（福建专用）高三化学 专题检测卷（八） 专题二 第5讲 电化学原理及应用（含解析）.doc

电化学原理及应用(45分钟100分)一、选择题(本题包括6小题,每小题7分,共42分)1.生物体中细胞膜内的葡萄糖、细胞膜外的富氧液体及细胞构成微型的生物原电池,下列有关判断正确的是()a.负极发生的电极反应可能是：o2+4e-+2h2o=4oh-b.正极发生的电极反应可能是：o2+4e-=2o2-c.负极反应主要是c6h12o6生成co2或hcd.正极反应主要是c6h12o6生成co2或c2.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()a.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重b.图b中,开关由m改置于n时,cu-zn合金的腐蚀速率减小c.图c中,接通开关时zn腐蚀速率增大,zn上放出气体的速率也增大d.图d中,zn-mno2干电池自放电腐蚀主要是由mno2的氧化作用引起的3.某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时,先断开k2,闭合k1,两极均有气泡产生;一段时间后,断开k1,闭合k2,发现电流表a指针偏转。下列有关描述正确的是()a.断开k2,闭合k1时,总反应的离子方程式为2h+2cl-cl2+h2b.断开k2,闭合k1时,石墨电极附近溶液变红c.断开k1,闭合k2时,铜电极上的电极反应式为cl2+2e-=2cl-d.断开k1,闭合k2时,石墨电极作正极4.(2013新课标全国卷)“zebra”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔ni/nicl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()a.电池反应中有nacl生成b.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子c.正极反应为：nicl2+2e-=ni+2cl-d.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动5.(2013厦门质检)“天宫一号”的供电系统(rfc)是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充放电电池。下图为rfc工作原理示意图,有关说法正确的是()a.当有0.1 mol电子转移时,a极产生1.12 l o2(标准状况下)b.b极上发生的电极反应是4h2o+4e-=2h2+4oh-c.d极上发生的电极反应是o2+4h+4e-=2h2od.c极上进行还原反应,b中的h+可以通过隔膜进入a6.(2013泉州质检)右图是模拟电化学反应装置图。下列说法正确的是()a.若x为锌棒,y为nacl溶液,开关k置于m处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为外接电源的阴极保护法b.若x为碳棒,y为饱和naoh溶液,开关k置于n处,保持温度不变,则溶液的ph保持不变c.若x为银棒,y为硝酸银溶液,开关k置于n处,铁棒质量将增加,溶液中银离子浓度将减小d.若x为铜棒,y为硫酸铜溶液,开关k置于m处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铁电极移动二、非选择题(本题包括4小题,共58分)7.(13分)某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。(1)x极与电源的(填“正”或“负”)极相连,氢气从(填“a”“b”“c”或“d”)口导出。(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则m为(填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜,n为 交换膜。(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的反应式为 。(4)若在标准状况下,制得11.2 l氢气,则生成硫酸的质量是,转移的电子数为。8.(13分)某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行探究,请回答以下问题：(其中盐桥为含有饱和kcl溶液的琼脂)(1)在甲装置中,当电流计中指针发生偏转时,盐桥中的k+移向烧杯(填“a”或“b”),装置中电子的移动路径和方向为 。该小组同学提出设想：如果将实验中的盐桥换为导线(铜制),电流计是否也发生偏转呢?带着疑问,该小组利用乙装置进行了实验,发现电流计指针同样发生偏转。回答下列问题：(2)对于实验中产生电流的原因,起初认为该装置仍然为原电池,但老师提醒注意使用的是铜导线,经深入探讨后认为烧杯a实际为原电池,在此问题上,该小组成员的意见发生了很大分歧;一部分同学认为是由于znso4溶液水解显酸性,此时原电池实际是由zn、cu做电极,h2so4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。如果这个观点正确,写出烧杯b中铜片上发生反应的电极反应式 。另一部分同学认为是溶液酸性较弱,由于溶解在溶液中的氧气的作用,使得zn、cu之间形成原电池。如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为 _。(3)若第(2)小题中观点正确,则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。其具体装置为以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,请写出该电池工作时总反应的化学方程式 。9.(14分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入ch4和o2,电解质为koh溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、。