电化学综合能力提升练习题.docx
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电化学综合能力提升练习题
电化学复习题
1.右图是一个盐桥中充满饱和KCl溶液的锌铜原电池装置,下列分析正确的是
A.Cu片上发生氧化反应
B.电子由Cu片经外电路流向Zn片
C.盐桥中的Cl―移向ZnSO4溶液
D.一段时间后烧杯中c(Zn2+)、c(Cu2+)均减小
2.关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是
A.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为:
Fe-2e-==Fe2+
B.钢铁发生吸氧腐蚀时,正极反应式为:
O2+2H2O+4e-==4OH-
C.地下钢管连接镁块是采用牺牲阳极的阴极保护法
D.用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时,钢铁接电源的正极
3.右图是模拟工业电解饱和食盐水的装置图,下列叙述正确的是
A.a为电源的正极
B.通电一段时间后,石墨电极附近溶液先变红
电解
C.Fe电极的电极反应是4OH――4e-==2H2O+O2↑
D.电解饱和食盐水的总反应是:
2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑
4.如图是一种应用广泛的锂电池,LiPF6是电解质,SO(CH3)2是溶剂,反应原理是
4Li+FeS2=Fe+2Li2S。
下列说法不正确的是
A.该装置将化学能转化为电能
B.电子移动方向是由a极流向b极
C.可以用水代替SO(CH3)2做溶剂
D.b极反应式是FeS2+4Li++4e-=Fe+2Li2S
5.用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,停止电解,向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2,恰好反应时溶液浓度恢复至电解前。
关于该电解过程的说法不正确的是
A.生成Cu的物质的量是0.1mol
B.转移电子的物质的量是0.2mol
C.随着电解的进行溶液pH减小
D.阳极反应式是4OH--4e-=2H2O+O2↑
6.下列设备工作时,将化学能转化为电能的是
A
B
C
D
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
硅太阳能电池
7.食品保鲜所用的“双吸剂”,是由还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉等按一定比例组成的混合物,可吸收氧气和水。
下列分析不正确的是
A.“双吸剂”中的生石灰有吸水作用B.“双吸剂”吸收氧气时,发生了原电池反应
C.吸收氧气的过程中,铁作原电池的负极D.炭粉上发生的反应为:
O2+4e-+4H+=2H2O
8.利用右图装置电解硫酸铜溶液,下列说法正确的是
A.b电极上发生氧化反应
B.该装置能将化学能转变成电能
C.电解质溶液中Cu2+从b电极向a电极迁移
D.若a为铜,则a的电极反应式为:
Cu-2e-===Cu2+
放电
充电
9.铅蓄电池反应原理为:
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l),
下列说法正确的是
A.放电时,负极的电极反应式为:
Pb–2e-===Pb2+
B.放电时,正极得电子的物质是PbO2
C.充电时,电解质溶液中硫酸浓度减小
D.充电时,阴极的电极反应式为:
PbSO4–2e-+2H2O===PbO2+4H++SO42-
10.下述实验方案能达到实验目的的是
编号
A
B
C
D
实验
方案
食盐水
片刻后在Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液
置于光亮处
实验
目的
验证铁钉发生析氢腐蚀
验证Fe电极被保护
验证乙炔的还原性
验证甲烷与氯气发生
化学反应
11.右图是某同学设计的原电池装置,下列叙述中正确的是
A.电极Ⅰ上发生还原反应,作原电池的负极
B.电极Ⅱ的电极反应式为:
Cu2++2e-=Cu
C.该原电池的总反应为:
2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+
D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂,其作用是传递电子
12.下列叙述正确的是
A.铁表面镀锌,铁作阴极
B.钢管与电源正极连接,钢管可被保护
C.在入海口的钢铁闸门上装铜块可防止闸门被腐蚀
D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-=Fe3+
13.氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如右图所示。
下列说法不正确的是
A.溶液A的溶质是NaOH
B.阴极附近溶液pH升高
C.气体a为氯气,其电极反应为2Cl--2e-
Cl2↑
D.与产生气体b的电极相连的是电源的正极
14.镁锰干电池的电化学反应式为:
Mg+2MnO2+H2O
Mg(OH)2+Mn2O3。
下列说法不正确的是
A.镁为负极,发生氧化反应
