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届高考化学专题十一电化学全国通用
专题十一电化学
A组 专项基础训练
一、选择题
1.(2015·沈阳质检)关于右图装置说法正确的是( )
A.装置中电子移动的途径是:
负极→Fe→M溶液→石墨→
正极
B.若M为NaCl溶液,通电一段时间后,溶液中可能生成
NaClO
C.若M为FeCl2溶液,可以实现石墨上镀铁
D.若M是海水,该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使
铁不被腐蚀
解析 电子移动的途径是:
负极→Fe,石墨→正极,溶液中通过离子导电而不是电子,A错误;石墨为阳极,铁为阴极,若M为NaCl溶液,电解NaCl溶液属于“放氢生碱”型,阳极产生的
氯气与阴
极产生的氢氧化钠可能发生反应生成NaClO,B正确;若M为FeCl2溶液,铁电极(阴极):
Fe2++2e-===Fe;石墨电极(阳极):
2Cl--2e-===Cl2↑,C错误;若M是海水,该装置属于“外加电源的阴极保护法”,D错误。
答案 B
2.(2015·岳阳质检,11)全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。
某城市拟用如
图方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道,使其免受腐蚀。
关于此方法,下列说
法不正确的是( )
A.土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池
B.金属棒M的材料应该是比镁活泼的金属
C.金属棒M上发生反应:
M-ne-―→Mn+
D.这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法
解析 钢铁中的铁、碳(原电池的两极)在潮湿的环境(电解质溶液)中构成原电池,铁作负极,易被腐蚀,A项正确;如图所示,利用原电池原理保护钢质管道,说明管道作正极,金属棒M作负极,要比铁活泼,不一定比镁活泼,发生反应:
M-ne-===Mn+,这叫牺牲阳极的阴极保护法,B错误,C、D正确。
答案 B
3.(2015·洛阳统考,9)下列装置的线路接通后,经过一段时间,溶液的pH明显
下降的是( )
解析 A项,发生反应:
Zn+H2SO4==
=ZnSO4+H2↑,c(H+)减小,pH增大;B项,阳极:
Cu-2e-+2OH-===Cu(OH)2↓,阴极:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-,总反应为:
Cu+2H2O
Cu(OH)2↓+H2↑,pH变化不明显;C项,总反应为:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,pH增大;D项,总反应为:
2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4,pH减小。
答案 D
4.(2015·保定期末,15)两个装置中,液体体积均为200mL,开始工作前电解质
溶液的浓度均为0.5mol/L,工作一段时间后,测得有0.2mol电子通过,若忽
略溶液体积的变化,下列叙述正确的是( )
A.产生气体体积①=②
B.①中阴极质量增加,②中正极质量减小
C.电极反应式:
①中阳极:
4OH--4e-===2H2O+O2↑
②中负极:
2H++2e-===H2↑
D.溶液的pH变化:
①减小,②增大
解析 ①发生电解反应,阳极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,阴极反应为2Cu2++4e-===2Cu;②中发生原电池反应,负极反应为:
Zn
-2e-===Zn2+,正极反应为:
2H++2e-===H2↑。
两个电池中的CuSO4和H2SO4的物质的量都是0.1mol,当通过
0.2mol电子时两种物质正好完全反应,①生成0.05molO2,②生成0.1molH2,由此可知只有D正确。
答案 D
5.(2015·豫南九校质检,8)近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”
锂铜空气燃料电池。
该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,其中
放电过程为2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-,下列说法不正确的是
( )
A.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动
B.放电时,负极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e-===Cu+2OH-
C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
D.整个反应过程中,铜相当于催化剂
解析 放电时,负极反应为:
Li-e-===Li+,Li+透过固体电解质向Cu极移动,A项正确;正极反应为:
Cu2O+2e-+H2O===2Cu+2OH-,B项错误;通空气时,铜被氧化为Cu2O:
4Cu+O2===2Cu2O,总反应为:
4Li+O2+2H2O===4LiOH,铜相当于催化剂,C、D正确。
答案 B
6.(2014·湖北孝感统考,13)气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。
下图为电池的工作示意图:
气体扩散进入传感器,在敏感电极上发生反应,传
感器就会接收到电信号。
下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。
待测气体
部分电极反应产物
NO2
NO
Cl2
HCl
CO
CO2
H2S
H2SO4
则下列说法中正确的是( )
A,上述气体检测时,敏感电极均作电池正极
B.检测Cl2气体时,敏感电极的电极反应式为Cl2+2e-===2Cl-
C.检测H2S气体时,对电极充入空气,对电极上的电极反应式为O2+2H2O
+4e-===4OH-
D.检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时,传感器上产生的电流大
小相同
解析 由待测气体及产物的化合价可知NO2,Cl2作正极,CO、H2S作负极,A选项错误;由H2S氧化后产物为H2SO4可知,电解质溶液为酸性,电极中不能有OH-,C选项错误;D选项,H2S中1个S的化合价升高8、而CO中1个C的化合价只升高2,错误。
答案 B
二、非选择题
7.(2015·贵阳期末,20)某化学兴趣小组同学利用电化学原理对某一氧化还原反
