学年高二化学人教版选修4 第4章 电化学基础走近高考试题.docx
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学年高二化学人教版选修4第4章电化学基础走近高考试题
第四章 走近高考
1.[2017·全国卷Ⅰ]支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
下列有关表述不正确的是( )
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案 C
解析 外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流,A正确;被保护的钢管桩作阴极,高硅铸铁作阳极,电解池中外电路电子由阳极流向阴极,即从高硅铸铁流向钢管桩,B正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,其主要作用是传递电流,而不是作为损耗阳极,C错误;保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流,应根据环境条件变化进行调整,D正确。
2.[2017·全国卷Ⅱ]用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。
下列叙述错误的是( )
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式为Al3++3e-===Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案 C
解析 该电解池阳极发生的电极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,氧气将铝制品表面氧化形成致密的氧化膜,所以待加工铝质工件应为阳极,A正确;阴极发生的电极反应为2H++2e-===H2↑,阴极可选用不锈钢网作电极,B正确,C错误;电解质溶液中的阴离子向阳极移动,D正确。
3.[2017·全国卷Ⅲ]全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。
下列说法错误的是( )
A.电池工作时,正极可发生反应:
2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4
B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多
答案 D
解析 原电池工作时,Li+向正极移动,则a为正极,正极上发生还原反应,a极发生的电极反应有S8+2Li++2e-===Li2S8、3Li2S8+2Li++2e-===4Li2S6、2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4、Li2S4+2Li++2e-===2Li2S2等,A正确;电池工作时,外电路中流过0.02mol电子时,参与反应的Li的物质的量为0.02mol,质量为0.14g,B正确;石墨烯能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极a的导电性,C正确;电池充电时电极a发生反应:
2Li2S2-2e-===Li2S4+2Li+,充电时间越长,电池中Li2S2的量越少,D错误。
4.[2016·全国卷Ⅰ]三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO
可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的SO
离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O-4e-===O2+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成
答案 B
解析 正极区发生的反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,由于生成H+,正极区溶液的pH减小,中间隔室的SO
向正极区迁移,A错误;负极区发生的反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,中间隔室的Na+向负极区迁移,故负极区产生NaOH,正极区产生H2SO4,B正确;由B项分析可知,负极区产生OH-,负极区溶液的pH升高,C错误;正极区发生的反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,电路中通过1mol电子时,生成0.25molO2,D错误。
5.[2016·全国卷Ⅱ]MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。
下列叙述错误的是( )
A.负极反应式为Mg-2e-===Mg2+
B.正极反应式为Ag++e-===Ag
C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
答案 B
解析 该原电池中,Mg作负极,发生反应:
Mg-2e-===Mg2+,A正确;AgCl在正极反应,电极反应式:
AgCl+e-===Ag+Cl-,B错误;Cl-带有负电荷,电池放电时在电解质溶液中由正极向负极移动,C正确;Mg是活泼金属,负极发生副反应:
Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑,D正确。
6.[2016·全国卷Ⅲ]锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O===2Zn(OH)
。
下列说法正确的是( )
A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动
B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小
C.放电时,负极反应为:
Zn+4OH--2e-===Zn(OH)
D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)
答案 C
解析 充电时,该装置相当于电解池,电解质溶液中K+应向阴极移动,A错误;由题中反应式知,充电时生成OH-,电解质溶液中c(OH-)逐渐增大,B错误;放电时,负极Zn失电子发生氧化反应,结合总反应知负极反应式为Zn+4OH--2e-===Zn(OH)
,C正确;根据总反应知放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气0.5mol,即11.2L(标准状况),D错误。
