浙江化学《高考专题辅导》专题检测卷八专题二第5讲电化学原理及应用Word文件下载.docx
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A.Mg为电池的正极
B.负极反应为AgCl+e-====Ag+Cl-
C.不能被KCl溶液激活
D.可用于海上应急照明供电
5.(2013·
杭州联考)下列有关电化学的内容正确的是 ( )
A.马口铁和白铁皮破损后,白铁皮比马口铁腐蚀快,所以使用白铁皮时要注意防止铁皮出现刮痕
B.原电池中电子从负极流出流入正极,电解池中电子从阴极流出流入电源负极
C.已知磷酸亚铁-锂电池总反应为FePO4+Li
LiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,则该电池充电时阳极电极反应式为LiFePO4-e-====FePO4+Li+
D.常温下以C选项中电池为电源,以石墨为电极电解200mL饱和食盐水,当消耗1.4gLi时,溶液的pH为13(忽略溶液的体积变化)
6.(2013·
绍兴质检)下图装置堪称多功能电化学实验装置。
下列有关此装置的叙述中,不正确的是 ( )
A.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铜电极移动
B.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于N处,铁棒质量将增加,溶液中铜离子浓度将减小
C.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法
D.若X为碳棒,Y为NaCl溶液,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀,溶液中的阳离子向铁电极移动
7.(2013·
温州一模)铝电池性能优越,Al-AgO电池可用作水下动力电源,其原理如图所示,下列说法中不正确的是 ( )
A.在正极发生的电极反应为2H2O+2e-====H2+2OH-
B.在正极区H+浓度减少,在负极区H+浓度增大
C.该电池总反应的化学方程式:
2Al+3AgO+2NaOH====2NaAlO2+3Ag+H2O
D.电池负极的质量变化10.8g,则过程中电池流动的电子物质的量为1.2NA
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
8.(15分)
(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,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下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,
试写出阴极的电极反应式 。
9.(14分)甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒(如图)。
请回答下列问题:
(1)若两池中均盛放CuSO4溶液,反应一段时间后:
①有红色物质析出的是甲池中的 棒,乙池中的 棒。
②在乙池中阳极的电极反应式是
。
(2)若两池中均盛放饱和NaCl溶液:
①写出甲池中正极的电极反应式:
②写出乙池中的总反应的离子方程式:
③据资料显示电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”(主要成分为NaClO),通电时氯气被溶液完全吸收,若所得消毒液仅含一种溶质,写出该电解过程的化学方程式:
10.(14分)利用下图装置,可以模拟铁的电化学防护。
(1)若X为Zn,开关K置于M处,X电极为 极,电极反应式为 ,铁电极反应式为 ,此种防护法称为 ;
(2)若X为碳棒,开关K置于N处,X为 极,电极反应式为 ,此种防护法称为 ;
(3)若X为Cu,开关K置于N处,X电极反应式为 ,Fe电极反应式为 。
11.(15分)(2013·
温州质检)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,设计装置示意图如下:
(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.H2SO4 b.BaSO4 c.Na2SO4 d.NaOHe.CH3CH2OH
(2)电解池中阳极的电极反应分别是① ;
②4OH--4e-====2H2O+O2↑。
(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是 。
(4)该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。
已知负极的电极反应是CH4+4C
-8e-====5CO2+2H2O。
①正极的电极反应是 ;
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物质参加循环(见图)。
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。
一、选择题(本题包括6小题,每小题7分,共42分)