应设计了如图装置,并进行一系列探究活动。
请回答下列问题:
(1)写出该氧化还原反应的离子方程式:
_________________________________
_
_________________________________________________________________;
(2)已知该原电池装置在反应前,两电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12.1g,此时导线中通过________mol电子;
(3)在其他条件不变的情况下,若将(NH4)2SO4溶液替换FeSO4溶液,石墨电极的反应式为________________________,其原因是(NH4)2SO4溶液显________(填“酸性”、“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因___________________________________________________________
_________________________________________________________________;
(4)若以上述原电池作电源,用石墨作电极电解某金属氯化物(XCl2)溶液,则与该原电池中石墨电极相连的是电解池的________(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)极,该电极的反应式为______________________________________;
一段时间后,电解池的一极收集到448mL气体(已换算成标准状况),另一极增重1.28g,则X的相对原子质量为________。
解析
(1)如图构成原电池,锌为负极发生反应:
Zn-2e-===Zn2+,石墨为正极,溶液的Fe2+得电子被还原:
Fe2++2e-===Fe,总反应为:
Zn+Fe2+===Fe+Zn2+。
(2)设导线中转移xmol电子,则负极质量减少:
65×
g,正极质量增加56×
g,有65×
+56×
=12.1g,得x=0.2mol。
(3)因为NH
水解使溶液呈酸性:
NH
+H2O
NH3·H2O+H+,溶液中的H+在正极得电子。
(4)和正极(石墨)的相连的极为阳极,溶液的阴离子(Cl-)放电:
2Cl--2e-===Cl2↑。
收集到448mL氯气,n(Cl2)=0.02mol,由XCl2
X+Cl2↑,得生成X0.02mol,则X的摩尔质量为
=64g·mol-1。
答案
(1)Zn+Fe2+===Zn2++Fe
(2)0.2
(3)2H++2e-===H2↑ 酸性 NH
+H2ONH3·H2O+H+
(4)阳 2Cl--2e-===Cl2↑ 64
B组 专项能力训练
一、选择题
1.(2015·日照质检,14)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。
采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示,发生的反应为:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑。
下列说法正确的是( )
A.钛电极发生氧化反应
B.阳极附近溶液的pH逐渐增大
C.离子交换膜应采用阳离子交换膜
D.阳极反应式是:
2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O
解析 A项,钛电极是阴极,发生还原反应,错误;阳极反应为2Cu-2e-+2OH-===Cu2O+H2O,溶液的pH逐渐减小,B项错误,D项正确;C项,采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度,所以离子交换膜应采用阴离子交换膜,错误。
答案 D
2.(2015·广州检测)一种碳纳米管能够吸附氢气,可做充电电池(如图所示)的碳电极,该电池的电解质溶液为6mol·L-1KOH溶液,下列说法中正确的是( )
A.充电时将碳电极与电源的正极相连
B.充电时阴极发生氧化反应
C.放电时镍电极反应为:
NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
D.放电时碳电极反应为:
2H+-2e-===H2↑
解析 A项,碳纳米管能够吸附氢气,可做充电电池的负极,放电时氢气发生氧化反应,故充电时该电极与外接电源的负极相连,错误;B项,充电时阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应,错误;C项,放电时镍电极为正极,得到电子,发生还原反应,其电极反应为:
NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,正确;D项,放电时碳电极反应为:
H2-2e-+2OH-===2H2O,错误。
答案 C
3.(2015·郑州质检,15)某可充电电池的原理如图所示,已知a、b为惰性电极,溶液呈酸性。
充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色。
下列叙述正确的是( )
A.充电时,b极接直流电源正极,a极接直流电源负极
B.充电过程中,a极的电极反应式为:
VO
+2H++e-===VO2++H2O
C.放电时,H+从左槽迁移进右槽
D.放电过程中,左槽溶液颜色由黄色变为蓝色
解析 由题“充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色”,说明充电时右槽发生反应:
V3++e-===V2+,为还原反应,因此右槽为阴极区,b接电源负极,A项错误;充电时左槽发生氧化反应:
VO2+-e-+H2O===VO
+2H+,B项错误;由B项分析可知,放电时,左槽反应为VO
+2H++e-===VO2++H2O,溶液颜色由黄色变蓝色,H+从右槽进入左槽,C项错误,D项正确。
答案 D
4.(2014·广东六校模拟,10)利用如图装置,可完成很多电化
学实验。
下列有关叙述正确的是( )
A.若X为锌棒,开关K置于A处,可减缓铁的腐蚀,
这种方法称为牺牲阴极的阳极保护法
B.若X为铜棒,开关K置于A处,装置中发生的总反应为2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑
C.若X为碳棒,开关K置于B处,在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液可看到溶液变红色
D.若X为碳棒,开关K置于B处,向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红
