电化学原理版高考化学专题辅导与训练.docx
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电化学原理版高考化学专题辅导与训练
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能力梯级提升·思维高效训练
一、选择题
1.(2011·山东高考)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说法正确的是()
A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充电过程
B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C.电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率
D.镀锌层破损后对铁制品失去保护作用
2.(2011·海南高考改编)根据图示,下列判断中正确的是()
A.烧杯a中的溶液pH降低
B.烧杯b中发生氧化反应
C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-====H2↑
D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-====Cl2↑
3.(2011·海南高考)一种充电电池放电时的电极反应为:
H2+2OH--2e-====2H2O
NiO(OH)+H2O+e-====Ni(OH)2+OH-
当为电池充电时,与外电源正极连接的电极上发生的反应是()
A.H2O的还原B.NiO(OH)的还原
C.H2的氧化D.Ni(OH)2的氧化
4.(2011·广东高考)某小组为研究电化学原理,设计装置。
下列叙述不正确的是()
A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为:
Cu2++2e-====Cu
C.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动
5.(2011·安徽高考)研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:
5MnO2+2Ag+2NaCl====Na2Mn5O10+2AgCl
下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()
A.正极反应式:
Ag+Cl--e-====AgCl
B.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
D.AgCl是还原产物
6.(2011·深圳模拟)如图,在置于空气的容器里盛有NaCl溶液,再放入缠绕铜丝的铁钉,下列叙述错误的是()
A.铜丝表面有气泡产生
B.铁钉上发生的反应为:
Fe-2e-====Fe2+
C.一段时间后铁钉上出现红色物质
D.如果把铜丝换成镁丝,则铁钉被保护,不会被腐蚀
7.(2011·无锡模拟)磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池,其基本组成和反应原理如图。
下列说法不正确的是()
A.在改质器中主要发生的反应为
CxHy+xH2O
xCO+(x+y/2)H2
B.移位反应器中发生反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)ΔH<0。
温度越高,CO转化率越大
C.负极排出的气体主要是CO2
D.该电池正极的电极反应为O2+4H++4e-====2H2O
二、非选择题
8.(2011·梅州模拟)如图A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显红色,请填空:
(1)电源A的a为__________极;
(2)滤纸B上发生的总化学方程式为:
________________________________。
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通K点,则电极e上发生的反应为:
___
__________________________________________________________________,
槽中盛放的电镀液可以是____________________________________________。
9.(2011·重庆高考改造)O3可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。
(1)图中阴极为__________(填“A”或“B”),其电极反应式为____________________________。
(2)若C处通入O2,则A极的电极反应式为___
________________________________________。
(3)若C处不通入O2,D、E处分别收集到xL和yL气体(标准状况),则E处收集的气体中O3所占的体积分数为___________________。
(忽略O3的分解)
10.某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行探究,请回答以下问题:
(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)
(1)在甲装置中,当电流计中指针发生偏转时,盐桥中的K+移向_______烧杯(填“A”或“B”),装置中电子的移动路径和方向为_________________________。
该小组同学提出设想:
如果将实验中的盐桥换为导线(铜制),电流表是否也发生偏转呢?
带着疑问,该小组利用乙装置进行了实验,发现电流计指针同样发生偏转。
回答下列问题:
