新人教版高考化学二轮专题复习规范练 专题二 第7讲 电化学基础课时规范练.docx
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新人教版高考化学二轮专题复习规范练专题二第7讲电化学基础课时规范练
专题二第7讲电化学基础
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40分钟
1.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。
下列说法正确的是( )
A.该电化学腐蚀为析氢腐蚀
B.图中生成铁锈最多的是C区域
C.A区域比B区域更易腐蚀
D.铁闸中的负极的电极反应:
Fe-2e-===Fe2+
解析:
铁闸在海水中发生吸氧腐蚀,在酸性较强的条件下才发生析氢腐蚀,A错误;在B处,海水与氧气接触,与Fe最易形成原电池,发生的吸氧腐蚀的程度最大,生成铁锈最多,B错误;在B处,海水与氧气接触,与Fe最易形成原电池,所以B区域比A区域更易腐蚀,C错误;Fe作负极失电子生成亚铁离子,则负极的电极反应为Fe-2e-===Fe2+,D正确。
答案:
D
2.(2017·岳阳模拟)硼化钒(VB2)—空气电池是目前储电能力最高的电池,电池示意图如图所示,该电池工作时反应为4VB2+11O2===4B2O3+2V2O5,下列说法正确的是( )
A.电极a为电池负极
B.图中选择性透过膜只能让阳离子选择性透过
C.电子由VB2极经KOH溶液流向a电极
D.VB2极发生的电极反应为2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O
解析:
硼化钒-空气燃料电池中,VB2在负极失电子,氧气在正极上得电子,所以a为正极,故A错误;氧气在正极上得电子生成OH-,OH-通过选择性透过膜向负极移动,故B错误;“电子不下水”,电子只在导线中移动,不能在溶液中移动,故C错误;负极上是VB2失电子发生氧化反应,则VB2极发生的电极反应为2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O,故D正确。
答案:
D
3.一种处理污水的燃料电池模型如图所示。
该电池工作时,只需把污水注入反应池,细菌就可将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和乙。
下列叙述不正确的是( )
A.B电极为正极
B.气体乙可能为CO2
C.O2在A电极得电子
D.电池工作时,B电极附近的pH逐渐减小
解析:
根据题意,该电池工作时,只需把污水注入反应池,细菌就可将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和乙,则B电极为负极,A项错误;有机物是含碳元素的化合物,有机物失电子生成乙,则气体乙可能为CO2,B项正确;根据上述分析,电极A为正极,在燃料电池中,氧气在正极得到电子,即O2在A电解得电子,C项正确;根据题意,细菌将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和乙,质子(H+)浓度增大,则B电极附近的pH逐渐减小,D项正确。
答案:
A
4.(2017·全国卷Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管柱,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
解析:
本题使用的是外加电流的阴极保护法,钢管柱与电源的负极相连,被保护。
外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流,从而保护钢管柱,A正确;通电后,被保护的钢管柱作阴极,高硅铸铁作阳极,因此电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩,B正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,所以高硅铸铁不损耗,C错误;通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流,因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,D正确。
答案:
C
5.全钒液流储能电池利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能的相互转化,充电时,惰性电极M、N分别连接电源的正极和负极。
电池工作原理如图所示,下列说法不正确的是( )
A.充电过程中,N电极附近酸性减弱
B.充电过程中,N电极上V3+被还原为V2+
C.放电过程中,H+由N电极向M电极移动
D.放电过程中,M电极反应为VO
+2H++e-===VO
+H2O
解析:
充电过程中,N电极是阴极,氢离子移向阴极,故附近酸性增强,A项错误;充电过程中,N电极是阴极,发生反应:
V3++e-===V2+,B项正确;放电过程中,N极是负极,H+由N电极向M电极移动,C项正确;放电过程中,M电极为正极,反应为VO
+2H++e-===VO2++H2O,D项正确。
答案:
A
6.(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
解析:
A项,正极区发生的反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,由于生成H+,正极区溶液中阳离子增多,故中间隔室的SO
向正极迁移,正极区溶液的pH减小;B项,负极区发生的反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,阴离子增多,中间隔室的Na+向负极迁移,故负极区产生NaOH,正极区产生H2SO4;C项,由B项分析可知,负极区产生OH-,负极区溶液的pH升高;D项,正极区发生的反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,当电路中通过1mol电子的电量时,生成0.25molO2。
答案:
B
