电化学知识点总结
电化学是化学知识中的一个重要考点,我们应该怎么进行相关知识点的掌握呢下面是我为大家带来的电化学知识点总结,希望对大家有所帮助。
电化学知识点总结1
一、原电池
课标要求
1、掌握原电池的工作原理
要点精讲
1、原电池的工作原理
(1)原电池概念:化学能转化为电能的装置,叫做原电池。
若化学反应的过程中有电子转移,我们就可以把这个过程中的电子转移设计成定向的移动,即形成电流。只有氧化还原反应中的能量变化才能被转化成电能;非氧化还原反应的能量变化不能设计成电池的形式被人类利用,但可以以光能、热能等其他形式的能量被人类应用。
(2)原电池装置的构成
①有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极。
②电极材料均插入电解质溶液中。
③两极相连形成闭合电路。
(3)原电池的工作原理
原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生,从而在外电路中产生电流。负极发生氧化反应,正极发生还原反应,简易记法:负失氧,正得还。
2、原电池原理的应用
(1)依据原电池原理比较金属活动性强弱
①电子由负极流向正极,由活泼金属流向不活泼金属,而电流方向是由正极流向负极,二者是相反的。
②在原电池中,活泼金属作负极,发生氧化反应;不活泼金属作正极,发生还原反应。
③原电池的正极通常有气体生成,或质量增加;负极通常不断溶解,质量减少。
(2)原电池中离子移动的方向
①构成原电池后,原电池溶液中的阳离子向原电池的正极移动,溶液中的阴离子向原电池的负极移动;
②原电池的外电路电子从负极流向正极,电流从正极流向负极。
注:外电路:电子由负极流向正极,电流由正极流向负极;
内电路:阳离子移向正极,阴离子移向负极。
3、原电池正、负极的判断方法:
(1)由组成原电池的两极材料判断
一般是活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。
电流由正极流向负极;电子由负极流向正极。
(3)根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断
在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断
原电池的负极失电子发生氧化反应,其正极得电子发生还原反应。
(5)根据电极质量增重或减少来判断。
工作后,电极质量增加,说明溶液中的阳离子在电极(正极)放电,电极活动性弱;反之,电极质量减小,说明电极金属溶解,电极为负极,活动性强。
(6)根据有无气泡冒出判断
电极上有气泡冒出,是因为发生了析出H2的电极反应,说明电极为正极,活动性弱。
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原电池中发生了氧化还原反应,把化学能转化成了电能。
二、化学电源
课标要求
1、了解常见电池的种类
2、掌握常见电池的工作原理
要点精讲
1、一次电池
(1)普通锌锰电池
锌锰电池是最早使用的干电池。锌锰电池的电极分别是锌(负极)和碳棒(正极),内部填充的是糊状的MnO2和NH4Cl。电池的两极发生的反应是:
(2)碱性锌锰电池
用KOH电解质溶液代替NH4Cl作电解质时,无论是电解质还是结构上都有较大变化,电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。它的电极反应如下:
(3)银锌电池――纽扣电池
该电池使用寿命较长,广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和Zn,电解质为KOH溶液。其电极反应式为:
(4)高能电池――锂电池
该电池是20世纪70年代研制出的一种高能电池。由于锂的相对原子质量很小,所以比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大,使用寿命长。
如作心脏起搏器的锂碘电池的电极反应式为:
2、二次电池
原理:充电电池在放电时进行的氧化还原反应在充电时又逆向进行,生成物重新转化为反应物,使充电放电可在一定时期内循环进行。
铅蓄电池
构成:该电池以Pb和PbO2作电极材料,硫酸作电解质溶液。
放电时二氧化铅电极上发生还原反应,铅电极上发生氧化反应。充电时二氧化铅电极上发生氧化反应,铅电极上发生还原反应。
3、氢氧燃料电池
(1)氢氧燃料电池的构造
在氢氧燃料电池中,电解质溶液为KOH溶液。石墨为电极,H2和O2或空气)源源不断地通到电极上。
(2)氢氧燃料电池的优点是产物只有水,不产生污染物。
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根据原电池的工作原理,设计了各种用途的原电池产品。需要了解常见电池的基本构造、工作原理、性能和使用范围。
