电化学综合题

1.电解CO2制备CH4的原理示意图如下。

电解过程中温度控制在10℃左右，持续通入CO2。

阴、阳极室的KHCO3溶液的浓度基本保持不变。

（4）多晶Cu作______（填“阴”或“阳”）极。

（5）结合电极反应式，说明阴极室KHCO3溶液浓度基本不变的原因：______。

（6）上述电解过程中采取了______措施（写2条即可）使CO2优先于H+放电。

2．（8分）近年来，利用SRB（硫酸盐还原菌）治理废水中的有机物、SO42-及重金属污染取得了新的进展。

图1 图2（1）图1表示H2CO3和H2S在水溶液中各种微粒物质的量分数随pH的变化曲线。

某地下水样pH=8.5，在SRB的作用下，废水中的有机物（主要为CH3COO─）将SO42-还原为-2价硫的化合物，请用离子方程式表示该过程中的化学变化：。

（2）SRB除去废水中有机物的同时，生成的H2S还能用于构造微生物电池，某pH下该微生物燃料电池的工作原理如图2所示。

①写出电池正极的电极反应：。

②负极室的pH随反应进行发生的变化：（“减小”或“增大”），结合电极反应解释pH变化的原因：。

3. 以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。

某研究小组探究NaCl 溶液对钢铁腐蚀的影响。

（1）将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上。

在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如下所示：①实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是。

② 碳粉的作用是。

③ 为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是。

（2）向图示装置的烧杯a、b中各加入30 mL 3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。

加热烧杯a，指针向右偏转。

①取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作极。

②加热后，指针发生偏转的原因可能是。

（3）用图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30 mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。

①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应式是。

②Ⅲ中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。

查阅资料可知：在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀。

设计实验证明：。

（4）根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是。

4.（12分）实验小组探究铝片做电极材料时的原电池反应，设计下表中装置进行实验并记录。

【实验1】（1）实验1中，电解质溶液为盐酸，镁条做原电池的 极。

【实验2】将实验1中的电解质溶液换为NaOH 溶液进行实验2。

（2）该小组同学认为，此时原电池的总反应为2Al + 2NaOH + 2H 2O 2NaAlO 2 + 3H 2↑，据此推测应该出现的实验现象为 。

实验2实际获得的现象如下：（3）i 中铝条表面放电的物质式溶解在溶液中的O 2，则该电极反应式为 。

（4）ii 中“电流计指针逐渐向零刻度恢复”的原因是 。

【实验3和实验4】为了排除Mg 条的干扰，同学们重新设计装置并进行实验3和实验4，获得的实验现象如下：面气泡略有减少。

4煮沸冷却后的溶液电流计指针向左偏转。

铝条表面有气泡逸出，铜片没有明显现象；约面气泡略有减少。

（5）根据实验3和实验4可获得的正确推论是 （填字母序号）。

A. 上述两装置中，开始时铜片表面得电子的物质是O 2B. 铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关C. 铜片表面产生的气泡为H 2D. 由“铝条表面气泡略有减少”能推测H +在铜片表面得电子（4）由实验1~实验4可推知，铝片做电极材料时的原电池反应与与 等因素有关。

5．（12分）某校学习小组探究不同条件对电解FeCl2溶液产物的影响。

所用实验装置如下图【查阅文献】i. Fe2+、Fe3+在溶液中通过与Cl-结合分别形成FeCl42-、FeCl63-，可降低正电荷。

ii. 电解过程中，外界条件（如电解液pH、离子浓度、电压、电极材料等）会影响离子的放电能力。

（1）结合阴极实验现象的分析①实验I中阴极的电极反应式为。

②用化学用语表示实验II中产生阴极现象的原因：。

③对比实验I、II的阴极现象，可以获得的结论是。

（2）结合阳极实验现象的分析①甲同学认为实验I中Cl-没有放电，得出此结论依据的实验现象是________。

阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红，依据此现象分析，阳极反应可能是Fe2+ - e- === Fe3+、________。

②对比实验I、II的阳极现象，解释产生差异的原因：。

【实验讨论】（3）有同学提出，改变条件有可能在阳极看到“湿润淀粉碘化钾试纸变蓝”的现象，可能改变的条件是，对应的实验方案是。

6.将H 2S 和空气的混合气体通入FeCl 3 、FeCl 2 、CuCl 2的混合溶液中反应回收S ，其物质转化如下图所示。

①在图示的转化中，化合价不变的元素是 。

②在温度一定和不补加．．．溶液的条件下，缓慢通入混合气体，并充分搅拌。

欲使生成的硫单质中不含CuS ，可采取的措施有 。

（3）工业上常采用上图电解装置电解K 4[Fe(CN)6]和KHCO 3混合溶液，电解一段时间后，通入H 2S 加以处理。

利用生成的铁的化合物K 3[Fe(CN)6]将气态废弃物中的H 2S 转化为可利用的S ，自身转化为K 4[Fe(CN)6]。

①②当有16 g S① 通入H 2S 时发生如下反应，补全离子方程式：7．（8分）硝酸是氧化性酸，其本质是NO 3－有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关NO 3－氧化性的探究（实验均在通风橱中完成）。