(2)对于实验中产生电流的原因,起初认为该装置仍然为原电池,但老师提醒注意使用的是铜导线,经深入探讨后认为烧杯A实际为原电池,在此问题上,该小组成员的意见发生了很大分歧;
①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性,此时原电池实际是由Zn、Cu做电极,H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。
如果这个观点正确,写出烧杯B中铜片上发生反应的电极反应式________________________________。
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱,由于溶解在溶液中的氧气的作用,使得Zn、Cu之间形成原电池。
如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为:
__________________________________________________________________。
(3)若第
(2)小题中观点②正确,则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。
其具体装置为以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,请写出该电池工作时总反应的化学方程式________________________________。
11.(2011·黄冈模拟)锂—空气电池能够提供相当于普通锂离子电池10倍的能量,因此它是最有前途的电池技术之一。
下图是锂—空气电池放电和充电时的工作示意图。
(1)图Ⅰ中电极a是____________极。
(2)电池中间的固体电解质(含阳离子交换膜)还能阻止H2O、N2、O2等物质的通过,防止Li和这些物质反应。
Li和水在常温下发生反应的化学方程式为_______
__________________________________________________________________。
(3)当给图Ⅱ中的锂—空气电池充电时,d极应接电源的_______极,该电极的电极反应式为_________________________________________________________。
(4)可用石墨为电极,用该电池电解提纯氢氧化钾电解液。
电解池内的阳离子交换膜只允许阳离子通过,其工作原理如图Ⅲ所示。
①该电解池的阴极反应式为__________________________________________;
②除去杂质后的氢氧化钾溶液从出口_______(填“A”或“B”)导出;
高考创新预测
1.利用如图装置制取Cu2O,乙的总反应化学方程式为:
2Cu+H2O====Cu2O+H2↑。
下列说法正确的是()
A.乙中Cu电极的电极反应式是:
2Cu+2OH--2e-====Cu2O+H2O
B.甲中通入氢气的电极为正极
C.乙中阴离子向石墨电极移动
D.电路上通过0.5mol电子,可制得0.5molCu2O
2.如图是甲醇/过氧化氢燃料电池内部结构示意图。
工作时,甲醇和过氧化氢分别进入燃料电池的燃料腔和氧化剂腔,在各自催化剂的作用下发生反应,并向外界输出电能。
下列说法正确的是()
A.该电池的正极反应式:
H2O2+2H++2e-====2H2O
B.燃料腔中的多孔石墨电极为该燃料电池的正极
C.电池工作时,1mol甲醇被还原有6mol电子转移
D.电路中的电子经正极、负极、质子交换膜后再回到正极,形成闭合回路
3.
(1)钢铁的电化学腐蚀简单示意图如下,将该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图,请在右图框内作出修改,并用箭头标出电子流动方向。
(2)写出修改前的钢铁吸氧腐蚀装置中石墨电极的电极反应式_____________
_________________________________________________________________。
(3)高铁酸钾(K2FeO4)可用作净水剂,也可用于制造高铁电池。
高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
该电池放电时正极反应式为_________________________________________。
用该电池电解100mL1mol·L-1的AgNO3溶液,当电路中通过0.1mol电子时,被电解溶液的pH为________(溶液体积变化忽略不计)。
(4)氧化亚铜是一种半导体材料,常用作制造整流器的材料,还可以用于光照条件如水分解的催化剂和农作物的杀菌剂。
用如图装置可制得氧化亚铜,
试写出阳极的电极反应式_________________________。
答案解析
1.【解析】选C。
A项,未通电前上述镀锌装置可构成原电池,因原电池反应与电镀时所发生的反应为不同的两个反应,故电镀过程不是该原电池的充电过程,A错误;B项,电解过程中确实存在电能转化成热能的情况,但电镀时通过的电量与析出的锌的量存在确定的关系,与能量的其他转化无关,B错误;D项,镀锌层破损后,能形成锌铁原电池,铁为正极,锌为负极,同样起到保护铁的作用,D错误。
2.【解析】选B。
Zn比Fe活泼,所以Zn作负极,发生氧化反应,电极反应式为:
Zn-2e-====Zn2+;Fe作正极,氧气在该电极上发生还原反应,电极反应式为:
2H2O+O2+4e-====4OH-,反应后溶液pH升高。
3.【解析】选D。
由题意知,电池总反应为H2+2NiO(OH)
2Ni(OH)2。
可充电电池在充电时,实际上起电解池的作用,与外电源正极连接的电极是阳极,发生氧化反应,与放电时的正极反应相反,可知是Ni(OH)2在反应中失电子被氧化,发生氧化反应。
4.【解析】选D。
