电化学练习及答案.docx
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电化学练习及答案
电化学作业
1.(2015·高考江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。
下列有关该电池的说法正确的是( )
A.反应CH4+H2O
3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol电子
B.电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-===2H2O
C.电池工作时,CO
向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-===2CO
解析:
选D。
A选项,甲烷中的C为-4价,一氧化碳中的C为+2价,每个碳原子失去6个电子,因此每消耗1mol甲烷失去6mol电子,所以错误;B选项,熔融盐中没有氢氧根离子,因此氢氧根离子不能参与电极反应,电极反应式应为H2+CO+2CO
-4e-===3CO2+H2O,所以错误;C选项,碳酸根离子应向负极移动,即向电极A移动,所以错误;D选项,电极B上氧气得电子与二氧化碳反应生成碳酸根离子,所以正确。
2.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)
[解析] K+带正电荷,充电时K+应该向阴极移动,A项错误。
根据该电池放电的总反应可知,放电时消耗OH-,则充电时,OH-浓度应增大,B项错误。
放电时,Zn为负极,失去电子生成Zn(OH)
,其电极反应为Zn+4OH--2e-===Zn(OH)
,C项正确。
消耗1molO2转移4mol电子,故转移2mol电子时消耗0.5molO2,0.5molO2在标准状况下的体积为11.2L,D项错误。
[答案] C
3.我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型的海水标志灯,以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流,只要把灯放入海水数分钟,就会发出耀眼的白光。
则电源的负极材料是__________,负极反应式为______________________;正极材料是________,正极反应式为____________________。
答案:
铝 4Al-12e-===4Al3+ 石墨等惰性电极 3O2+6H2O+12e-===12OH-
4.下列关于原电池的说法正确的是( )
A.所有的氧化还原反应都能设计成原电池
B.原电池的两极中较活泼的金属一定为负极
C.在原电池中,电子流出的一极是负极,发生氧化反应
D.原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能
解析:
选C。
A项,必须是自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池,错误;B项,原电池的两极中较活泼的金属一般为负极,但在某些特殊的电解质溶液中,如MgAl(NaOH)原电池,较活泼的金属Mg与NaOH不能反应,而Al与之反应,较不活泼的金属Al作负极,故错误;D项,原电池反应后,电极产物仍会具有一定的能量,且由于过程中放热,不可能100%进行转化,故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能,错误。
5.(2017·泉州模拟)课堂学习中,同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。
下列结论错误的是( )
A.原电池是将化学能转化成电能的装置
B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成
C.图中a极为铝条、b极为锌片时,导线中会产生电流
D.图中a极为锌片、b极为铜片时,电子由铜片通过导线流向锌片
解析:
选D。
原电池是将化学能转化成电能的装置,A正确;原电池由电极、电解质溶液和导线等组成,B正确;图中a极为铝条、b极为锌片时,构成原电池,导线中会产生电流,C正确;图中a极为锌片、b极为铜片时,锌片作负极,电子由锌片通过导线流向铜片,D错误。
6.研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl。
下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )
A.正极反应式:
Ag+Cl--e-===AgCl
B.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
D.AgCl是还原产物
解析:
选B。
电池的正极得电子,A错误;阳离子向正极移动,C错误;Ag化合价升高形成AgCl,AgCl是氧化产物,D错误。
7.“天宫二号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电,夜间镍氢电池向飞行器供电。
镍氢电池的结构示意图如图所示。
若电池总反应为2Ni(OH)2
2NiOOH+H2。
则下列说法正确的是( )
A.放电时,NiOOH发生氧化反应
B.充电时,a电极的pH增大,K+移向b电极
C.充电时,a电极的电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.放电时,负极反应为NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
解析:
选C。
放电时,NiOOH在正极上放电,发生还原反应,A错误;充电时,a电极作阴极,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,pH增大,K+移向a电极,B错误、C正确;放电时,负极上H2放电,D错误。
8.(2017·张家界模拟)液流电池是一种新的蓄电池,是利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。
如图是一种锌溴液流电池,电解液为溴化锌的水溶液。
下列说法正确的是( )
A.充电时阳极的电极反应式:
Zn-2e-===Zn2+
B.充电时电极a为外接电源的负极
C.放电时Br-向右侧电极移动
D.放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大
解析:
选D。
如图是一种锌溴液流电池,电解液为溴化锌的水溶液,所以该电池的负极为锌,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,溴为原电池的正极,电极反应式为Br2+2e-===2Br-,充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反,所以充电时阳极的电极反应式为2Br--2e-===Br2,故A错;在充电时,原电池的正极连接电源的正极,是电解池的阳极,而原电池的负极连接电源的负极,所以充电时电极a为外接电源的正极,故B错;放电时为原电池,在原电池中间隔着一个阳离子交换膜,所以Br-不能向右侧电极移动,故C错;放电时左侧生成溴离子,为平衡电荷,右侧的锌离子向左侧电极移动,所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大,故D正确。
9.如图所示,最近美国医学家利用人体自身环境设计了心脏起搏器,其动力由人体体液中的能量物质提供。
下列有关说法正确的是( )
A.图中“?