三、电解池
课标要求
1、掌握电解池的工作原理
2、能够正确书写电极反应式和电解池反应方程式
3、了解电解池、精炼池、电镀池的原理
要点精讲
1、电解原理
(1)电解的含义:使电流通过电解质溶液(或熔化的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解,这种把电能转变成化学能的装置叫做电解池。
(2)构成电解池的条件
①直流电源。
②两个电极。其中与电源的正极相连的电极叫做阳极,与电源的负极相连的电极叫做阴极。
③电解质溶液或熔融态电解质用石墨、金、铂等制作的电极叫做惰性电极,因为它们在一般的通电条件下不发生化学反应。用还原性较强的材料制作的电极叫做活性电极,它们作电解池的阳极时,先于其他物质发生氧化反应。
(3)阴、阳极的`判断及反应原理
与电源的正极相连的电极为阳极。阳极如果是活泼的金属电极,则金属失去电子生成金属阳离子;阳极如果不能失去电子,则需要溶液中能失去电子(即具有还原性)的离子在阳极表面失去电子,发生氧化反应。
与电源的负极相连的电极为阴极。阴极如果是具有氧化性的物质,则阴极本身得到电子,发生还原反应,生成还原产物;阴极如果不能得到电子,则溶液中的离子在阴极表面得电
子,发生还原反应(如下图所示)
2、电解原理的应用
(1)电解饱和食盐水以制备烧碱、氯气和氢气
①电解饱和食盐水的反应原理
②离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程
(2)电镀
①电镀的含义:电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。
②电镀的目的:电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。
③电镀特点:“一多、一少、一不变”。一多指阴极上有镀层金属沉积,一少指阳极上有镀层金属溶解,一不变指电解液浓度不变。
(3)电镀的应用――铜的电解精炼
①电解法精炼铜的装置
②电解法精炼铜的化学原理
电解精炼是一种特殊的电解池。电解精炼中的两个电极都是同种金属单质,阳极是纯度较低的金属单质,阴极是纯度较高的金属单质。
(3)电冶金
原理:化合态的金属阳离子,在直流电的作用下,得到电子,变成金属单质。
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化学能与电能可以相互转化。电能转化为化学能的反应为电解反应,实现电能转化成化学能的装置叫电解池。
原电池与电解池比较
四、金属的电化学腐蚀与防护
课标要求
①能够解释金属电化学腐蚀的原因
②了解金属腐蚀的危害
③掌握金属腐蚀的防护措施
要点精讲
1、金属的腐蚀
(1)定义:金属的腐蚀是指金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
(2)分类:由于金属接触的介质不同,发生腐蚀的情况也不同,一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
①化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。化学腐蚀过程中发生的化学反应是普通的氧化还原反应,而不是原电池反应,无电流产生。
②电化学腐蚀:不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
(3)电化学腐蚀
电化学腐蚀,实际上是由大量的微小的电池构成微电池群自发放电的结果。
①析氢腐蚀
钢铁在潮湿的空气中表面会形成一薄层水膜,在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,与钢铁里的铁和少量的碳恰好形成了原电池。这无数个微小的原电池遍布钢铁表面,在这些原电池里,铁是负极,碳是正极。若电解质溶液酸性较强则发生析氢腐蚀。
②吸氧腐蚀
金属表面酸性较弱或呈中性时,溶解在溶液中的氧气与水结合,生成OH-,消耗了氧气,从而使得溶液不断吸收空气中的氧气而发生吸氧腐蚀。
2、金属的防护
金属防护的目的就是防止金属的腐蚀。金属的防护要解决的主要问题就是使金属不被氧化。
(1)牺牲阳极的阴极保护法
将被保护的金属与更活泼的金属连接,构成原电池,使活泼金属作阳极被氧化,被保护的金属作阴极。
(2)外加电源的阴极保护法
利用外加直流电,负极接在被保护金属上成为阴极,正极接其他金属。
(3)非电化学防护法
①非金属保护层②金属保护层③金属的钝化
3、判断金属活动性强弱的规律
(1)金属与水或酸的反应越剧烈,该金属越活泼。
(2)金属对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强,该金属越活泼。
(3)一种金属能从另一种金属的盐溶液中将其置换出来,则该金属比另一种金属更活泼。