解析 若X为锌棒,开关K置于A处,则构成电解池,铁作阴极,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为外加电流的阴极保护法,A项不正确;若X为铜棒,开关K置于A处,则构成电解池,铜作阳极,失去电子,铁作阴极,B项不正确;若X为碳棒,开关K置于B处,则构成原电池,铁
作负极,失去电子生成亚铁离子,因此在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液看不到溶液变红色,C项不正确;若X为碳棒,开关K置于B处,则构成原电池,铁作负极,碳棒作正极,因此向食盐水中滴
入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红,D项正确。
答案 D
5.(2014·湖南十三校一联,18)某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1-xCoO2+LixC6===6C+LiCoO2,其电池如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.放电时,LixC6发生氧化反应
B.充电时,Li+通过阳离子交换膜从左向右移动
C.充电时,将电池的负极与外接电源的负极相连
D.放电时,电池的正极反应为Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2
解析 由电子流向可知LixC6作负极,发生氧化反应,Li1-xCoO2作正极发生还原反应,Co的化合价降低x,A,D选项正确;充电时,原电池的负极接电源的负极,作电解池的阴极,阳离子向阴极移动,B选项错误。
答案 B
6.(2013·湖南十二校一模)空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。
下图为RFC工作原理示意图,有关说法正确的是( )
A.当有0.1mol电子转移时,a极产生标准状况下1.12LO2
B.b极上发生的电极反应是:
4H2O+4e-===2H2↑+4OH-
C.c极上发生还原反应,B中的H+可以通过隔膜进入A
D.d极上发生的电极反应是:
O2+4H++4e-===2H2O
解析 由图可知a为阴极、b为阳极、气体X为H2、气体Y为O2、c为正极、d为负极。
正极、阴极发生还原反应,负极、阳极发生氧化反应,A项、B项、D项错误;在原电池中阳离子移向正极,C项正确。
答案 C
二、非选择题
7.(2015·豫南九校质检,18)对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。
(1)微生物电池可以除去废水中的乙酸钠和对氯酚(
),其原理如图所示。
①B是电池的________(填“正”或“负”)极。
②A极的电极反应式为______________________________________________。
(2)电渗析法处理厨房垃圾发酵液,同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子,A-表示乳酸根离子)。
①阳极的电极反应式为______________________________________________。
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理:
___________________________________。
解析
(1)由图B极CH3COO-(碳平均显0价)→HCO
(碳显+4价),发生氧化反应,B极为负极。
A为正极发生还原反应:
中6个碳显-2价)+2e-→
(C6H6O中6个碳显-4价),质子交换膜,利用H+、H2O配平。
(2)①阳极,溶液中的阴离子(OH-)放电。
答案
(1)①负
②
(2)①4OH—4e-===2H2O+O2↑(或2H2O-4e-===O2↑+4H+)
②阳极OH-放电,c(H+)增大,H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室;A-从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室,发生反应:
H++A-===HA,从而使乳酸的浓度增大
热点一 原电池(2014·课标Ⅱ12,2014·北京理综8,2013·课标Ⅰ10,2013·课标Ⅱ11,2013·安徽理综10,2013·江苏化学9)
【演练1】原电池电极反应式和电池反应式的书写
(1)[2013·北京理综,26(4)]通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)
②写出NiO电极的电极反应式:
_______________________________________。
(2)(2012·海南,13,4)肼—空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为___________________________________________________。
(3)[2012·新课标全国卷,26(4)节选]与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2Fe
O4在电池中作为正极材料,其电极反应为__________________________________________________________________,
该电池总反应的离子方程式为________________________________________。
(4)[2012·江苏,20,(3)]铝电池性能优越,Al-Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如图所示。
该电池反应的化学方程式为________________________。
解析
(1)根据氧离子的移动方向可得Pt电极为正极,应发生还原反应;NiO电极上NO失电子,与O2-结
合为NO2,根据原子守恒和电荷守恒可写出其电极反应式。
该燃料电池中N2H4在负极发生氧化反应,其电极反应式为N2H4+4OH--4e-===4H2O+N2↑。
(2)正极发生还原反应,K2FeO4被还原为Fe3+,由于是碱性环境,故生成Fe(OH)3,电极反应式为2FeO
+6e-+8H2O===2Fe(OH)3+10OH-;负极发生氧化反应,由于是碱性环境,Zn被氧化生成Zn(OH)2,电极反应式为3Zn-6e-+6OH-===3Zn(OH)2,两电极反应式相加得2FeO
+3Zn+8H2O===2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-。