B.可以选择碱性溶液作为电解质
C.反应后正极和负极附近溶液的pH均升高
D.正极的电极反应为:
2MnO2+H2O+2e-
Mn2O3+2OH-
15.原电池与电解池在生活和生产中有着广泛应用。
下列有关判断中错误的是
装置①装置②装置③
A.装置①研究的是电解CuCl2溶液,b电极上有红色固体析出
B.装置②研究的是金属的吸氧腐蚀,Fe上的反应为Fe-2e-=Fe2+
C.装置③研究的是电解饱和食盐水,B电极发生的反应:
2Cl--2e-=Cl2↑
D.三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应
16.硫酸是重要的化工原料,用稀H2SO4做电解液的铅蓄电池其构造如下图。
发生反应的化学方程式为:
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l),
下列说法不正确的是
A.放电时,正极反应为:
PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-==PbSO4(s)+2H2O(l)
B.充电时,应将外接直流电源的正极与铅蓄电池的接线柱A相接
C.实验室用铅蓄电池做电源精炼粗铜时,与接线柱B相连的电极上得到粗铜
D.铅蓄电池做电源电解Na2SO4溶液时,当有2molO2产生时,消耗8molH2SO4
17.下图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图。
下列说法不正确的是
A.该过程是电能转化为化学能的过程
B.一段时间后,①池中n(KHCO3)不变
C.一段时间后,②池中溶液的pH一定下降
D.铜电极的电极反应式为CO2+8H++8e-=CH4+2H2O
18.综合下图判断,下列叙述不正确的是
A.Ⅰ、Ⅱ的反应原理均是Zn+Cu2+=Zn2++Cu
B.Ⅰ、Ⅱ中均有电子转移,均是把化学能转化为电能利用
C.随着反应的进行,Ⅰ、Ⅱ中CuSO4溶液颜色均渐渐变浅
D.取a中溶液,加足量Ba(NO3)2溶液,过滤后向滤液中加AgNO3溶液,有沉淀产生
19.如图所示的钢铁腐蚀中,下列说法正确的是
A.碳表面发生氧化反应
B.钢铁被腐蚀的最终产物为FeO
C.生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主
D.图②中,正极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-
20.图Ⅰ的目的是精炼铜,图Ⅱ的目的是保护钢闸门。
下列说法不正确的是
图Ⅰ图Ⅱ
A.图Ⅰ中a为纯铜
B.图Ⅰ中SO42—向b极移动
C.图Ⅱ中如果a、b间连接电源,则a连接负极
D.图Ⅱ中如果a、b间用导线连接,则X可以是铜
21.
根据右图,下列判断正确的是
A.电子从Zn极流出,流入Fe极,经盐桥回到Zn极
B.烧杯b中发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+
C.烧杯a中发生反应O2+4H++4e-=2H2O,溶液pH降低
D.向烧杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成
1.(12分)海底蕴藏着大量的“可燃冰”。
用甲烷制水煤气(CO、H2),再合成甲醇来代替日益供应紧张的燃油。
已知:
①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1=+206.2kJ·mol-1
②CH4(g)+
O2(g)=CO(g)+2H2(g)△H2=-35.4kJ·mol-1
③CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H3=+165.0kJ·mol-1
(1)CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为。
(2)从原料、能源利用的角度,分析反应②作为合成甲醇更适宜方法的原因是。
(3)水煤气中的H2可用于生产NH3,在进入合成塔前常用[Cu(NH3)2]Ac溶液来吸收其中的CO,防止合成塔中的催化剂中毒,其反应是:
[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3
[Cu(NH3)3]Ac·CO△H<0
[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是。
(4)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置示意如下图(A、B为多孔性石墨棒)。
持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积VL。
10<V≤44.8L时,电池总反应方程式为。
②44.8L<V≤89.6L时,负极电极反应为。
③V=67.2L时,溶液中离子浓度大小关系为。
2.(12分)人类活动产生的CO2长期积累,威胁到生态环境,其减排问题受到全世界关注。
(1)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3
溶液再生,其装置示意图如下:
①在阳极区发生的反应包括
和H++HCO3-===H2O+CO2↑。
②简述CO32-在阴极区再生的原理。