(4)两金属构成原电池时,作负极的金属比作正极的金属更活泼。
(5)在电解的过程中,一般地先得到电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性比后得到电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性弱。
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在揭示金属腐蚀的严重性和危害性的基础上,分析发生金属腐蚀的原因,探讨防止金属腐蚀的思路和方法。
电化学知识点总结2一、原电池的原理
1.构成原电池的四个条件(以铜锌原电池为例)
①活拨性不同的两个电极 ②电解质溶液 ③自发的氧化还原反应 ④形成闭合回路
2.原电池正负极的确定
①活拨性较强的金属作负极,活拨性弱的金属或非金属作正极。
②负极发生失电子的氧化反应,正极发生得电子的还原反应
③外电路由金属等导电。在外电路中电子由负极流入正极
④内电路由电解液导电。在内电路中阳离子移向正极,阴离子会移向负极区。
Cu-Zn原电池:负极: Zn-2e=Zn2+ 正极:2H+ +2e=H2↑ 总反应:Zn +2H+=Zn2+ +H2↑
氢氧燃料电池,分别以OH和H2SO4作电解质的电极反应如下:
碱作电解质:负极:H2—2e-+2OH-=2 H2O 正极:O2+4e-+2 H2O=4OH-
酸作电解质:负极:H2—2e-=2H+ 正极:O2+4e-+4H+=2 H2O
总反应都是:2H2+ O2=2 H2O
二、电解池的原理
1.构成电解池的四个条件(以NaCl的电解为例)
①构成闭合回路 ②电解质溶液 ③两个电极 ④直流电源
2.电解池阴阳极的确定
①与电源负极相连的一极为阴极,与电源正极相连的一极为阳极
②电子由电源负极→ 导线→ 电解池的阴极→ 电解液中的(被还原),电解池中阴离子(被氧化)→ 电解池的阳极→导线→电源正极
③阳离子向负极移动;阴离子向阳极移动
④阴极上发生阳离子得电子的还原反应,阳极上发生阴离子失电子的氧化反应。
注意:在惰性电极上,各种离子的放电顺序
三.原电池与电解池的比较
原电池电解池
(1)定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置
(2)形成条件合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路电极、电解质溶液(或熔融的电解质)、外接电源、形成回路
(3)电极名称负极正极阳极阴极
(4)反应类型氧化还原氧化还原
(5)外电路电子流向负极流出、正极流入阳极流出、阴极流入
四、在惰性电极上,各种离子的放电顺序:
1、放电顺序:
如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写书写电极反应式。
阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>+。
阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为:S2->SO32->I->Br ->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。
(注:在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。
2、电解时溶液pH值的变化规律
电解质溶液在电解过程中,有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化,有时可以从电解产物上去看。
①若电解时阴极上产生H2,阳极上无O2产生,电解后溶液pH值增大;
②若阴极上无H2,阳极上产生O2,则电解后溶液pH值减小;
③若阴极上有,阳极上有,且V O2=2 V H2,则有三种情况:a 如果原溶液为中性溶液,则电解后pH值不变;b 如果原溶液是酸溶液,则pH值变小;c 如果原溶液为碱溶液,则pH值变大;
④若阴极上无H2,阳极上无O2产生,电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶 液(CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性),一旦CuCl2全部电解完,pH值会变大,成中性溶液。
3、进行有关电化学计算,如计算电极析出产物的质量或质量比,溶液pH值或推断金属原子量等时,一定要紧紧抓住阴阳极或正负极等电极反应中得失电子数相等这一规律。
五、电解原理的应用
(1)制取物质:例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱。
