届二轮复习 电化学基础 专题卷全国通用.docx
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届二轮复习电化学基础专题卷全国通用
电化学基础
1.下列做法有利于金属防护的是( )
A.钢铁零件表面进行烤蓝处理
B.将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连
C.菜刀切菜后不洗净就放回刀架
D.埋在地下的钢管与铜块相连
解析:
A项,钢铁零件容易生锈,如果将钢铁零件的表面进行烤蓝处理,就能大大增强抗蚀能力,延长使用寿命,正确;B项,钢铁制成的闸门与直流电源的正极相连,闸门成为电解池的阳极,加速其腐蚀,错误;C项,菜刀切菜后不洗净,容易发生吸氧腐蚀,错误;D项,铁比铜活泼,当埋在地下的钢管与铜块相连时,钢管成为原电池的负极,加快了腐蚀,应该与比铁活泼的金属如锌块相连,错误。
答案:
A
2.(2018·泉州一模)锂空气电池是一种新型的二次电池,其放电时的工作原理如下图所示。
下列说法正确的是( )
A.电解液中,Li+由多孔电极迁移向锂电极
B.该电池放电时,负极发生了还原反应
C.充电时,电池正极的反应式为Li2O2===2Li++O2↑+2e-
D.电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等
解析:
锂电极作负极,多孔电极作正极,电解液中,阳离子移向阴极,所以Li+由锂电极迁移向多孔电极,故A错误;该电池放电时,负极发生了氧化反应,故B错误;充电时,电池正极的反应式为Li2O2===2Li++O2↑+2e-,故C正确;金属锂与稀盐酸发生反应,所以电池中的电解液不可以是稀盐酸,故D错误。
答案:
C
3.(2017·海南卷)一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。
下列叙述错误的是( )
A.Pd电极b为阴极
B.阴极的反应式为N2+6H++6e-===2NH3
C.H+由阳极向阴极迁移
D.陶瓷可以隔离N2和H2
解析:
A项,此装置为电解池,总反应是N2+3H2===2NH3,Pd电极b上是氢气发生反应,即氢气失去电子化合价升高,Pd电极b为阳极,错误;B项,根据A项分析,Pd电极a为阴极,反应式为N2+6H++6e-===2NH3,正确;C项,根据电解池的原理,阳离子在阴极上放电,即有阳离子移向阴极,正确;D项,根据装置图,陶瓷隔离N2和H2,正确。
答案:
A
4.(2018·汕头模拟)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池,其原理如图,该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,Y可循环使用。
下列说法正确的是( )
A.O2在石墨Ⅱ附近发生氧化反应
B.该电池放电时NO
向石墨Ⅱ电极迁移
C.石墨Ⅰ附近发生的反应:
3NO2+2e-===NO+2NO
D.相同条件下,放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4∶1
解析:
石墨Ⅱ通入氧气,发生还原反应,为原电池的正极,电极方程式为O2+2N2O5+4e-===4NO
,A错误;原电池中阴离子移向负极,NO
向石墨Ⅰ电极迁移,B错误;石墨Ⅰ为原电池的负极,发生氧化反应,电极方程式为NO2+NO
-e-===N2O5,C错误;电极方程式分别为NO2+NO
-e-===N2O5、O2+2N2O5+4e-===4NO
,则放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4∶1,D正确。
答案:
D
5.(2018·潍坊模拟)我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站,为循环利用人体呼出的CO2并提供氧气。
我国科学家设计了一种装置(如图所示),实现“太阳能→电能→化学能”转化,总反应为2CO2===2CO+O2,下列有关说法不正确的是( )
A.该装置属于电解池
B.X极发生氧化反应,Y极发生还原反应
C.人体呼出的水蒸气参与Y极反应:
CO2+H2O+2e-===CO+2OH-
D.X极每产生标准状况下22.4L气体,有2mol的OH-从Y极移向X极
解析:
该装置实现“太阳能—电能—化学能”转化,将电能转化为化学能的装置为电解池,故A正确;根据图中电子的流向“X→Y”可知,X极为阳极,失电子发生氧化反应,Y为阴极,得电子,发生还原反应,故B正确;Y为阴极,根据总反应可知,阴极为CO2得电子,生成CO,电极反应为CO2+H2O+2e-===CO+2OH-,故C正确;X极为阳极,OH-放电生成氧气,电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑,每产生标况下22.4LO2,即1molO2,阳极有4molOH-放电,根据溶液电中性原理,X电极区阴离子减少,则会有4molOH-从Y极透过阴离子交换膜移向X极,使得溶液保持电中性,故D错误。
故选D。
答案:
D
6.(2018·肇庆模拟)将二氧化碳转化为乙烯的装置如图所示,使用的电极材料均为惰性电极。
下列说法正确的是( )
A.a为电源的正极
B.每生成0.1mol乙烯,同时生成6.72LO2
C.阴极反应式为2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O
D.电解过程中,阳极区溶液中c(H+)逐渐减小
解析:
根据图知,右侧电极上OH-放电生成O2,则右侧电极为阳极,左侧电极为阴极,连接电解池阴极的电极为原电池负极、连接电解池阳极的电极为原电池正极,所以a为负极、b为正极,故A错误;阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水,电极反应式为2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O,阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,每生成0.1mol乙烯,转移1.2mol电子,生成0.3mol氧气,但未注明是否为标准状况,无法计算氧气的体积,故B错误;阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水,电极反应式为2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O,故C正确;电解过程中阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,阳极附近有H+生成,所以电解过程中,阳极区溶液中c(H+)逐渐增大,故D错误。