”为人体中的脂肪
B.O2极为心脏起搏器的负极
C.产生的CO2使人体血液呈酸性,长期使用对人体有害
D.电池正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
解析:
选D。
本题将原电池原理进行拓展和创新,所以解答时首先要了解人体体液中的能量物质,其次要根据原电池原理来分析心脏起搏器的正、负极。
选项A,人体体液中的能量提供者是葡萄糖,不是脂肪。
选项B,体液中的葡萄糖为电池的负极。
选项C,人体自身呼吸作用也会产生二氧化碳,通过人体的呼吸和体液调节不会使人体的血液呈酸性。
选项D,O2获得电子为电池的正极,其电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-。
10.如图所示,杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑两球的浮力变化)( )
A.杠杆为导体或绝缘体时,均为A端高B端低
B.杠杆为导体或绝缘体时,均为A端低B端高
C.当杠杆为导体时,A端低B端高
D.当杠杆为导体时,A端高B端低
解析:
选C。
当杠杆为导体时,构成原电池,Fe作负极,Cu作正极,电极反应式分别为负极:
Fe-2e-===Fe2+,正极:
Cu2++2e-===Cu,铜球增重,铁球质量减轻,杠杆A端低B端高。
11.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。
一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。
该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。
下列有关说法正确的是( )
A.正极反应式:
Ca+2Cl--2e-===CaCl2
B.放电过程中,Li+向负极移动
C.每转移0.1mol电子,理论上生成20.7gPb
D.常温时,在正、负极间接上电流表或检流计,指针不偏转
解析:
选D。
正极应是得电子发生还原反应,故为PbSO4+2e-===Pb+SO
,A错误;放电过程为原电池,阳离子向正极移动,B错误;每转移0.1mol电子,生成0.05molPb,为10.35g,C错误;由题意“热激活”表明该电池应在加热的条件下工作,故常温下电解质不能熔化,不能形成原电池,指针不偏转,D正确。
12.如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图,下列说法不正确的是( )
A.该装置将化学能转化为电能
B.催化剂b表面O2发生还原反应,其附近的溶液酸性增强
C.催化剂a表面的反应是SO2+2H2O-2e-===SO
+4H+
D.若得到的硫酸浓度仍为49%,则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为8∶15
解析:
选B。
A项,该装置没有外加电源,是一个原电池,能把化学能转化为电能,正确;B项,催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O,消耗H+,其附近溶液酸性减弱,错误;C项,催化剂a表面SO2失去电子生成硫酸,电极反应式为SO2+2H2O-2e-===SO
+4H+,正确;D项,催化剂a处的反应为SO2+2H2O-2e-===SO
+4H+,催化剂b处的反应为
O2+2H++2e-===H2O,则总反应式为SO2+H2O+
O2===H2SO4。
设参加反应的SO2的质量为xg,加入的H2O的质量为yg,则生成硫酸的质量为
g,消耗水的质量为
g,因得到硫酸的浓度为49%,故有
=
,可得x∶y=8∶15,正确。
13.(教材改编题)利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。
下列说法正确的是( )
A.氯碱工业中,X电极上反应式是4OH--4e-===2H2O+O2↑
B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变
C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜
D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁
答案:
D
14.使用氯化钠作原料可以得到多种产品。
(1)实验室用惰性电极电解100mL0.1mol·L-1NaCl溶液,若阴阳两极均得到112mL气体(标准状况),则所得溶液的物质的量浓度是________(忽略反应前后溶液体积的变化)。
(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置。
对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是________(填字母序号)。
A.a为正极,b为负极;NaClO和NaCl
B.a为负极,b为正极;NaClO和NaCl
C.a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl
D.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl
(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。
某同学利用上图装置,只更换一个电极,通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀,且较长时间不变色。
该同学换上的电极材料是______(用元素符号表示),总的反应式是__________________。
解析:
(1)n(H2)=n(Cl2)=0.005mol,参加反应的n(NaCl)=0.01mol,说明NaCl恰好电解完毕,溶液变为NaOH溶液,n(NaOH)=n(NaCl)=0.01mol,c(NaOH)=0.1mol·L-1。
(2)电解饱和氯化钠溶液的总反应:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,题目要求使Cl2被完全吸收,则氯气必须在下部的电极上产生,下部的电极是阳极,推出b为电源的正极,另一极a为负极。
生成的Cl2与阴极区产生的NaOH反应:
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,则消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。
(3)题目要求通过电解法制取Fe(OH)2,电解质溶液是NaCl溶液,必须通过电极反应产生Fe2+和OH-。
根据电极发生反应的特点,选择铁作阳极,铁发生氧化反应产生Fe2+;溶液中的阳离子Na+、H+向阴极移动,根据放电顺序,阴极H+放电产生氢气,H+来源于水的电离,阴极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-。
在电场作用下,阳极产生的Fe2+与阴极产生的OH-在定向移动的过程中相遇,发生复分解反应生成Fe(OH)2沉淀。
将阳极反应式、阴极反应式叠加得到总的反应式:
Fe+2H2O
Fe(OH)2+H2↑。
答案:
(1)0.1mol·L-1
(2)B (3)Fe Fe+2H2O
Fe(OH)2+H2↑