(2)电镀:应用电解原理,在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时,镀件作阴极,镀层金属作阳极,选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。电镀过程中该金属阳离子浓度不变。
(3)精炼铜:以精铜作阴极,粗铜作阳极,以硫酸铜为电解质溶液,阳极粗铜溶解,阴极析出铜,溶液中Cu2+浓度减小
(4)电冶活泼金属:电解熔融状态的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金属单质。
六、电解举例
(1)电解质本身:阳离子和阴离子放电能力均强于水电离出H+和OH -。如无氧酸和不活泼金属的无氧酸盐。
①HCl(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极(H+) 2H++2e-=H2↑
总方程式 2HCl H2↑+Cl2↑
②CuCl2(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极(Cu2+>H+) Cu2++2e-=Cu
总方程式 CuCl2 Cu+Cl2↑
(2)电解水:阳离子和阴离子放电能力均弱于水电离出H+和OH -。如含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐。
①H2SO4(aq):阳极(SO42-<OH-= 4OH――4e-=2H2O+O2↑ 阴极(H+) 2H++2e-=H2↑
总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
②NaOH(aq):阳极(OH-)4OH――4e-=2H2O+O2↑ 阴极:(Na+<H+= 2H++2e-=H2↑
总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
③Na2SO4(aq):阳极(SO42-<OH-= 4OH――4e-=2H2O+O2↑阴极:(Na+<H+=2H++2e-=H2↑
总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
(3)电解水和电解质:阳离子放电能力强于水电离出H+,阴离子放电能力弱于水电离出OH-,如活泼金属的无氧酸盐;阳离子放电能力弱于水电离出H+,阴离子放电能力强于水电离出OH -,如不活泼金属的含氧酸盐。
①NaCl(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极:(Na+<H+= 2H++2e-=H2↑
总方程式 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
②CuSO4(aq):阳极(SO42-<OH-=4OH――4e-=2H2O+O2↑ 阴极(Cu2+>H+) Cu2++2e-=Cu
总方程式 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑
;Ag+/Ag电对为例。29815K时,相应的电极反应为:
Ag+ + e ---> Ag
其Nernst方程式为:
E(Ag+/Ag)=Eo(Ag+/Ag)+005916log[Ag+]
若同时加入Cl-与上述方程两边,生成AgCl沉淀。
Ag+ + Cl- + e ---> Ag + Cl-
即,AgCl + e ---> Ag + Cl-
代入上述Nernst方程,
E(Ag+/Ag)=Eo(Ag+/Ag)+ 005916log[Ag+]
=Eo(Ag+/Ag)+ 005916log([Ag+][Cl-]/Cl-]) (同时乘,除一个数,值不变)
=Eo(Ag+/Ag)+ 005916log(Ksp/Cl-])
=Eo(Ag+/Ag)+ 005916logKsp -005916log[Cl-]
当c(Cl-)=10mol·l-1时,
E(Ag+/Ag)=Eo(Ag+/Ag)+ 005916logKsp = Eo(AgCl/Ag)
这里计算所得E(Ag+/Ag)值 ,实际上是电对AgCl/Ag的标准电极电势,因为当c(Cl-)=10mol·L-1时,电极反应:
AgCl + e ---> Ag + Cl-
处于标准状态。
(1) 2Cl - +2H 2 O 2OH - +2Cl 2 ↑+H 2 ↑; 阴 (2)01mol/L; CuO(或CuCO 3 ) (3)硫酸根离子; 取少量待测溶液于试管中,滴加盐酸无明显现象,继续加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则证明是硫酸根离子。(或:硝酸根离子取待测液于试管中,加热浓缩后滴加浓硫酸和铜粉,若有红棕色气体产生,则证明是硝酸根离子) |
江苏省无锡市2009届高三上学期期末调研考试
化学
命题单位:惠山区教研室 制卷单位:无锡市教研中心