7.(2017·邹城模拟)如图装置电解一段时间,当某极析出0.32gCu时,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为(溶液足量,体积均为100mL且电解前后溶液体积变化忽略不计)( )(导学号56470084)
A.13、7、1 B.12、7、2
C.1、7、13D.7、13、1
解析:
n(Cu)=0.32g÷64g/mol=0.005mol,由电极反应Cu2++2e-===Cu可知转移电子为0.01mol,电解时,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液电极方程式分别为2KCl+2H2O
2KOH+H2↑+Cl2↑、2H2O
2H2↑+O2↑;2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4。
Ⅰ中生成0.01molOH-,c(OH-)=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L,pH=13;Ⅱ电解水,溶液仍然呈中性,溶液的pH=7;Ⅲ中生成0.01molH+,c(H+)=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L,pH=1,故A正确。
答案:
A
8.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。
(1)氢氧燃料电池的能量转化形式主要是___________,在导线中电子流动方向为_____(用a、b和箭头表示)。
(2)负极反应式为______________________________________。
(3)电极表面镀铂粉的原因为_______________________________________
_________________________________________________________________________________________。
(4)氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术。
有人提出利用光伏发电装置电解尿素的碱性溶液来制备氢气。
光伏发电是当今世界利用太阳能最主要方式之一。
图1为光伏并网发电装置,图2为电解尿素[CO(NH2)2](C为+4价)的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。
①图1中N型半导体为________(填“正极”或“负极”)
②该系统工作时,A极的电极反应式为____________________。
③若A极产生7.00gN2,则此时B极产生________LH2(标准状况下)。
解析:
(1)氢氧燃料电池属于原电池,是将化学能转化为电能的装置,所以该燃料电池中能量转化形式主要是化学能转化为电能;燃料电池中,通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极,电子从负极沿导线流向正极,所以通入氢气的电极是负极、通入氧气的电极是正极,电子流动方向为a到b;
(2)碱性氢氧燃料电池中,负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水,电极反应式为H2-2e-+2OH===2H2O;(3)反应物接触面积越大,反应速率越大,电极表面镀铂粉能增大吸附气体的能力,所以能增大反应速率;(4)①该电池反应时,氮元素化合价由-3价变为0价,H元素化合价由+1价变为0价,则氮元素被氧化,氢元素被还原,所以生成氮气的电极A是阳极,生成氢气的电极B是阴极,则图1中N型半导体为负极,P型半导体为正极;②A极为阳极,电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-===CO
+N2↑+6H2O;③A极为阳极,电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-===CO
+N2↑+6H2O,若A极产生7.00g即0.25molN2,则转移电子是1.5mol,此时B极产生氢气,B电极反应为H2O+2e-===H2↑+2OH-,转移1.5mol电子,产生氢气的体积:
×22.4L/mol=16.8L。
答案:
(1)化学能转化为电能 a→b
(2)H2-2e-+2OH-===2H2O(或2H2-4e-+4OH-===4H2O)
(3)增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数,加快电极反应速率
(4)①负极 ②CO(NH2)2+8OH--6e-===CO
+N2↑+6H2O ③16.8
9.我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值,但出土的青铜器易受到环境腐蚀,所以对其进行修复和防护具有重要意义。
(导学号56470085)
(1)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。
如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应,该化学方程式为_________________________________________________________________________________________________。
(2)下图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。
①腐蚀过程中,负极是_____(填“a”“b”或“c”);
②环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为_______________;
③若生成4.29gCu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为______L(标准状况)。
解析:
(1)复分解反应为相互交换成分的反应,因此该反应的化学方程式为Ag2O+2CuCl===2AgCl+Cu2O。
(2)①负极发生失电子的反应,铜作负极失电子,因此负极为c。