(3)由铝电池原理图可知,Al作负极,Ag2O/Ag作正极,电池反应式为2Al+3Ag2O+2NaOH===2NaAlO2+6Ag+H2O。
答案
(1)①还原 ②NO+O2--2e-===NO2
(2)N2H4+4OH--4e-===4H2O+N2↑
(3)FeO
+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH-
3Zn+2FeO
+8H2O===3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
(4)2Al+3Ag2O+2NaOH===2NaAlO2+6Ag+H2O
【演练2】原电池工作原理的应用
把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)
(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。
(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。
(3)将
(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液,其他条件不变,则图像是________。
解析 加入CuSO4溶液,Zn置换出Cu,形成原电池,加快反应速率,
(1)a中Zn减少,H2体积减小;
(2)中由于H2SO4定量,产生H2的体积一样多;(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时,由于CH3COO-+H+CH3COOH,a中c(H+)减少,反应速率减小,但产生H2的体积不变,所以C项正确。
答案
(1)A
(2)B (3)C
热点二 电解池(2014·广东理综11,2013·北京理综9,2013·天津理综6,2013·浙江理综11)
【演练3】
如图中,甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L-1AgNO3溶液,乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L
-1CuCl2溶液,A、B、C、D均为质量相同的石墨电极,如果电解一段时间后,发现A极比C极重1.9g,则
(1)电源E为________极,F为________极。
(2)A极的电极反应式为_____________________________________________,
析出的物质________mol。
(3)B极的电极反应式为______________________________________________,
析出气体________mL(标准状况)。
(4)C极的电极反应式为______________________________________________,
析出的物质________mol。
(5)D极的电极反应式为______________________________________________,
析出气体________mL(标准状况)。
(6)甲烧杯中滴入石蕊试液,________极附近变红,如果继续电解,在甲烧杯中最终得到________溶液。
解析 由电解一段时间后A极比C极重,可知A极上有Ag析出,C极上有Cu析出,若A极上析出银的物质的量为n(Ag),则C极上析出Cu的物质的量为
n(Ag),有关系式108g·mol-1·n(Ag)-64g·mol-1·n(Ag)×
=1.9g,n(Ag)=0.025mol。
由此可知,两电解池内的电解质均是足量的,故两池电极反应式分别为:
A极:
4Ag++4e-===4Ag;B极:
4OH--4e-===2H2O+O2↑;C极:
Cu2++2e-===Cu;D极:
2Cl--2e-===Cl2↑。
A、C两极析出物质的物质的量分别为0.025mol和0.0125mol;B极析出O2的体积为:
0.00625mol×22.4L·mol-1=0.14L=140mL;D极析出Cl2的体积为0.0125mol×22.4L·mol-1=0.28L=280mL。
答案
(1)负 正
(2)Ag++e-===Ag 0.025
(3)4OH--4e-===2H2O+O2↑ 140
(4)Cu2++2e-===Cu 0.0125
(5)2Cl--2e-===Cl2↑ 280
(6)B HNO3
热点三 金属的腐蚀与防护(2014·天津理综1,2013·北京理综7,2012·山东理综13)
【演练4】利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒,为减缓铁
的腐蚀,开关K应置于________处。
若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为______。
解析 铁被保护,可以是作原电池的正极,或者电解池的阴极,故若X为碳棒,开关K应置于N处,Fe作阴极受到保护;若X为锌,开关K置于M处,铁作正极,锌作负极,称为牺牲阳极的阴极保护法。
答案 N 牺牲阳极的阴极保护法
热点四 有关电化学的计算[2012·海南化学,16,2013·重庆理综,11
(2),2012·重庆理综,29(3)]
【演练5】下图是一个化学过程的示意图。
(1)图中甲池是________装置(填“电解池”或“原电池”),其中OH-移向________极(填“CH3OH”或“O2”)。
(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式:
_____________________________
__________________________________________________________________。
(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液,附近变红的电极为________极(填“A”或“B”),并写出此电极的反应式:
______________________________
__。
(4)乙池中总反应的离子方程式:
_______________________________________。
(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时,乙池的pH是________(若此时乙池中溶液的体积为500mL);此时丙池某电极析出1.60g某金属,则丙中的某盐溶液可能是__
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- 高考 化学 专题 十一 电化学 全国 通用
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