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时间:2020-12-20
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1、厦门高考化学化学能与电能-经典压轴题一、化学能与电能1.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水,设计装置示意图,如图所示。(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。此时,应向污水中加入适量的__________。a.H
2、2SO4b.BaSO4c.Na2SO4d.NaOH(2)电解池阳极发生了两个电极反应,电极反应式分别是Ⅰ.___________________;Ⅱ._________________;(3)电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是__________________;(4)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料做电极。①负极的电极反应是____________________;②为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加
3、循环(见上图)。A物质的化学式是_________________;(5)实验过程中,若在阴极产生了44.8L(标准状况)气体,则熔融盐燃料电池消耗CH4(标准状况)____L。【答案】CFe-2e-2+--222++10H223+=Fe4OH-4e=2HO+O↑4FeO+O=4Fe(OH)↓+8H432-22211.2LCH-8e-+4CO=5CO+2HOCO【解析】【分析】(1)从所加入物质能增大溶液离子的浓度,并能保持污水的pH在5.0~6.0之间进行分析;(2)根据阳极电极材料和离子的放电顺序分析放电的离子,书写电极反
4、应;(3)二价铁离子具有还原性,能被氧气氧化为三价;(4)①燃料电池中,负极上燃料失电子发生氧化反应;②根据两极上发生的反应确定循环使用的物质;(5)在燃料电池和电解池的串联电路中,转移的电子数目是相同的。【详解】(1)为了增强溶液的导电性,可选用易溶的强电解质溶液,排除B项,考虑到污水的pH在5.0~6.0之间,因此不能使用氢氧化钠,硫酸能将Fe(OH)3溶解,因此应向污水中加入适量的硫酸钠;(2)电解时,铁作阳极,失电子,发生反应Fe-2e-=Fe2+,同时溶液中的OH-失电子被氧化为O2,因此,电极反应为:Ⅰ.Fe-2e
5、-=Fe2+,Ⅱ.4OH--4e-=2H2O+O2↑;(3)Fe2+具有还原性,能被氧气氧化为三价,那么得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式为:4Fe2+++;10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H(4)①燃料电池中,负极上燃料失电子发生氧化反应,电极反应为:CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O;②由电极反应可知电池工作时参加循环的物质为CO2;(5)阴极的电极反应为2H++2e-=H2↑,阴极产生了44.8L(即2mol)气体,转移的电子的物质的量为4mol,由CH4-32-22O可知,当转移的电子的物质的量为
6、4mol-8e+4CO=5CO+2H时,消耗CH4的体积为m1×4mol×22.4L/mol=11.2L。V=nV=82.亚硝酰氯NOCl可用于合成清洁剂等。它可用Cl2与NO在常温常压下合成:它的熔点为-64.5℃,沸点为-5.5℃,常温下是黄色的有毒气体,遇水易水解。请按要求回答下列相关问题:(1)过量铁屑和稀硝酸充分反应制备NO的离子方程式为:(2)制备NOCl的装置如下图所示,连接顺序为:a→向右方向,用小写字母表示)。______________________。(按气流自左①装置A和B作用是①干燥NO和Cl2,②
7、___________________________________________。②装置D的作用是______________________________________。③装置E中NOCl发生反应的化学方程式为________________。(3)工业生产过程中NO尾气处理方法有多种,其中间接电化学法,其原理如图所示:该过程中阴极的电极反应式为:__________________________________________。【答案】3Fe+8H+3—2+2+2NO=3Fe+2NO↑+4HOe→f→c→b→d
8、或f→e→c→b→d观察气泡调节气体流速防止E中水蒸气进入FNOCl的水解NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2,引起+HO——+=S2O42—+2H2O2HSO3+2e+2H【解析】【分析】(1)过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水;(2)将氯气和NO干燥后在
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