注意事项及说明:
1.本卷考试时间100分钟。满分120分。
2.可能用到的相对原子质量:
H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 Al-27 S-32 Cl-355 Ca-40 Fe-56 Cu-64 Br-80 Ag-108 I-127 Ba-137
选择题
单项选择题:(本题包括8小题,每题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题意)
1.2008年9月开始陆续有多个品牌的奶粉被检出含有危害人体的三聚氰胺,这就是轰动全国的“问题奶粉事件”。三聚氰胺的制备反应为:6CO(NH2)2[尿素] 硅胶380~400℃C3N6H6+ 6NH3+3CO2。三聚氰胺和甲醛在一定条件下制备三聚氰胺甲醛树脂。
下列说法中不正确的是
A.三聚氰胺与盐酸和硫酸等都能形成三聚氰胺盐
B.三聚氰胺含氮的质量分数高于尿素和甘氨酸
C.三聚氰胺分子中所有的氮原子化学环境均相同
D.三聚氰胺甲醛树脂是一种高分子材料
2.下列化学实验或操作能够达到目的的是
A.欲除去蛋白质溶液中的NaCl而又不改变它的性质,可加入适量BaCl2溶液,再过滤
B.将溴乙烷和NaOH溶液共热后,再滴加AgNO3溶液可检验其中的溴元素
C.为除去含有Mg(OH)2和Ca(OH)2的浊液中的Ca(OH)2,可向其中加入足量MgCl2,充分反应后,过滤
D.除去乙酸乙酯中混有少量乙酸:加入乙醇和浓硫酸,加热、静置、分液
3.下列各组离子一定能大量共存的是
A.含有大量HCO3-的澄清透明溶液中:K+、C6H5O-、Cl-、Na+
B.能与金属铝反应放出氢气的溶液中: K+、NO3-、Cl-、Fe2+
C.常温下水电离出的c(H+)•c(OH-)=10-20的溶液中:Na+、ClO-、S2-、NH4+
D.pH=7的溶液:Fe3+、Mg2+、SO42-、Cl-
4.用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是
A.足量的铜片与含4 mol HNO3的浓硝酸充分反应生成二氧化氮的分子数为2NA
B.14g链烃(分子通式为CnH2n)中含有的C=C的数目一定为
C.若某醋酸钠溶液中含有1mol CH3COO-,则Na+数目等于NA
D.O2和N2的混合气体224L中一定含有2NA个原子
5.下列叙述正确的是
A.NaHCO3与石灰水反应,当n(NaHCO3)∶n[Ca(OH)2]=1∶1时,HCO3-完全转化为CaCO3
B.CO2通入石灰水中,当n(CO2)∶n[Ca(OH)2]=1∶1时,能得到澄清溶液
C.AlCl3溶液与烧碱溶液反应,当n(OH-)∶n(Al3+)=1∶1时,铝元素以AlO2-形式存在
D.Fe与稀硝酸反应,当n(Fe)∶n(HNO3)=1∶1时,溶液中铁元素只以Fe3+形式存在
6.下列有关指定实验装置图的说法不正确的是
A.装置①可用于除去水等液体中混有的难挥发或不挥发的杂质
B.装置②中的Cu一定作正极
C.当装置②电路中通过2mol电子时,Cu电极可能增重64g,也可能减重64g
D.当装置③广口瓶中充满了CO2,b口进气可收集NO气体
7.下列排列的顺序正确的是
①热稳定性:H2O>HF>H2S ②熔点:Al>Na>K
③碱性:Mg(OH)2>Al(OH)3>LiOH ④结合质子能力:CO32->HCO3->SO42-
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
8.下图表示反应N2(g)+3H2(g) == 2NH3 (g);△H<0在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系图。下列说法正确的是
A.氨气的体积分数最高的一段时间为t5—t6
B.t2—t3和t3—t4时间段氨气的体积分数相等
C.t1时刻改变的条件是降低温度
D.t4—t5时间段平衡向正反应方向移动
不定项选择题(本题包括6小题,每小题4分,共24分。每小题只有一个或两个选项符合题意。若正确答案只包括一个选项,多选时,该题为0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得满分,但只要选错一个,该小题就为0分)
9.下列离子方程式中正确的是
A.向 NaHS 溶液中通入少量氯气:HS―+Cl2=S↓+H++2Cl―
B.向Fe(OH)3悬浊液中加入氢碘酸:Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
C.Na2CO3溶液呈碱性的原因:CO32-+H2O HCO3-+OH-
D.用FeS除去工业废水中的Hg2+:Hg2++S2-=HgS↓
10.香叶醇、橙花醇和乙酸橙花酯在工业上用作香料,它们可由月桂烯来合成。