a和b不连接时,铁比铜活泼,从溶液中置换出铜,A项正确;a和b连接时,形成原电池,铁作负极而溶解,铜作正极,溶液中的Cu2+得到电子被还原成铜单质,所以B项正确;无论a和b是否连接,装置中都发生Fe+Cu2+====Cu+Fe2+的反应,溶液会从蓝色逐渐变为浅绿色,C正确;如果a和b分别连接直流电源正、负极,该装置为电解池,Cu为阳极,Fe为阴极,则溶液中的阳离子向阴极移动,即向铁电极移动,D项不正确,故选D。
5.【解析】选B。
6.【解析】选A。
图示装置发生吸氧腐蚀,不会产生气体,故A项错误;铁钉作为原电池的负极,发生氧化反应,故B项正确;整个反应过程涉及以下三步反应:
2Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3,2Fe(OH)3====Fe2O3+3H2O。
铁钉上产生红色铁锈,故C项正确;如果把铜丝换为镁丝,铁成为原电池正极被保护,不会被腐蚀,故D项正确。
7.【解析】选B。
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)ΔH<0,升高温度,平衡向吸热(逆反应)方向移动,CO转化率减小。
8.【解析】
(1)接通电路后,发现B上的c点显红色,说明c为电解饱和食盐水的阴极,则电源A的a极为正极;
(2)滤纸B上的反应即为电解饱和食盐水的反应2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH;
(3)电镀时应将镀层金属做阳极,电极反应式为Zn-2e-====Zn2+,电镀液为镀层金属盐溶液。
答案:
(1)正
(2)2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH
(3)Zn-2e-====Zn2+ZnSO4溶液或ZnCl2溶液
9.【解析】电解稀硫酸的实质是电解水:
(1)A极反应为:
2H++2e-====H2↑;
(2)若C处通入氧气,在A极上O2得电子,再与H+作用生成H2O;
(3)若C处不通入氧气,D处产生的是氢气,E处产生O2和O3,设O2的物质的量为mmol,O3的物质的量为nmol,根据电子转移守恒可得:
4m+6n=
×2
又:
m+n=
,可得n=
,进而可得O3的体积分数=
答案:
(1)A2H++2e-====H2↑
(2)O2+4H++4e-====2H2O(3)(x-2y)/y
10.【解析】
(1)甲装置中Zn为负极,Cu为正极,电流方向为Cu→电流计→Zn→盐桥→Cu,电流的方向为正电荷运动的方向,负电荷运动的反方向,故K+移向B烧杯,电子由Zn电极经外电路流向Cu电极。
(2)若盐桥改为铜导线,且仍有电流产生,说明A为原电池,而B为电解池。
A中Zn为负极,Cu为正极,氧化性微粒可能为Zn2+水解产生的H+或溶解于溶液中的O2。
则B中铜片为阴极,电极反应式为:
Cu2++2e-====Cu。
如②所述,A中正极上O2获得电子。
(3)Al为负极,石墨为正极,海水为电解质溶液,O2为氧化剂,总反应方程式为:
4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3。
答案:
(1)B由Zn电极沿导线流向Cu电极
(2)①Cu2++2e-====Cu
②O2+2H2O+4e-====4OH-
(3)4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3
11.【解析】
(1)图Ⅰ中a电极为锂失电子,故为负极。
(2)锂是较活泼的碱金属,与水反应的方程式跟钠与水反应类似。
(3)充电时原电池两极发生的反应与放电时相反,d极应接充电电源的正极,电极反应式为4OH--4e-====2H2O+O2↑。
(4)阴极上反应为2H++2e-====H2↑,左侧钾离子通过阳离子交换膜进入右室,形成纯净的氢氧化钾溶液,并从B口导出。
答案:
(1)负
(2)2Li+2H2O====2LiOH+H2↑
(3)正4OH--4e-====2H2O+O2↑
(4)①2H++2e-====H2↑②B
高考创新预测
1.【解析】选A。
甲池中通入氧气的一极为正极,则乙池中铜为阳极,其电极反应式为2Cu+2OH--2e-====Cu2O+H2O,故A项正确,B项不正确;电解池中阴离子向阳极移动,故C项不正确;由电极反应式可知,每生成1molCu2O,需转移
2mol电子,制得0.5molCu2O时电路上通过1mol电子,故D项不正确。
2.【解析】选A。
发生还原反应的一极为正极,H2O2是氧化剂,电极反应式为H2O2+2H++2e-====2H2O,故A项正确;燃料腔中的多孔石墨电极上燃料发生氧化反应,为电池负极,故B项不正确;甲醇中的碳由-2价升为+4价,每摩尔甲醇被氧化,有6mol电子转移,故C项不正确;电子不能通过内电路,故D项不正确。
3.【解析】
(1)可将两极之间接入直流电源,并使铁连接电源的负极。
(2)钢铁吸氧腐蚀,石墨为正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-====4OH-。
(3)高铁电池放电时正极上K2FeO4获得电子,发生还原反应,反应式为FeO42-+4H2O+3e-====Fe(OH)3+5OH-;
用该电池电解100mL1mol·L-1的AgNO3溶液,当电路中通过0.1mol电子时,溶液中就生成0.1molH+,c(H+)=0.1mol/0.1L=1mol/L,pH=0。
(4)阳极发生反应:
2Cu-2e-+2OH-====Cu2O+H2O。
答案:
(1)
(2)O2+2H2O+4e-====4OH-
(3)FeO42-+4H2O+3e-====Fe(OH)3+5OH-0
(4)2Cu-2e-+2OH-====Cu2O+H2O
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