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1、新教材適用高考化學(xué)
第一部分 專題十二 電化學(xué)
一、選擇題
1.(2015安徽渦陽四中模擬)原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中正確的是( )
A.(1)(2)中Mg作負極,(3)(4)中Fe作負極
B.(2)中Mg作正極,電極反應(yīng)式為6H2O+6e-===6OH-+3H2↑
C.(3)中Fe作負極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+
D.(4)中Cu作正極,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑
解析:(1)中Mg作負極;(2)中Al作負極;(3)中銅作負極;(4)是鐵的吸氧腐蝕,F(xiàn)e作負極。
答案:B
2.(2015北京海淀
2、期中)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕和防護的說法不正確的是( )
A.自行車的鋼圈上鍍一層鉻,防止生銹
B.外加直流電源保護鋼閘門時,鋼閘門與電源的負極相連
C.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的正極反應(yīng):2H2O+O2+4e-===4OH-
D.鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕的負極反應(yīng):Fe-3e-===Fe3+
解析:鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕的負極反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+,D項錯誤。
答案:D
3.(2015山東19所名校調(diào)研)某興趣小組設(shè)計如圖實驗裝置。實驗時,先斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產(chǎn)生;一段時間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是( )
A.斷開K2,閉合K1時,銅
3、電極為陽極
B.斷開K2,閉合K1時,石墨電極附近溶液變紅
C.斷開K1,閉合K2時,銅電極發(fā)生還原反應(yīng)
D.斷開K2,閉合K2時,石墨電極作正極
解析:本題解題關(guān)鍵在于由反應(yīng)現(xiàn)象判斷電源的正、負極,進而確定其他各電極及其電極反應(yīng)式。由題意斷開K2,閉合K1時,兩極均有氣泡生成,確定電源左側(cè)為正極,右側(cè)為負極,石墨為陽極,Cu為陰極,陽極的電極反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑,不能使酚酞變紅,故A、B選項都錯;斷開K1,閉合K2時,形成原電池,Cu為負極,發(fā)生氧化反應(yīng),H2-2e-+2OH-===2H2O,石墨為正極,發(fā)生還原反應(yīng),Cl2+2e-===2Cl-,故C項錯誤,D項正確
4、。
答案:D
4.(2015海淀期末)關(guān)于下列裝置的說法正確的是( )
A.裝置①中鹽橋內(nèi)的K+移向CuSO4溶液
B.裝置①將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能
C.若裝置②用于鐵棒鍍銅,則N極為鐵棒
D.若裝置②用于電解精煉銅,則溶液中的Cu2+濃度保持不變
解析:本題考查了電化學(xué)知識,意在考查考生運用所學(xué)知識分析、解決問題的能力。裝置①為原電池,其將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽\為負極,銅為正極,鹽橋中的K+移向正極區(qū),A項正確,B項錯誤;裝置②為電解池,若用于鐵棒鍍銅,則銅應(yīng)作陽極,即N極為銅棒,C項錯誤;若裝置②用于電解精煉銅,則粗銅應(yīng)作陽極,粗銅中比銅活潑的金屬也會失電子,以離子形式進
5、入溶液,而比銅不活潑的金屬則形成陽極泥,在陰極只有Cu2+得電子形成Cu,根據(jù)陽極和陰極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可知電解質(zhì)溶液中Cu2+濃度減小,D項錯誤。
答案:A
5.(2015湖北六校聯(lián)考)某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計如圖裝置。下列敘述錯誤的是( )
A.a(chǎn)和b不連接時,鐵片質(zhì)量會增加
B.a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時,正極發(fā)生的電極反應(yīng)為:Cu2++2e-===Cu