下列有关说法中正确的是
A.反应①②③均为取代反应
B.月桂烯分子中所有碳原子一定全部处在同一平面上
C.香叶醇和橙花醇具有相同的分子式
D.乙酸橙花酯可以发生取代、加成、氧化和聚合反应
11.下列溶液中各微粒的浓度关系或说法正确的是
A.01 mol•L-1 pH为4的NaHB溶液中:c(HB-)>c(H2B)>c(B2-)
B.等物质的量浓度的下列溶液中,①NH4Al(SO4)2、②NH4Cl、③CH3COONH4、④NH3•H2O;c(NH4+) 由大到小的顺序是:①>②>③>④
C.a mol•L-1HCN溶液与b mol•L-1NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中c(Na+)>c(CN-),则a一定大于b
D.01mol•L-1的醋酸的pH=a,001mol•L-1的醋酸的pH=b,则a+1=b
12.下列实验方法不正确的是
A.将MgCl2•6H2O在HCl气流中加热可制得无水MgCl2
B.用品红溶液可以鉴别乙醛、苯、硝基苯
C.用碱式滴定管量取1000mL1mol•L-1的KMnO4溶液
D.用瓷坩埚灼烧氢氧化钠或碳酸钠固体
13.肼(N2H4)—空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。电池总反应为:N2H4+O2=N2↑+2H2O。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是
A.负极的电极反应式是:N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑
B.正极的电极反应式是:O2+4H++4e-=2H2O
C.溶液中阴离子向正极移动
D.溶液中阴离子物质的量基本不变
14.白云石的化学式是xCaCO3•yMgCO3。可用于制取耐火材料等,优质的白云石粉可作为昂贵的二氧化钛填料的替代品。现称取276g白云石,加热到质量不再变化,收集到的CO2为672L(已换算成标准状况)。下列有关说法正确的是
A.白云石的化学式为2CaCO3•MgCO3
B.残留固体的质量为144g
C.取138g该白云石与足量盐酸完全反应,最多收集到标准状况下的CO2224L
D.276g白云石与过量盐酸完全反应,可消耗HCl03mol
非选择题
15.(10分)硫是煤中的有害成分。艾士卡法是世界公认的测定煤中硫含量的标准方法。
原理:将煤样与艾氏卡试剂(简称艾氏剂)混合灼烧,煤中的硫全部转化为硫酸盐,然后以BaCl2为沉淀剂使硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀。根据硫酸钡的质量计算煤样中硫的含量。艾氏剂是质量比为2∶1的轻质MgO与无水Na2CO3的混合物。
实验步骤:
①称取粉碎的干燥煤样100g和艾氏剂2g置于30mL的瓷坩埚中,充分混匀,再用1g艾氏剂覆盖。高温加热1~2h。
②取出坩埚,冷却到室温,将灼烧物放入烧杯中,用热蒸馏水冲洗坩埚内壁,将冲洗液加入烧杯中,再加入100~150mL 煮沸的蒸馏水,充分搅拌。
③过滤,用热蒸馏水冲洗烧杯3次,冲洗液加入过滤器。再用热蒸馏水清洗残渣至少10次。
④在上述滤液中滴加盐酸溶液,使溶液呈微酸性。将溶液加热至沸腾,在不断搅拌下滴入BaCl2溶液l0mL,在近沸腾状况下保持2h。
⑤将溶液与其中沉淀放置过夜后,经过滤、洗涤、干燥后称量,得沉淀m1g。
⑥艾氏剂应进行空白实验(实验除不加煤样外,全部按步骤①~⑤进行,目的是排除其他含硫物质的干扰),得到沉淀质量为m2g。
根据以上知识回答下列问题:
(1)写出煤中燃烧产生的二氧化硫被艾氏剂中的Na2CO3吸收生成硫酸盐的化学方程式__
_ _。
(2)如果步骤③中残渣清洗不充分,实验结果将________________。如果步骤④中用硫酸代替盐酸,实验结果将________________(均填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
(3)步骤④在滤液中滴加盐酸使溶液呈微酸性的目的是______________________________。
(4)如何用实验证明步骤⑤中的沉淀已洗净?_____________________________________
_________________________________________________________________________ 。
(5)用上述实验数据(包括字母)表示出该煤样中硫元素质量分数____________ 。
16.(8分)已知A、B、E是常见的非金属单质,其中A为淡**固体,Y是常见的金属单质,C的相对分子质量比A大32,D、G均是重要的工业产品,Y、F、H、I均含有同种元素。X含有两种元素,具有摇篮形的分子结构,球棍模型如图所示。H为红褐色沉淀。图中部分反应条件和产物已略去。