（1）实验Ⅰ中，铝片作________（填“正”或“负”）极。

液面上方产生红棕色气体的化学方程式是________。

（2）实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边．．．．．．．．．．的原因是________。

（3）用上图装置进行实验Ⅲ：溶液X 为1 mol·L -1稀硝酸溶液，观察到电流计指针向 右偏转。

生成NH 4+的电极反应式是________。

8.研究小组进行右图所示实验，试剂A为0.2 mol·L-1 CuSO4溶液，发现铝条表面无明显变化，于是改变实验条件，探究铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液反应的影响因素。

用不同的试剂A进行实验1~实验4，并记录实验现象：（1）实验1中，铝条表面析出红色固体的反应的离子方程式为_________。

（2）实验2的目的是证明铜盐中的阴离子Cl-是导致实验1中反应迅速发生的原因，实验2中加入NaCl固体的质量为_________ g。

（3）实验3的目的是_________。

（4）经检验知，实验4中白色固体为CuCl。

甲同学认为产生白色固体的原因可能是发生了Cu + CuCl22CuCl的反应，他设计了右图所示实验证明该反应能够发生。

①A极的电极材料是_________。

能证明该反应发生的实验现象是_________。

（5）为探究实验4中溶液呈现棕褐色的原因，分别取白色CuCl固体进行以下实验：查阅资料知：CuCl难溶于水，能溶解在Cl－浓度较大的溶液中，生成[CuCl2]－络离子，用水稀释含[CuCl2]－的溶液时会重新析出CuCl沉淀。

①由上述实验及资料可推断，实验4中溶液呈棕褐色的原因可能是[CuCl2]－与_________作用的结果。

②为确证实验4所得的棕褐色溶液中含有[CuCl2]－，应补充的实验是_________。

（6）上述实验说明，铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液的反应现象与_________有关。

9．某研究小组探究电解FeCl2溶液的电极反应产物（1）配制1mol•L-1FeCl2溶液，测得pH=4.91，原因（用离子方程式表示）。

从化合价角度分析，Fe2+具有。

（2）该小组同学预测电解FeCl2溶液两极的现象：阳极有黄绿色气体产生，阴极有无色气体产生。

该小组同学用右图装置电解1mol•L-1FeCl2溶液：①取少量银灰色固体洗涤后，加稀H2SO4有气泡产生，再向溶液中加入（试剂和现象），证明该固体为Fe。

②该小组同学进一步分析红褐色固体产生的原因，甲同学认为；乙同学认为2Cl- - 2e- = Cl2↑，Cl2可氧化Fe2+最终生成Fe（OH）3 。

为证实结论，设计方案如下：用实验Ⅰ的装置和 1.5v 电压，电解酸化（pH=4.91）的，通电5分钟后，阳极无明显现象，证实乙同学的推论不正确。

丙同学认为仍不严谨，原因是产生的气体溶于水，继续实验（操作和现象），进一步证实了乙同学的推论不正确。

阳极Fe2+放电时，酸性较强主要生成Fe3+；酸性较弱主要生成Fe（OH）3 。

阴极。

②对比实验Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ可以得出结论：增大电压，不仅可以改变离子的放电能力，也可以---- 。

（4）综合分析上述实验，电解过程中电极反应的产物与- 有关。

10．某小组研究Na 2S 溶液与KMnO 4溶液反应，探究过程如下。

紫色变浅（MnO 2）溶液呈淡黄色（色沉淀（资料：ⅰ.在强酸性条件下被还原为Mn 2+，在近中性条件下被还原为MnO 2。

ⅱ. 单质硫可溶于硫化钠溶液，溶液呈淡黄色。

（1）根据实验可知，Na 2S 具有________性。

（2）甲同学预测实验I 中S 2–被氧化成。

①根据实验现象，乙同学认为甲的预测不合理，理由是________。

②乙同学取实验I 中少量溶液进行实验，检测到有，得出S 2–被氧化成的结论，丙同学否定了该结论，理由是________。

③同学们经讨论后，设计了如下实验，证实该条件下的确可以将S 2–氧化成。

a.右侧烧杯中的溶液是________。

b.连通后电流计指针偏转，一段时间后，________（填操作和现象）。

（3）实验I 的现象与资料i 存在差异，其原因是新生成的产物（Mn 2+）与过量的反应物（）发生反应，该反应的离子方程式是________。

（4）实验II 的现象与资料也不完全相符，丁同学猜想其原因与（3）相似，经验证猜想成立，他的实验方案是______。

（5）反思该实验，反应物相同，而现象不同，体现了物质变化不仅与其自身的性质有关，还与________因素有关。

0.1mol/L Na 2S 溶液碳棒碳棒11．（14分）以黄铜矿（主要成分二硫化亚铁铜CuFeS 2）为原料，用Fe 2(SO 4)3溶液作浸取剂提取铜，总反应的离子方程式是CuFeS 2 + 4Fe 3+ Cu 2+ + 5Fe 2+ + 2S 。

（1）该反应中，Fe 3+体现________性。

（2）上述总反应的原理如右图所示。

负极的电极反应式是________。

（3）一定温度下，控制浸取剂pH = 1，取三份相同质量黄铜矿粉末分别进行如下实验：① 对比实验I 、II ，通入空气，Cu 2+浸出率提高的原因是________。