温州八校联考)某研究小组发明了一种葡萄糖生物燃料电池,其基本原理是葡萄糖和氧气在人体中酶的作用下发生反应,总反应方程式为C6H12O6+6O2====6CO2+6H2O(酸性环境),下列对该电池的说法不正确的是 ( )
A.电池消耗1mol氧气则转移4mole-,可产生22.4LCO2气体
B.放电过程中,H+会向正极移动
C.电池的负极反应为C6H12O6+6H2O-24e-====6CO2+24H+
D.未来可能会将葡萄糖生物燃料电池为人体可植入医疗设备提供能源
2.(2012·
山东高考)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 ( )
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
3.某兴趣小组设计如下微型实验装置。
实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生;
一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。
下列有关描述正确的是 ( )
A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为
2H++2Cl-
Cl2↑+H2↑
B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红
C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应式为Cl2+2e-====2Cl-
D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极
新课标全国卷Ⅱ)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。
下列关于该电池的叙述错误的是 ( )
A.电池反应中有NaCl生成
B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子
C.正极反应为:
NiCl2+2e-====Ni+2Cl-
D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
衢州三模)甲醇燃料电池具有容易携带、容易存储等优点,目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源。
下图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型,下列有关说法正确的是 ( )
A.Y极为电池的负极
B.X极的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-====CO2+6H+
C.若常温下以该电池电解100mLKCl溶液至pH=12时,电池质子交换膜迁移的A为0.01mol
D.空气以20%为氧气计算,X极每消耗1mol甲醇,Y极必消耗168L空气中的氧气
6.若按下图甲装置进行实验,图乙中x、y分别表示流入电极的电子、某产物的物质的量。
若将甲装置中的溶液改为等体积、等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液的混合液,电解过程中溶液的pH随时间t变化的示意图如丙所示。
则下列叙述中正确的是 ( )
A.E表示反应生成Cu的物质的量
B.F表示反应生成H2SO4的物质的量
C.BC段阳极产物是Cl2
D.CD段电解的物质是NaCl
7.(13分)(2013·
嘉兴质检)某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。
(1)X极与电源的 (填“正”或“负”)极相连,氢气从 (填“A”“B”“C”或“D”)口导出。
(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为 (填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜,N为 交换膜。
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的反应式为
(4)若在标准状况下,制得11.2L氢气,则生成硫酸的质量是 ,转移的电子数为 。
8.(13分)(2013·
湖州质检)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),电流计是否也发生偏转呢?
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 。
9.(14分)(2012·
海南高考)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。
某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、
。
(2)闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中b电极上得到的是 ,电解氯化钠溶液的总反应方程式为 ;
