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大题03 化学反应原理运用综合题
浙江省选考第19题为化学反应原理综合题,主要考查热化学、电化学、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液等主干理论知识,主要命题点有盖斯定律的应用,反应速率和化学平衡的分析,化学平衡常数的表达式书写与计算,反应条件的分析选择、生产生活中的实际应用等。2024年1月试题在保持试卷结构稳定基础上,问题设计进行了适度创新,第(1)问考查电解池。
试题常以填空、读图、作图、计算等形式呈现,根据题中信息画出有关物理量变化趋势曲线是浙江一大特色。试题一般以与生产、生活紧密联系的物质为背景材料命制组合题,各小题之间又有一定的独立性。主要考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力,应用反应原理解决生产实际中的具体问题,体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养。在近几年的相关考题中,对单一因素影响的考查已经越来越少了,主要以“多因素影响”出现,考查考生的综合分析判断能力。以实际情景(场景)为背景,更能体现核心素养的要求。而在实际生产过程中,影响因素是多元化、多方位和多层次的。
常设考向一 原电池与电解池原理应用
【典例剖析1】 (2024·浙江省1月选考)通过电化学、热化学等方法,将CO2转化为HCOOH等化学品,是实现“双碳”目标的途径之一。请回答:
(1)某研究小组采用电化学方法将CO2转化为,装置如图。电极B上的电极反应式是 。
【典例剖析1】(2022·江苏卷)氢气是一种清洁能源,绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
(1)“CuCl–H2O热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤,其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性CuCl2-溶液,阴极区为盐酸,电解过程中CuCl2-转化为CuCl42-。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。
【典例剖析3】(2024·浙江省新阵地教育联盟 浙江十校高三联考)丁二烯是生产丁苯橡胶、聚二烯橡胶等的基本原料。
(4)有人设计一种电解装置,用乙炔合成二丁烯(C4H6)的装置如图2.电解质溶液为1.0mol·L-1KHCO3溶液.
①请写出生成C4H6的电极的电极反应式: 。
②用1.0L0.1mol·L-1KOH溶液吸收阳极逸出的气体再生电解质溶液。不考虑气体溶解残留.当电路中转移0.75mol e-时,计算再生液的c(H+)= 。(已知H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11)
【典例剖析4】(2024·重庆高三模拟)氨具有较高的含氢量,可用作内燃机的燃料。
(3)合成氨也可以通过电化学过程实现,其装置如图所示。
①导线中电子流动方向为___________。
②生成NH3的电极反应式为___________。
③若惰性电极2的电流效率η为75%,则惰性电极2处N2与NH3的物质的量之比为___________。()
1.确定装置。一看有无外接电源:有,为电解池,无,为原电池;二看是否自发反应:能自发反应的是原电池,不能自发反应的是电解池;三看串联特点:若有两个或多个装置串联,先看有无外接电源,若有,则整套装置均相当于电解池;若无,则其中一个装置是原电池,其余的均相当于电解池。
2.判断电极
3.熟悉顺序。电解池中阳极放电顺序为活泼金属电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子;阴极:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸,H+浓度较大时)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。
4.分析反应。首先注意得失电子是否正确,其次注意是否有电解质参与,不足部分用H2O、H+或OH-补全。燃料电池中,一般先确定正极反应式,然后用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。
5.原电池电极反应式书写:
(1)先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
(2)注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。
(3)正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即得到较难写出的另一极的电极反应式。
(4)二次电池充电时的电极连接:
6.电解反应式的书写:
(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H+和OH-)。
(3)然后排