试回答下列问题
(1)写出X的化学式:______________。
(2)写出G的电子式:_____________。
(3)写出反应③的化学方程式_______________________________________。
(4)写出C和I溶液反应生成F的离子方程式_______________________________________。
17.(10分)已探明我国锰矿储量占世界第三位,但富矿仅占64%,每年尚需进口大量锰矿石。有人设计了把我国的贫菱锰矿(MnCO3含量较低)转化为高品位“菱锰矿砂”(MnCO3含量高)的绿色工艺。该工艺流程如下图所示:
已知焙烧反应①的化学方程式:(NH4)2SO4+MnCO3══450℃MnSO4+2NH3↑+CO2↑+H2O。
(1)写出反应②的离子方程式_______________________________________。
(2)上述工艺流程中,可以循环利用的物质有(NH4)2SO4、____________、__________。从物料平衡角度看,理论上生产过程中_________(填“需要”或者“不需要”)添加(NH4)2SO4。
(3)向物质的量浓度均为001mol•L-1的MnSO4和BaCl2混合溶液中,滴加Na2CO3溶液,先沉淀的是___________(填离子符号);当两种沉淀共存时,溶液中 =__________。
[Ksp(BaCO3)=81×10-9,Ksp(MnCO3)=18×10-11]
18.(10分)甲醛亦称“蚁醛”。含甲醛37~40%、甲醇8%的水溶液俗称“福尔马林”。甲醛是重要的有机合成原料,大量用于生产树脂、合成纤维、药物、涂料等。甲醛是世界卫生组织(WHO)确认的致癌物和致畸物质之一。我国规定:室内甲醛含量不得超过008mg•m-3。
(1)下列说法或做法不合理的是_______________。(填字母)
a.用甲醛溶液浸泡水产品以长时间保持水产品的“新鲜”
b.刚装修的新房入住前房间内保持一定温度并注意通风
c.对人体健康有危害的吊白块的合成反应NaHSO3+HCHO→NaO-CH2-SO3H的反应类型是加成反应
d.福尔马林可用于制作动物标本(或保存尸体)
(2)某研究性学习小组拟用甲醛法测定常见铵态氮肥的含氮量[资料:4NH4++6HCHO=(CH2)6N4H++3H++6H2O,所生成的H+和(CH2)6N4H+可用NaOH标准溶液滴定,采用酚酞作指示剂]。用甲醛法测定含氮量,不适合的铵盐是____________。(填字母)
a.NH4HCO3 b.(NH4)2SO4 c.NH4Cl
(3)甲醇脱氢是制甲醛最简单的工业方法:
反应I:CH3OH(g)→HCHO(g)+H2(g);ΔH1=9209kJ•mol-1,其平衡常数K1=392×10-11
甲醇氧化是制甲醛的另一种工业方法,即甲醇蒸气和一定量的空气通过Ag催化剂层,甲醇即被氧化得到甲醛:
反应II:CH3OH(g)+ O2(g)→HCHO(g)+H2O(g);ΔH2=-14973kJ•mol-1,其平衡常数K2=435×1029
(上述数据均为29815 K下测定。)
①绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。反应_____(填“I”或“II”)制甲醛原子利用率更高。从反应的焓变和平衡常数K值看,反应_____(填 “I”或“II”)制甲醛更加有利。
②反应Ⅱ自发进行的条件是____________ 。
a.高温 b.低温 c.任何条件都自发
③右图是甲醇制甲醛有关反应的lgK(平衡常数的对数值)随温度T的变化。图中曲线(1)表示的是反应_______(填“I”或“II”)。
19.(12分)苯佐卡因是一种局部麻醉剂,可用于粘膜溃疡、创面等的镇痛,一般制成软膏或栓剂使用,它的工业合成有如下所示的两种途径。途径I已逐渐淘汰,现在使用较多的是途径II。
已知:①当苯环上连有甲基时,再引入的其他基团主要进入它的邻位或对位;当苯环上连有羧基时,再引入的其他基团主要进入它的间位。
②苯胺( )分子中的氨基易被氧化。
请回答下列问题:
(1)反应①的反应类型为______________,化合物B的结构简式为______________。
(2)反应⑦的化学方程式为__________________________________________________。
(3)下列关于上述合成路线的说法正确的是__________________。
a.反应①除了主要生成A物质外,还可能生成 、 等
b.途径II中的步骤①和⑤可以互换
c.反应③的另一产物是H2O
d.与途径II相比,途经I的缺点是步骤多,产率低
e.途经I中的步骤③的目的是保护氨基不被步骤④中的酸性高锰酸钾溶液氧化