(3)若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为 (法拉第常数F=9.65×
104C·
mol-1,列式计算),最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。
10.(18分)
(1)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。
为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2-。
电池工作时正极反应式为 。
若以该电池为电源,用石墨做电极电解100mL含有如下离子的溶液。
离子
Cu2+
H+
Cl-
SO2-4
c/mol·
L-1
1
4
电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),阳极上收集到氧气的物质的量为
mol。
(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:
通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。
实验室用下图装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式 ;
②除去甲醇的离子反应为6Co3++CH3OH+H2O====CO2↑+6Co2++6H+,该过程中被氧化的元素是 ,当产生标准状况下2.24LCO2时,共转移电子
mol。
答案解析
一、1.【解析】选A。
由电解装置图可知,Cu2+向阴极移动,可知a为电源负极,A项正确;
CuCl2电解质在水中就能电离成自由移动的Cu2+和Cl-,B项错误;
在阳极上发生氧化反应,其电极反应为2Cl--2e-====Cl2↑,C项错误;
通电一段时间后,应在阳极附近观察到黄绿色的气体Cl2,D项错误。
2.【解析】选B。
闭合开关后,碳和锌及稀硫酸溶液构成原电池,铂和铜及NaCl溶液构成电解池。
原电池中锌作负极,碳是正极,在电解池中与锌相连的铜电极是阴极;
与碳相连的Pt电极是阳极,所以A项错误;
闭合开关后NaCl溶液中的H+在铜电极上得电子生成H2,所以铜电极附近的OH-浓度增大,导致溶液中的Na+向铜电极移动,所以B项正确,C项错误;
NaCl溶液中的Cl-在Pt电极上失电子生成Cl2,所以D项错误。
3.【解析】选B。
据题意,电解饱和Na2SO4溶液时,阳极附近是OH-放电,生成氧气,阴极附近是H+放电生成氢气,由于装置中放置了离子交换膜,在两极分别生成NaOH和H2SO4,需在阳极室一侧放置阴离子交换膜,只允许通过阴离子,在阴极室一侧放置阳离子交换膜,只允许通过阳离子,D项错误;
接电源正极的是阳极,即A极放出氧气,A项错误,B项正确;
若由F口通入稀硫酸,则将NaOH中和掉,得不到产品。
4.【解析】选D。
Mg失去电子发生氧化反应,是电池的负极,A项错误;
负极反应为Mg-2e-====Mg2+,B项错误;
Mg-AgCl电池能够被海水激活,改用KCl作电解质溶液也能够激活该电池,C项错误;
Mg-AgCl电池可将化学能转化为电能用于海上应急照明供电,D项正确。
5.【解析】选C。
白铁皮是铁上镀锌,马口铁是铁上镀锡,马口铁和白铁皮破损后,白铁皮比马口铁腐蚀慢,A错误;
原电池中电子从负极流出流入正极,电解池中电子从阳极流出流入电源正极,B错误;
充电时阳极电极反应式为LiFePO4-e-====FePO4+Li+,C正确;
D项,不知饱和食盐水的浓度,不知道氯离子的物质的量,无法知道阳极电极反应情况,无法计算。
6.【解析】选B。
A项,是原电池,铁作负极,铜作正极,正确;
B项中构成电解池,铜和电源的正极相连,作阳极,失去电子,铁是阴极,相当于铁镀铜,溶液的浓度不变,错误;
C项中构成原电池,铁是正极,被保护,正确;
D项中构成电解池,铁是阴极,被保护,正确。
7.【解析】选A。
A项,正极反应为AgO+H2O+2e-====Ag+2OH-,错误;
B项,负极反应为Al+4OH--3e-====Al
+2H2O,从正负极反应可知,正极生成OH-,则H+浓度减少,负极消耗OH-,则H+浓度增大,正确;
C项,由正负极反应可以得出总反应方程式,正确;
D项,Al的物质的量为0.4mol,则转移电子的物质的量为1.2mol,正确。
二、8.【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Fe
+4H2O+3e-====Fe(OH)3+5OH-;
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-1,pH=0。
(4)阴极上只是H+得电子,电极反应式为2H++2e-====H2↑。
答案:
(1)
(2)O2+2H2O+4e-====4OH-
(3)Fe
+4H2O+3e-====Fe(OH)3+5OH- 0
(4)2H++2e-====H2↑
9.【解析】甲为原电池,乙为电解池,当溶液均为CuSO4溶液时,甲中的碳棒为正极,电极反应式为Cu2++2e-====Cu;
乙中根据电子的流向,铁棒为阴极,电极反应式为Cu2++2e-====Cu。