C.無論a和b是否用導(dǎo)線連接,鐵片均被腐蝕
D.a(chǎn)和b分別連接電源正、負極時,F(xiàn)e電極發(fā)生的電極反應(yīng)為:4OH--4e-===2H2O+O2↑
解析:本題考查了電化學(xué)原理,意在考查考生對原電池原理和電解池原理的理解及應(yīng)用能
6、力。a和b不連接時,F(xiàn)e與溶液中的Cu2+發(fā)生置換反應(yīng),因Fe的相對原子質(zhì)量比Cu的小,故鐵片質(zhì)量增加,A項正確;a和b用導(dǎo)線連接時,鐵、銅、硫酸銅溶液構(gòu)成原電池,正極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,B項正確;a和b用導(dǎo)線連接時,F(xiàn)e作負極而被腐蝕,a和b不連接時,F(xiàn)e與Cu2+發(fā)生置換反應(yīng)而被腐蝕,C項正確;a連接電源正極、b連接電源負極時,鐵片作陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),F(xiàn)e失電子,而不是OH-失電子,D項錯誤。
答案:D
6.(2015株洲一模)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置,電極Ⅰ為Al電極,其他均為Cu電極,則下列敘述正確的是( )
A.電子流動方向:電極Ⅳ→A→電極Ⅰ
7、
B.電極Ⅰ發(fā)生氧化反應(yīng)
C.電極Ⅱ質(zhì)量不變
D.電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e-===Cu
解析:本題考查了電化學(xué)知識,意在考查考生的理解記憶能力和對裝置的分析能力。由題給裝置可知,左邊燒杯和中間燒杯組成一個原電池裝置,Al作負極,Cu作正極,右邊燒杯是一個電解池裝置。電子從負極流出,即電子流動方向:電極I→A→電極Ⅳ,A選項錯誤;電極I是負極,發(fā)生氧化反應(yīng),B選項正確;電極Ⅱ上Cu2+得電子生成單質(zhì)銅,電極Ⅱ質(zhì)量增加,C選項錯誤;電極Ⅲ與原電池的正極相連,是陽極,發(fā)生反應(yīng)Cu-2e-===Cu2+,D選項錯誤。
答案:B
7.(2015太原一模)鋅溴液流電池是一種新型電化學(xué)儲能
8、裝置(如圖所示),電解液為溴化鋅水溶液,其在電解質(zhì)儲罐和電池間不斷循環(huán)。下列說法不正確的是( )
A.放電時負極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+
B.充電時電極a連接電源的負極
C.陽離子交換膜可阻止Br2與Zn直接發(fā)生反應(yīng)
D.放電時左側(cè)電解質(zhì)儲罐中的離子總濃度增大
解析:本題考查了電化學(xué)知識,意在考查考生的識圖能力和分析判斷能力。由題知電解液為溴化鋅水溶液,結(jié)合電解裝置圖分析可知充電時左側(cè)電極上發(fā)生氧化反應(yīng):2Br--2e-===Br2,則左側(cè)電極為陽極,充電時電極a連接電源的正極;充電時右側(cè)電極上發(fā)生還原反應(yīng):Zn2++2e-===Zn,則右側(cè)電極為陰極,充電時電
9、極b連接電源的負極,B選項錯誤。該電池放電時負極反應(yīng)為充電時陰極反應(yīng)的逆反應(yīng),即為Zn-2e-===Zn2+,A選項正確。陽離子交換膜只允許陽離子通過,可阻止Br2與Zn直接發(fā)生反應(yīng),C選項正確。該電池放電時正極反應(yīng)為充電時陽極反應(yīng)的逆反應(yīng),即為Br2+2e-===2Br-,放電時作原電池,原電池中陽離子向正極移動,陰離子向負極移動,且該裝置使用了陽離子交換膜,其只允許陽離子通過,即左側(cè)電極上生成了Br-,同時Zn2+不斷移向左側(cè)電極區(qū),所以放電時左側(cè)電解質(zhì)儲罐中的離子總濃度增大,D選項正確。
答案:B
8.(2015日照調(diào)研)納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜
10、控制電解液中OH-的濃度制備納米級Cu2O的裝置如圖所示,發(fā)生的反應(yīng)為:2Cu++H2OCu2O+H2↑。下列說法正確的是( )
A.鈦電極發(fā)生氧化反應(yīng)
B.陽極附近溶液的pH逐漸增大
C.離子交換膜應(yīng)采用陽離子交換膜
D.陽極反應(yīng)式是:2Cu++2OH--2e-===Cu2O+H2O
解析:本題考查了電解原理,意在考查考生運用電解原理分析,解決實際問題的能力。鈦電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),A項錯誤;銅作陽極,陽極上銅發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),陽極反應(yīng)式為2Cu++2OH--2e-===Cu2O+H2O,OH-由陰極區(qū)遷移到陽極區(qū)參與反應(yīng),離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜,C項錯誤,D項正確;