(2)再生装置中产生的CO2和H2在一定条件下生成甲醇等产物,工业上利用该反应合成甲醇。
已知:
25℃,101KPa下:
H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g)ΔH1=-242kJ/mol
CH3OH(g)+3/2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-676kJ/mol
①写出CO2和H2生成气态甲醇等产物的热化学方程式。
②下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图,其中正确的是(填字母序号)。
abcd
(3)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。
已知某种甲醇微生物燃料电池中,电解质溶液为酸性,示意图如下:
1该电池外电路电子的流动方向为(填写“从A到B”
或“从B到A”)。
2工作结束后,B电极室溶液的pH与工作前相比将(填写“增大”、“减小”或“不变”,溶液体积变化忽略不计)。
3A电极附近甲醇发生的电极反应式为。
3.(10分)SO2和NOx都是大气污染物。
(1)空气中的NO2可形成硝酸型酸雨,该反应的化学方程式是______________。
(2)汽车发动机工作时产生的NO和CO可通过催化转化器转化为两种无污染的气体,该反应的化学方程式是_________________________________。
(3)利用氨水可以将SO2和NO2吸收,原理如下图所示:
NO2被吸收的离子方程式是。
(4)利用下图所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。
①a为电源的(填“正极”或“负极”),阳极的电极反应式为。
②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有SO32-生成。
该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。
4.(14分)某同学模拟工业“折点加氯法”处理氨氮废水的原理,进行如下研究。
装置(气密性良好,试剂已添加)
操作
现象
打开分液漏斗活塞,
逐滴加入浓氨水
ⅰ.C中气体颜色变浅
ⅱ.稍后,C中出现白烟并逐渐增多
(1)A中反应的化学方程式是。
(2)现象ⅰ,C中发生的反应为:
2NH3(g)+3Cl2(g)=N2(g)+6HCl(g)H=—456kJ·mol-1
已知:
①NH3的电子式是。
②断开1molH-N键与断开1molH-Cl键所需能量相差约为,NH3中的H-N键比HCl中的H-Cl键(填“强”或“弱”)。
(3)现象ⅱ中产生白烟的化学方程式是。
(4)为避免生成白烟,该学生设计了下图装置以完成Cl2和NH3的反应。
若该装置能实现设计目标,则
①石墨b电极上发生的是反应(填“氧化”或“还原”)
②写出石墨a电极的电极反应式:
。
5.氨气是一种富氢燃料,可以直接用于燃料电池,下图是供氨水式燃料电池工作原理:
①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。
②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是。
③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水,该电池的电极总反应是,正极的电极反应方程式是。
6.(12分)综合利用CO2对环境保护及能源开发意义重大。
(1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。
如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是______。
a.可在碱性氧化物中寻找b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c.可在具有强氧化性的物质中寻找
(2)Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2。
原理是:
在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是________________________。
(3)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
反应A:
已知:
①反应Ⅱ是_____反应(填“吸热”或“放热”),其原因是。
(4)高温电解技术能高效实现(3)中反应A,工作原理示意图如下:
①电极b发生(填“氧化”或“还原”)反应。
②CO2在电极a放电的反应式是_______________。
7.(14分)钠硫电池作为一种新型储能电池,其应用逐渐得到重视和发展。
(1)Al(NO3)3是制备钠硫电池部件的原料之一。
由于Al(NO3)3容易吸收环境中的水分,需要对其进行定量分析。
具体步骤如下图所示:
①加入试剂a后发生反应的离子方程式为。
②操作b为,操作c为。
③Al(NO3)3待测液中,c(Al3+)=mol·L-1(用m、v表示)。
(2)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物,