当溶液均为NaCl溶液时,甲池发生吸氧腐蚀,乙池为电解食盐水的反应,生成氢气、氯气和氢氧化钠。
制备“84消毒液”时,由于其溶质只有一种,故阳极只产生NaClO,阴极只产生氢气。
(1)①碳(或C) 铁(或Fe) ②4OH--4e-====2H2O+O2↑
(2)①O2+2H2O+4e-====4OH-
②2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑ ③NaCl+H2O
NaClO+H2↑
10.【解析】
(1)X为Zn,开关K置于M处,构成Zn-Fe原电池,Zn作负极被氧化。
(2)X为碳棒,开关K置于N处,构成电解池,X作阳极,OH-放电。
(3)X为铜,开关K置于N处,Cu作阳极,Cu失电子变成Cu2+,被氧化。
(1)负 2Zn-4e-====2Zn2+ O2+2H2O+4e-====4OH- 牺牲阳极的阴极保护法
(2)阳 4OH--4e-====O2↑+2H2O 外接电流的阴极保护法
(3)Cu-2e-====Cu2+ 2H++2e-====H2↑
11.【解析】
(1)保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀时,加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐。
(2)活泼金属作电解池的阳极时,则电极本身放电。
(3)二价铁离子具有还原性,能被氧气氧化到正三价,4Fe2++10H2O+O2====4Fe(OH)3↓+8H+。
(4)①燃料电池中,正极反应一定是氧气得电子的过程,该电池的电解质环境是熔融碳酸盐,所以电极反应为O2+2CO2+4e-====2C
(或2O2+4CO2+8e-====4C
);
②该电池是以熔融碳酸盐为电解质,可以循环利用的物质只有二氧化碳。
(5)阴极的电极反应为2H++2e-====H2↑,阴极产生了44.8L(标准状况)即2mol的氢气,所以转移电子的物质的量为4mol,根据电池的负极电极反应式CH4+4C
-8e-====5CO2+2H2O,当转移4mol电子时,消耗CH4(标准状况)的体积V=nVm=0.5mol×
22.4L·
mol-1=11.2L。
(1)c
(2)Fe-2e-====Fe2+
(3)4Fe2++10H2O+O2====4Fe(OH)3↓+8H+
(4)①O2+2CO2+4e-====2C
) ②CO2
(5)11.2
根据方程式可知,电池消耗1mol氧气则转移4mole-,可产生1molCO2气体,但体积不一定是22.4L,A错误;
原电池放电过程中,阳离子移向正极,B正确;
正极反应为6O2+24H++24e-====12H2O,用总反应式减去正极电极反应式即可,C正确;
根据信息可知,D正确。
A项,因溶液具有均一性,烧杯底端的溶液的浓度与上端相同,但液面处O2浓度较大,故液面处腐蚀程度比底端腐蚀严重,A错误;
B项,由M改置于N后,锌作原电池的负极,Cu-Zn合金应充当原电池的正极,明显受到了一定的保护,腐蚀速率减小,B正确;
C项,接通开关时,锌作原电池的负极,腐蚀速率变大,但是气体不在锌(负极)上产生,而是在铂(正极)上产生,C错误;
D项,Zn-MnO2干电池发生放电反应,导致Zn被腐蚀,主要原因是锌发生氧化反应,体现了锌的还原性,D错误。
3.【解析】选D。
断开K2,闭合K1时,装置为电解池,两极均有气泡产生,则反应为2Cl-+2H2O
H2↑+2OH-+Cl2↑,石墨为阳极,铜为阴极,因此石墨电极处产生Cl2,在铜电极处产生H2,附近产生OH-,溶液变红,故A、B两项均错误;
断开K1、闭合K2时,为原电池反应,铜电极反应为H2-2e-+2OH-====2H2O,为负极,而石墨电极反应为Cl2+2e-====2Cl-,为正极,故C项错误,D项正确。
4.【解析】选B。
金属钠失电子变为钠离子,NiCl2中的Ni2+被还原,剩余Cl-,故有氯化钠生成,A项正确;
电池的总反应应该是金属钠还原Ni2+,B项错误;
正极反应为Ni2+得电子生成金属镍,C项正确;
钠离子导体可以传导钠离子,故钠离子可以在两极间移动,D项正确。
5.【解析】选B。
A项,X为负极,Y为正极,错误;
B项,该电池的环境为酸性,正确;
C项,pH=12时,即c(OH-)=0.01mol·
L-1,n(OH-)=0.001mol,则有0.001mol的H+发生迁移,错误;
D项,正极反应为O2+4H++4e-====2H2O,每消耗1mol甲醇,转移
6mol电子,根据电子得失守恒,消耗氧气为1.5mol,则空气为7.5mol,因为状态未知,不一定为168L,错误。
2CuSO4+2H2O====2Cu+2H2SO4+O2↑,铜极流入2mol电子时,反应生成1molCu和1molH2SO4,则A项错误,B项正确。
CuSO4和NaCl的混合溶液中,存在6种离子:
Cu2+、Na+、H+、Cl-、S
、OH-,根据离子的放电顺序,可知电解时阴极首先是Cu2+放电,然后是H+;
阳极首先是Cl-放电,然后是OH-。
当CuSO4和NaCl的物质的量相等时,反应可分为三个阶段,先是电解CuCl2溶液(AB段)
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