11、由陰極區(qū)遷移過來的OH-在陽極全部參與反應(yīng),陽極附近溶液的pH不變,B項錯誤。
答案:D
9.(2015合肥一模)電解硫酸鈉溶液生產(chǎn)硫酸和燒堿的裝置加圖所示,其中陰極和陽極均為惰性電極。測得同溫同壓下,氣體甲與氣體乙的體積比約為1∶2,下列有關(guān)說法正確的是( )
(說明:陽離子交換膜只允許陽離子通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過)
A.a(chǎn)電極反應(yīng)式為:2H++2e-===H2↑
B.產(chǎn)物丙為硫酸
C.d為陰離子交換膜
D.Na2SO4溶液濃度增大
解析:本題考查電解硫酸鈉溶液相關(guān)知識,意在考查考生對電解原理的理解和應(yīng)用能力。電解硫酸鈉溶液的實質(zhì)是電解水,又同溫同壓下氣體甲
12、與氣體乙的體積比約為1∶2,則甲為O2,乙為H2,故a電極上為H2O電離出的OH-放電,產(chǎn)生氧氣,A項錯誤;a電極為陽極,陽極上H2O電離出的OH-放電,SO向陽極移動,因此產(chǎn)物丙為硫酸,B項正確;b為陰極,陰極上H2O電離出的H+放電,Na+向陰極移動,則d為陽離子交換膜,C項錯誤;Na2SO4溶液中Na+向陰極移動、SO向陽極移動,因此Na2SO4溶液的濃度減小,D項錯誤。
答案:B
10.(2015湖南雅禮中學(xué)月考)用惰性電極電解100 mL CuSO4溶液一段時間后,可以通過添加0.1 mol Cu(OH)2將溶液的量與濃度完全復(fù)原,則電解時電路中通過的電子為( )
A.0.1
13、 mol B.0.2 mol
C.0.4 mol D.0.8 mol
解析:本題解題關(guān)鍵是通過加入Cu(OH)2將溶液完全復(fù)原這一信息,確定該電解過程分為兩個過程,分別為電解CuSO4溶液和H2O,可分別進行計算。根據(jù)題意知,通過添加0.1 mol Cu(OH)2將溶液的量與濃度完全復(fù)原,可知電解時Cu2+放電完全,且電解了一部分水。由0.1 mol Cu(OH)2可知,電解時陽極產(chǎn)生了0.1 mol Cu和0.1 mol H2,結(jié)合電極反應(yīng)式知,通過的電子為0.4 mol。
答案:C
二、填空題
11.(2015湖北六校聯(lián)考)電解法可消除甲醇對水質(zhì)造成的污染,原理是:通電將Co
14、2+氧化成Co3+,然后Co3+將甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯吸附除去Co2+)。現(xiàn)用如圖所示裝置模擬上述過程,則Co2+在陽極的電極反應(yīng)式為______________________________;除去甲醇的離子方程式為______________________________。
解析:通電后,將Co2+氧化成Co3+,電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陽極的電極反應(yīng)式為Co2+-e-===Co3+。以Co3+作氧化劑將水中的甲醇氧化成CO2和H+,Co3+被還原成Co2+,反應(yīng)的離子方程式為6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+。
答案:Co2+-e-=
15、==Co3+
6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+
12.(2015廣東六校聯(lián)考)美國Simons等科學(xué)家發(fā)明了使NH3直接用于燃料電池的方法,其裝置用鉑作為電極、加入堿性電解質(zhì)溶液,其電池反應(yīng)為4NH3+3O2===2N2+6H2O。
(1)寫出該燃料電池的正極反應(yīng)式______________________________。
(2)若用該燃料電池產(chǎn)生的電能在鐵皮上鍍鋅(制白鐵皮),某鐵皮上現(xiàn)需要鍍上9.75 g鋅,理論上至少需要消耗標準狀況下的氨氣________L。
解析:(1)由總反應(yīng)式可知,正極是氧氣得電子,發(fā)生反應(yīng):O2+4e-+2H2O===4OH-。(2)9.75 g Zn的物質(zhì)的量為0.15 mol,鍍鋅時轉(zhuǎn)移電子0.3 mol,由4NH3+3O2===2N2+6H2O可知,4 mol氨氣參與反應(yīng)時轉(zhuǎn)移12 mol電子,故轉(zhuǎn)移0.3 mol電子時消耗0.1 mol NH3,其在標準狀況下的體積為2.24 L。
答案:(1)O2+4e-+2H2O===4OH-
(2)2.24