负极反应:
Cu-2e-===Cu2+,正极反应:
O2+2H2O+4e-===4OH-;②正极产物为OH-,负极产物为Cu2+,两者与Cl-反应生成Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-===Cu2(OH)3Cl↓;
③4.29gCu2(OH)3Cl的物质的量为0.02mol,由Cu元素守恒知,发生电化学腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为0.04mol,失去电子0.08mol,根据电子守恒可得,消耗O2的物质的量为0.02mol,所以理论上消耗氧气的体积为0.448L(标准状况)。
答案:
(1)Ag2O+2CuCl===2AgCl+Cu2O
(2)①c ② 2Cu2++3OH-+Cl-===Cu2(OH)3Cl↓ ③0.448
10.如图,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中的X为阳离子交换膜。
请按要求回答相关问题:
(1)甲烷燃料电池的负极反应为__________________________。
(2)石墨(C)极的电极反应为______________________________。
(3)若在标准状况下,有2.24L氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成的气体的体积为________L;丙装置中阴极析出铜的质量为________g。
(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图)。
若用于制漂白液,a为电池的______极,电解质溶液最好用______________________。
若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠溶液作电解质溶液,阳极选用________作电极。
解析:
(1)甲烷燃料电池负极上发生氧化反应,即甲烷在负极上被氧化。
在KOH溶液中甲烷被氧化后生成碳酸钾,负极反应为CH4-8e-+10OH-===CO
+7H2O。
(2)原电池的负极与电解池的阴极相接,铁极为阴极,则C极为阳极,在C极上发生氧化反应,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑。
(3)n(O2)=
=0.1mol,甲池中正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,由电子守恒知,经过甲、乙、丙装置的电子的物质的量为0.4mol。
乙池中的铁电极与甲池的负极相连,铁电极为阴极,发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,n(H2)=
=0.2mol,V(H2)=0.2mol×22.4L·mol-1=4.48L。
丙池中精铜为阴极,发生还原反应,电极反应为Cu2++2e-===Cu,n(Cu)=
=0.2mol,m(Cu)=0.2mol×64g·mol-1=12.8g。
(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐,制备原理是2Cl-+2H2O
2OH-+Cl2↑+H2↑,Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O,气体与液体反应,最好采用逆向接触,即气体在下端产生,碱溶液在上端生成,使其充分反应,所以该装置的下端为阳极,上端为阴极,阴极与电源负极相连,故a极为负极。
生活中常见且廉价的氯化物是氯化钠,故电解质溶液最好用饱和氯化钠溶液。
若制备氢氧化亚铁,用硫酸钠溶液作电解质溶液,选用铁作阳极。
答案:
(1)CH4-8e-+10OH-===CO
+7H2O
(2)2Cl--2e-===Cl2↑ (3)4.48 12.8 (4)负 饱和氯化钠溶液(或饱和食盐水) 铁
11.(2017·淮南模拟)已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O,现用如图装置进行电解(电解液足量),测得当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减少11.2g。
请回答下列问题。
(1)A是铅蓄电池的________极,铅蓄电池正极反应式为_______________________________________,放电过程中电解液的密度____________(填“减小”“增大”或“不变”)。
(2)Ag电极的电极反应式为____________,该电极的电极产物共________g。
(3)Cu电极的电极反应式为____________________,CuSO4溶液的浓度______________(填“减小”“增大”或“不变”)。
(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线,则x表示________。
a.各U形管中产生的气体的体积
b.各U形管中阳极质量的减少量
c.各U形管中阴极质量的增加量
解析:
根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极,B是电源的正极,电解时Ag极作阴极,电极反应式为2H++2e-===H2↑,Fe作阳极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,左侧U形管中总反应式为Fe+2H+===Fe2++H2↑。
右侧U形管相当于电镀装置,Zn电极作阴极,电极反应式为Cu2++2e-===Cu,铜电极作阳极,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变,根据上述分析可得答案。
答案:
(1)负 PbO2+4H++SO
+2e-===PbSO4+2H2O 减小
(2)2H++2e-===H2↑ 0.4
(3)Cu-2e-===Cu2+ 不变 (4)b
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