7.[2016·北京高考]用石墨电极完成下列电解实验。
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A.a、d处:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
B.b处:
2Cl--2e-===Cl2↑
C.c处发生了反应:
Fe-2e-===Fe2+
D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜
答案 B
解析 实验一可以看作两个电解池串联,a为阴极,c为阳极,d为阴极,b为阳极。
a、d均为阴极,溶液中水放电生成H2和OH-,试纸变蓝,A正确;b为阳极,b处变红,说明有H+生成,局部褪色,说明Cl-放电生成Cl2,溶于水中生成HCl和HClO,b处变红主要是HCl导致的,褪色主要是HClO导致的,B错误;c处铁作阳极,活性电极作阳极,优先失电子:
Fe-2e-===Fe2+,C正确;由实验一原理,可知实验二中形成3个电解池(1个球的两面为阴、阳两极),m为阴极,相当于电镀铜原理,m处有铜析出。
8.[2016·四川高考]某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为:
Li1-xCoO2+LixC6===LiCoO2+C6(x<1)。
下列关于该电池的说法不正确的是( )
A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移
B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-===xLi++C6
C.充电时,若转移1mole-,石墨(C6)电极将增重7xg
D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+
答案 C
解析 原电池放电时,电解质溶液中的阳离子从负极区向正极区移动,阴离子从正极区向负极区移动,A项正确;放电时,电池负极失电子发生氧化反应,由电池总反应和氧化还原反应规律判断,放电时负极的电极反应式为LixC6-xe-===xLi++C6,B项正确;由于Li的摩尔质量为7g/mol,结合充电时石墨电极反应:
xLi++C6+xe-===LixC6,若转移1mole-,石墨(C6)电极将增重7g,C项错误;充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+,D项正确。
9.[2016·浙江高考]金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。
该类电池放电的总反应方程式为:
4M+nO2+2nH2O===4M(OH)n。
已知:
电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。
下列说法不正确的是( )
A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面
B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高
C.M-空气电池放电过程的正极反应式:
4Mn++nO2+2nH2O+4ne-===4M(OH)n
D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜
答案 C
解析 多孔电极能够增大电极表面积,降低极化作用,有利于氧气扩散至电极表面,A正确;单位质量的三种金属单质,铝提供的电子数最多,即Al-空气电池的理论比能量最高,B正确;该电池中阳离子Mn+不能透过阴离子交换膜与OH-在正极结合,C错误;为防止负极区沉积Mg(OH)2,则可采取措施降低负极区溶液中Mg2+和OH-结合的机会,D正确。
10.[2015·全国卷Ⅰ]微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法错误的是( )
A.正极反应中有CO2生成
B.微生物促进了反应中电子的转移
C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O
答案 A
解析 负极发生氧化反应,生成CO2气体,A项错误;微生物电池中的化学反应速率较快,即微生物促进了反应中电子的转移,B项正确;原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项正确;电池总反应是C6H12O6与O2反应生成CO2和H2O,D项正确。
11.[2017·江苏高考(节选)]铝是应用广泛的金属。
以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:
SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是________________。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如下图所示。
阳极的电极反应式为________________,阴极产生的物质A的化学式为________。
答案 (3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化
(4)4CO
+2H2O-4e-===4HCO
+O2↑ H2
解析 (3)石墨具有还原性,电解熔融Al2O3,阳极O2-被氧化为O2,阳极上产生的O2会氧化电极石墨。
(4)电解Na2CO3溶液,阳极反应式为4CO
+2H2O-4e-===4HCO
+O2↑,阴极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-。
12.[2015·安徽高考]常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示,反应过程中有红棕色气体产生。
0~t1时,原电池的负极是Al片,此时,正极的电极反应式是______________________________________,溶液中的H+向________极移动。
t1时,原电池中电子流动方向发生改变,其原因是_______________________________________________________。
答案 2H++NO
+e-===NO2↑+H2O 正 Al在浓HNO3中发生钝化,氧化膜阻止了Al的进一步反应
解析 t1后电子流动方向发生改变,原因是Al表面因钝化逐渐生成了致密的氧化膜,氧化膜阻止了Al的进一步反应,浓硝酸还可与铜发生反应,所以此时铜作负极,钝化后的铝作正极。
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