.只需通过物理变化，可从海水中得到钾单质
B.海水通过蒸发可得到淡水，通过蒸馏可得到粗盐
C.从海水中可制取溴及其化工产品
D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能
（2）写出工业上用MgCl2制备金属镁的化学方程式
（3）海水中丰富的氯化钠是重要的化工原料，如电解饱和食盐水可制备多种化工产品。
①用石墨电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式是
②利用下图装置电解饱和食盐水，其中a为饱和食盐水，X和Y是惰性电极。
电解可制备“84”消毒液（主要成分是NaClO）。通电时阳极产生的气体被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，电解的总化学方程式是 。“84”消毒液在常温下的
PH 7,用离子方程式表示其原因 。
（4）工业上利用一定的装置电解硫酸钾溶液可制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合成氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为 。
正确答案
见解析。
解析
（1） C
（2）
（3）① 2Cl－－2e－＝Cl2↑
② NaCl+H2O
（4）H2+2OH－－2 e－＝2H2O
知识点
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