(4)途经II中的步骤⑤和⑥能否互换,说明理由:_________________________________。
(5)苯佐卡因有多种同分异构体。其中有两个对位取代基,-NH2直接连在苯环上,分子结构中含有酯基的同分异构体有:
__________________、_____ 。
20.(10分)一化学研究性学习小组对某工厂利用FeCl3溶液与铜反应制印刷电路板所得废液进行探究。
(1)甲同学取10mL废液,向其中加入足量的AgNO3溶液,得到的沉淀经过滤、洗涤、干燥、称重为861g,乙同学另取10mL废液,加入某试剂,将pH调至40,产生沉淀,沉淀经过滤、洗涤、灼烧,冷却后称重得032g。
已知有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH为:
Fe3+:27~37 Cu2+:52~64 Fe2+:76~96
试求:
(1)上述废液中c(Fe3+)、 c(Cu2+)、 c(Fe2+)
(2)两同学为了从废液中回收铜,取上述1L废液加入铁粉,充分反应。请画出加入铁粉的物质的量与废液中铜离子的物质的量的关系曲线,并利用该曲线计算,当铜离子的物质的量减少一半时,加入铁粉的质量为多少克?
21.(12分)下列两题分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修课程模块的内容,请你选择其中一题作答,如果两题全做,则按A题评分。
A.已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数A<B<C<D<E。B原子的p轨道半充满,形成的氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的。D原子得到一个电子后3p轨道全充满。A+比D原子形成的离子少一个电子层。C与A形成A2C型离子化合物。E的原子序数为26,E原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物。请根据以上情况,回答下列问题:(答题时,A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为____________________________。
(2)C的氢化物分子是____________(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)化合物BD3的分子空间构型是________________。
(4)E元素原子的核外电子排布式是___________________________;E的一种常见配合物E(CO)5常温下呈液态,熔点为-205℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂。据此可判断E(CO)5的晶体类型为_____________________;E(CO)5中的配体CO与N2、CN-等互为等电子体,写出CO分子的结构式________________________。
(5)金属E单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如右图所示。体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的E原子个数之比为________________________。
B.乙醛在催化剂存在的条件下,可以被空气氧化成乙酸。依据此原理设计实验制得并在试管C中收集到少量乙酸溶液(如图所示:试管A中装有40%的乙醛水溶液、氧化铜粉末;试管C中装有适量蒸馏水;烧杯B中装有某液体)。已知在60℃~80℃时用双连打气球鼓入空气即可发生乙醛的氧化反应,连续鼓入十几次反应基本完全。有关物质的沸点见下表:
物质 乙醛 乙酸 甘油 乙二醇 水
沸点 208℃ 1179℃ 290℃ 1972℃ 100℃
请回答下列问题:
(1)试管A内在60℃~80℃时发生的主要反应的化学方程式为(注明反应条件)____________________________________;
(2)如图所示在实验的不同阶段,需要调整温度计在试管A内的位置。在实验开始时温度计水银球的位置应在_____________,目的是_____________________________;当试管A内的主要反应完成后,应进行蒸馏操作,温度计水银球的位置应在___________________。
(3)烧杯B内盛装的液体可以是____________(写出一种即可)。
(4)若想检验试管C中是否含有产物乙酸,在下列所提供的药品或用品中,可以使用的是____________。(填字母)
a.pH试纸 b.碳酸氢钠粉末 c.红色石蕊试纸 d.银氨溶液
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