答案:
C
7.(2018·广州调研)海水中含有大量Na+、Cl-及少量Ca2+、
Mg2+、SO
,用电渗析法对该海水样品进行淡化处理,如图所示。
下列说法正确的是( )
A.b膜是阳离子交换膜
B.A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成
C.淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHA D.B极室产生的气体可使湿润的KI淀粉试纸变蓝 解析: A项,因为阴极是阳离子反应,所以b为阳离子交换膜,正确;B项,A极室氯离子在阳极失电子产生氯气,但不产生沉淀,错误;C项,淡化工作完成后,A室氯离子失电子产生氯气,部分溶于水溶液呈酸性,B室氢离子得电子产生氢气,氢氧根离子浓度增大,溶液呈碱性,C室溶液呈中性,pH大小为pHA 答案: A 8.锂的化合物用途广泛。 Li3N是非常有前途的储氢材料;LiFePO4、Li2FeSiO4等可以作为电池的正极材料。 回答下列问题: (1)将锂在纯氮气中燃烧可制得Li3N,其反应的化学方程式为 _____________________________________________________。 (2)氮化锂在氢气中加热时可得到氨基锂(LiNH2),其反应的化学方程式为Li3N+2H2 LiNH2+2LiH,氧化产物为________(填化学式)。 在270℃时,该反应可逆向进行放出H2,因而氮化锂可作为储氢材料,储存氢气最多可达Li3N质量的________%(精确到0.1)。 (3)将Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2粉末均匀混合,在800℃的氩气中烧结6小时制得Li2FeSiO4,写出反应的化学方程式: ______________________________________________________。 制备Li2FeSiO4的过程必须在惰性气体氛围中进行,其原因是 ______________________________________________________。 (4)将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解析出LiFePO4沉淀,阳极的电极反应为_____________________________________________________。 解析: (1)反应物为金属锂和氮气,生成物为Li3N,因此其反应的化学方程式为6Li+N2 2Li3N。 (2)分析给出的化学方程式中三种元素的化合价,N、Li两种元素在反应前后化合价不变,而H从H2中的0价转化为LiNH2中的+1价和LiH中的-1价,故LiNH2为氧化产物。 由给出的化学方程式知,35g(1mol)Li3N最多可储存氢气4g(2mol),故储存氢气最多可达Li3N质量的11.4%。 (3)根据给出的反应物Li2CO3、FeC2O4·2H2O、SiO2,生成物之一Li2FeSiO4及反应条件,结合化学反应中的元素守恒可知生成物还有H2O、CO2及CO,由此可写出反应的化学方程式。 对比反应物FeC2O4·2H2O和生成物Li2FeSiO4可知反应前后Fe的化合价没有变化,且为+2价,故在惰性气体氛围中进行的目的是防止+2价铁被氧化。 (4)铁作阳极,Fe发生氧化反应,电极反应为Fe-2e-===Fe2+,然后发生离子反应: Fe2++Li++H2PO ===LiFePO4↓+2H+。 答案: (1)6Li+N2 2Li3N (2)LiNH2 11.4 (3)Li2CO3+FeC2O4·2H2O+SiO2 Li2FeSiO4+CO↑+2CO2↑+2H2O 防止二价铁被氧化 (4)Fe+H2PO +Li+-2e-===LiFePO4+2H+(或Fe-2e-=== Fe2+) 9.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。 右图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。 (1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是__________,在导线中电子流动方向为______________(用a、b和箭头表示)。 (2)负极反应式为______________________________________。 (3)电极表面镀铂粉的原因为____________________________。 (4)氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术。 有人提出利用光伏发电装置电解尿素的碱性溶液来制备氢气。 光伏发电是当今世界利用太阳能最主要方式之一。 图1为光伏并网发电装置,图2为电解尿素[CO(NH2)2](C为+4价)的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。 ①图1中N型半导体为________(填“正极”或“负极”) ②该系统工作时,A极的电极反应式为______________________ ______________________________________________________。 ③若A极产生7.00gN2,则此时B极产生________LH2(标准状况下)。 解析: (1)氢氧燃料电池属于原电池,是将化学能转化为电能的装置,所以该燃料电池中能量主要转化形式是化学能转化为电能;燃料电池中,通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极,电子从负极沿导线流向正极,所以通入氢气的电极是负极、通入氧气的电极是正极,电子流动方向为a到b。 (2)碱性氢氧燃料电池中,负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水,电极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O。 (3)反应物接触面积越大,反应速率越快,电极表面镀铂粉能增大反应物的接触面积,所以能增大反应速度。 (4)①该电池反应时中,氮元素化合价由-3价变为0价,H元素化合价由+1价变为0价,则氮元素被氧化,氢元素被还原,所以生成氮气的电极A是阳极,生成氢气的电极B是阴极,则图1中N型半导体为负极,P型半导体为正极;②A极为阳极,电极反应式为: CO(NH2)2+8OH--6e-===CO +N2↑+6H2O。 