15.(2017·宜昌高三教学测试)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。
下列说法不正确的是( )
已知:
①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解
②氧化性:
Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)
A.碳棒上发生的电极反应:
4OH--4e-===O2↑+2H2O
B.电解过程中,B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少
C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH
D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变
解析:
选B。
A项,电极反应式为阳极:
4OH--4e-===2H2O+O2↑,阴极:
Ni2++2e-===Ni、2H++2e-===H2↑,正确;B项,由于C中Ni2+、H+不断减少,Cl-通过阴离子膜从C移向B,A中OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从A移向B,所以B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,错误;C项,由于H+的氧化性大于Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为了提高Ni的产率,电解过程需要控制废水的pH,正确;D项,若去掉阳离子膜,在阳极Cl-放电生成Cl2,反应总方程式发生改变,正确。
16.(2017·潍坊高三模拟)利用如图装置进行实验,开始时,左右两管液面相平,密封好放置一段时间。
下列说法正确的是( )
A.左管中O2得到电子,右管中H+得到电子
B.一段时间后,左管液面低于右管液面
C.a、b两处具有相同的电极反应式:
Fe-3e-===Fe3+
D.右管中溶液的pH减小
解析:
选A。
左管中铁丝发生吸氧腐蚀,O2得电子,右管中铁丝发生析氢腐蚀,H+得电子,A项正确;左管中吸收氧气,压强减小,右管中析出氢气,压强增大,故一段时间后,左管液面上升,右管液面下降,左管液面高于右管液面,B项错误;a、b两处铁丝均作负极,电极反应式均为Fe-2e-===Fe2+,C项错误;右管中H+得电子,发生反应:
2H++2e-===H2↑,溶液c(H+)减小,pH增大,D项错误。
17.如图装置中,小试管内为红墨水,具支试管内盛有pH=4久置的雨水和生铁片。
实验时观察到:
开始时导管内液面下降,一段时间后导管内液面回升,略高于小试管内液面。
下列说法正确的是( )
A.生铁片中的碳是原电池的阳极,发生还原反应
B.雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀
C.墨水回升时,碳电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
D.具支试管中溶液pH减小
解析:
选C。
生铁片中的碳是原电池的正极,A错;雨水酸性较强,开始时铁片发生析氢腐蚀,产生氢气,导管内液面下降,一段时间后铁片发生吸氧腐蚀,吸收氧气,导管内液面回升,B错;墨水回升时,铁片发生吸氧腐蚀,碳极为正极,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,C对;铁片发生析氢腐蚀时消耗H+,具支试管内溶液pH增大,D错。
18.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( )
解析:
选C。
A、D均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀;在B中,食盐水提供电解质溶液环境,炒锅和铁铲都是铁碳合金,符合原电池形成的条件,铁是活泼金属作负极,易被腐蚀;C中铜镀层把铁完全覆盖,构不成原电池而不易被腐蚀。
19.下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是( )
A.水中的钢闸门连接电源的负极
B.金属护栏表面涂漆
C.汽车底盘喷涂高分子膜
D.地下钢管连接镁块
解析:
选A。
本题考查电化学原理在生活、生产中的应用。
外加电流的阴极保护法是利用的电解池原理,A项正确;金属护栏表面涂漆是隔绝空气的保护法,B项错误;汽车底盘喷涂高分子膜也是隔绝空气的保护法,C项错误;地下钢管连接镁块是牺牲阳极的阴极保护法,D项错误。
20.[2014·高考全国卷Ⅰ,27-(4)]H3PO2可用电渗析法制备。
“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):
(1)写出阳极的电极反应式:
_________________________________________________。
(2)分析产品室可得到H3PO2的原因:
__________________________________________。
解析:
(1)阳极发生氧化反应,在反应中OH-失去电子,电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑。
(2)H2O放电产生H+,H+进入产品室,原料室中的H2PO
穿过阴膜扩散至产品室,二者发生反应:
H++H2PO
H3PO2。
答案:
(1)2H2O-4e-===4H++O2↑
(2)阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的H2PO
穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3PO2
21.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如图所示(电极材料为石墨)。
(1)图中a极连接电源的________(填“正”或“负”)极,C口流出的物质是________。
(2)SO
放电的电极反应式为__________________________________。
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因:
__________________
__________________________________________________________。
解析:
根据Na+、SO
的移向判断阴、阳极。
Na+移向阴极区,a应接电源负极,b应接电源正极,其电极反应式分别为阳极:
SO
-2e-+H2O===SO
+2H+,阴极:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-,所以从C口流出的是H2SO4。
在阴极区,由于H+放电,破坏水的电离平衡,c(H+)减小,c(OH-)增大,生成NaOH,碱性增强,从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。
答案:
(1)负 硫酸
(2)SO
-2e-+H2O===SO
+2H+
(3)H2OH++OH-,阴极H+放电生成H2,c(H+)减小,水的电离平衡正向移动,c(OH-)增大,碱性增强
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