固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其反应原理如下图所示:
①根据下表数据,请你判断该电池工作的适宜温度应控制在范围内
(填字母序号)。
物质
Na
S
Al2O3
熔点/℃
97.8
115
2050
沸点/℃
892
444.6
2980
a.100℃以下b.100℃~300℃c.300℃~350℃d.350℃~2050℃
②放电时,电极A为极。
③放电时,内电路中Na+的移动方向为(填“从A到B”或“从B到A”)。
④充电时,总反应为Na2Sx===2Na+xS(3 则阳极的电极反应式为。 8.(14分)SO2、NO是大气污染物。 吸收SO2和NO,获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素): (1)装置Ⅰ中生成HSO3-的离子方程式为。 (3)装置Ⅱ中,酸性条件下,NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3-、NO2-, 写出生成NO3-的离子方程式。 (4)装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+,其原理如下图所示。 ①生成Ce4+的电极反应式为。 ②生成Ce4+从电解槽的(填字母序号)口流出。 9.(14分)氮氧化合物是大气污染的重要因素。 (1)汽车排放的尾气中含NO,生成NO的反应的化学方程式为。 (3)将NO2变成无害的N2要找到适合的物质G与适当的反应条件,G应为(填写“氧化剂”或“还原剂”)。 下式中X必须为无污染的物质,系数n可以为0。 NO2+G N2+H2O+nX(未配平的反应式)。 下列化合物中,满足上述反应式中的G是(填写字母)。 a.NH3b.CO2c.SO2d.CH3CH2OH (4)治理水中硝酸盐污染的方法是: ①催化反硝化法中,用H2将NO 还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强。 则反应的离子方程式为: 。 2在酸性条件下,电化学降解NO 的原理如下图,电源正极为: (选填“A”或“B”),阴极反应式为: 。 一.选择题 1-5CDDCB6-10ADDBD11-15CBDCC16-20BBBDD21.B 二.填空题 1.(12分) (1)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJ·mol-1 (2)反应②是放热反应,可节省能源;同时制得的CO与H2物质的量之比为1: 2, 能恰好反应合成甲醇,符合绿色化学的“原子经济”原则。 (3)低温、高压(4)①CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O ②CH4—8e-+9 +3H2O=10 ③c(K+)>c( )>c( )>c(OH-)>c(H+) 2.(共12分) (1)①4OH--4e-===2H2O+O2↑(2分) ②答案1: HCO3–存在电离平衡: HCO3– H++CO32-(1分), 阴极H+放电浓度减小平衡右移(1分)CO32-再生 答案2: 阴极H+放电OH-浓度增大(1分),OH-与HCO3–反应生成CO32-(1分)CO32-再生 (2)①CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)△H=-50kJ/mol(2分)②a(2分) (3)①从A到B(1分)②不变(1分) ③CH3OH+H2O-6e-===6H++CO2↑(2分) 3.(共10分) (1)3NO2+H2O=2HNO3+NO (2)2CO+2NO 2CO2+N2(2分) (3)2NO2+4HSO3-=N2+4SO42-+4H+(2分) (4)①正极(1分),SO2+2H2O–2e-=SO42-+4H+(2分)②1: 2(2分) NaOH 4.(14分) (1)NH3·H2O===NH3↑+H2O (2)① ②40弱 (3)HCl+NH3=NH4Cl(4)①还原②2NH3+6OH-—6e-=N2+6H2O 5.①碱性(1分)②CO2(1分)③4NH3+3O2 2N2+6H2O(1分) 3O2+12e-+6H2O 12OH-(1分)或O2+4e-+2H2O 4OH- 700℃ 500℃ 6.(12分) (1)ab (2)CO2+Li4SiO4 Li2CO3+Li2SiO3 (3)①吸热反应物总能量低于生成物总能量(或ΔH>0) (4)①氧化②CO2+2e-==CO+O2- 7.(14分) (1)①Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4+ ②过滤洗涤(1分)灼烧(或加热)冷却(1分)③1000m/51v (2)①c②负③从A到B④Sx2--2e-===xS 8.(14分) (1)SO2+OH-===HSO3-(3)NO+2H2O+3Ce4+===3Ce3++NO3-+4H+ (4)①Ce3+-e-===Ce4+②a 9. (1)N2+O2放电或高温2NO(3)还原剂,ad(4)①2NO +5H2 N2+2OH-+4H2O ②A2NO +12H++10e-=N2↑+6H2O
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