若A极产生7.00g即0.25molN2,则转移电子是1.5mol,此时B极产生氢气,B电极反应为: 2H2O+2e-===H2↑+2OH-,转移1.5mol电子,产生氢气的体积是: ×22.4L·mol-1=16.8L。 答案: (1)化学能转化为电能 a→b (2)H2-2e-+2OH-===2H2O(或2H2-4e-+4OH-===4H2O) (3)增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数,加快电极反应速率 (4)①负极 ②CO(NH2)2+8OH--6e-===CO +N2↑+6H2O ③16.8 10.(2016·天津卷)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。 回答下列问题: (1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是____________________ ________(至少答出两点)。 但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式: _____________。 (2)化工生产的副产氢也是氢气的来源。 电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气: Fe+2H2O+2OH- FeO +3H2↑,工作原理如图1所示。 装置通电后,铁电极附近生成紫红色FeO ,镍电极有气泡产生。 若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。 已知: Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。 图1 图2 ①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。 ②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是 _____________________________________________________。 ③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因: _____________________________________________________。 解析: (1)汽油是不可再生的能源,燃烧会产生CO、氮的氧化物和硫的氧化物等污染性气体,而氢气燃烧的产物是水,故其优点有: 污染小、可再生、来源广、资源丰富和燃烧热值高等。 碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH--2e-===2H2O。 (2)①根据电解总反应: Fe+2H2O+2OH- FeO +3H2↑,结合阳极发生氧化反应知,阳极反应式为Fe-6e-+8OH-===FeO +4H2O,结合阴极发生还原反应知,阴极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,则阳极室消耗OH-且无补充,故c(OH-)降低。 ②结合题给信息“Na2FeO4易被氢气还原”知,阴极产生的氢气不能接触到Na2FeO4,故需及时排出。 ③图示中随着c(NaOH)增大,c(Na2FeO4)先增大后减小,结合已知信息“Na2FeO4只在强碱性条件下稳定”知,M点c(Na2FeO4)低的原因是c(OH-)低,反应速率小且Na2FeO4稳定性差。 结合已知信息“若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质”知,N点c(Na2FeO4)低的原因是c(OH-)过高,铁电极上产生Fe(OH)3或Fe2O3,使Na2FeO4产率降低。 答案: (1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2条) H2+2OH--2e-===2H2O (2)①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低③M点: c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢; N点: c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低(任写其中1条) 11. (1)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。 该电池放电过程产生MnOOH。 该电池的正极反应式为__________________________________。 电池反应的离子方程式为_______________________________。 (2)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。 二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池。 若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为__________________________,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生________个电子的电量。 (3)新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇,高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。 如图所示,其中多孔电极不参与电极反应。 ①该电池的负极反应式为_______________________________。 ②如果用该电池作为电解装置,当有16g甲醇发生反应时,则理论上提供的电量表达式为________C(1个电子的电量为1.6×10-19C)。 答案: (1)MnO2+H++e-===MnOOH 2MnO2+Zn+2H+===2MnOOH+Zn2+ [注: 式中Zn2+可写为Zn(NH3) 、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为NH ] (2)CH3OCH3-12e-+3H2O===2CO2+12H+ 12 (3)①CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O ②0.5mol×6×1.6×10-19C×6.02×1023mol-1(或2.890×105)
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