(2)闭合k开关后,a、b电极上均有气体产生,其中b电极上得到的是,电解氯化钠溶液的总反应方程式为;(3)若每个电池甲烷通入量为1 l(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为(法拉第常数f=9.65104cmol-1,列式计算),最多能产生的氯气体积为l(标准状况)。10.(18分)(2013漳州联考)(1)甲醇(ch3oh)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了y2o3的zro2晶体,在高温下它能传导o2-。电池工作时正极反应式为 。若以该电池为电源,用石墨做电极电解100 ml含有如下离子的溶液。离子cu2+h+cl-so2-4c/moll-11441电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),阳极上收集到氧气的物质的量为 mol。(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是：通电后将co2+氧化成co3+,然后以co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成co2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：写出阳极电极反应式 ;除去甲醇的离子反应为6co3+ch3oh+h2o=co2+6co2+6h+,该过程中被氧化的元素是,当产生标准状况下2.24 l co2时,共转移电子mol。答案解析1.【解析】选c。该生物原电池中负极是c6h12o6失去电子生成co2或hc,正极是氧气得到电子,电极反应是o2+4e-+2h2o=4oh-,故c正确。2.【解析】选b。a项,因溶液具有均一性,烧杯底端的溶液的浓度与上端相同,但液面处o2浓度较大,故液面处腐蚀程度比底端腐蚀严重,a错误;b项,由m改置于n后,锌作原电池的负极,cu-zn合金应充当原电池的正极,明显受到了一定的保护,腐蚀速率减小,b正确;c项,接通开关时,锌作原电池的负极,腐蚀速率变大,但是气体不在锌(负极)上产生,而是在铂(正极)上产生,c错误;d项,zn-mno2干电池发生放电反应,导致zn被腐蚀,主要原因是锌发生氧化反应,体现了锌的还原性,d错误。3.【解析】选d。断开k2,闭合k1时,装置为电解池,两极均有气泡产生,则反应为2cl-+2h2oh2+2oh-+cl2,石墨为阳极,铜为阴极,因此石墨电极处产生cl2,在铜电极处产生h2,附近产生oh-,溶液变红,故a、b两项均错误;断开k1、闭合k2时,为原电池反应,铜电极反应为h2-2e-+2oh-=2h2o,为负极,而石墨电极反应为cl2+2e-=2cl-,为正极,故c项错误,d项正确。4.【解析】选b。金属钠失电子变为钠离子,nicl2中的ni2+被还原,剩余cl-,故有氯化钠生成,a项正确;电池的总反应应该是金属钠还原ni2+,b项错误;正极反应为ni2+得电子生成金属镍,c项正确;钠离子导体可以传导钠离子,故钠离子可以在两极间移动,d项正确。5.【解析】选d。由图可知左装置为电解池,右装置是原电池,气体x在阴极产生,即a极产生h2,气体y在阳极产生,即b极产生o2,故a、b、c都不正确;c极反应为o2+4h+4e-=2h2o,发生还原反应,d极反应为h2-2e-=2h+,b中产生h+,a中消耗h+,故b中的h+可以通过隔膜进入a,d正确。6.【解析】选b。a项,若x为锌棒,y为nacl溶液,开关k置于m处,该装置是原电池,锌作负极被腐蚀,铁被保护,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法,故错误。b项,若x为碳棒,y为饱和naoh溶液,开关k置于n处,该装置是电解池,碳棒是阳极,铁棒是阴极,保持温度不变,电解后溶液的体积减小,氢氧化钠的浓度不变,则溶液的ph不变,故正确。c项,若x为银棒,y为硝酸银溶液,开关k置于n处,该装置是电镀池,铁棒质量将增加,但溶液中银离子浓度将不变,故错误。d项,若x为铜棒,y为硫酸铜溶液,开关k置于m处,铁作负极被腐蚀,铜棒上铜离子得电子析出铜而使铜棒质量增加,此时外电路中的电子向铜电极移动,故错误。7.【解析】题图中左边加入含硫酸的水,暗示左边制硫酸,即oh-在阳极发生氧化反应,使左边溶液中h+增多,为了使溶液呈电中性,硫酸钾溶液中的s通过m交换膜向左边迁移,即m为阴离子交换膜,由此推知x为阳极,与电源正极相连,b出口产生氧气,a出口流出硫酸;同理,右侧加入含koh的水,说明右边制备koh溶液,h+在y极发生还原反应,说明y极为阴极,与电源负极相连,右边溶液中oh-增多,硫酸钾溶液中k+向右迁移,n为阳离子交换膜,所以c出口产生氢气,d出口流出koh溶液。(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池,正极反应式为o2+2h2o+4e-=4oh-,负极反应式为2h2-4e-+4oh-=4h2o。(4)n(h2)=0.5 mol,2h+2e-=h2,得电子1 mol,x极的反应式为4oh-4e-=2h2o+o2,根据得失电子守恒知,生成h+的物质的量为1 mol,故生成0.5 mol h2so4,m(h2so4)=49 g。答案：(1)正c(2)阴离子阳离子(3)h2-2e-+2oh-=2h2o(4)49 g6.0210238.【解析】(1)甲装置中zn为负极,cu为正极,电流方向为cu电流计zn盐桥cu,电流的方向为正电荷运动的方向,负电荷运动的反方向,故k+移向b烧杯,电子由zn电极经外电路流向cu电极。(2)若盐桥改为铜导线,且仍有电流产生,说明a为原电池,而b为电解池。a中zn为负极,cu为正极,氧化性微粒可能为zn2+水解产生的h+或溶解于溶液中的o2。则b中铜片为阴极,电极反应式为cu2+2e-=cu。如所述,a中正极上o2获得电子。(3)al为负极,石墨为正极,海水为电解质溶液,o2为氧化剂,总反应方程式为4al+3o2+6h2o=4al(oh)3。答案：(1)b由zn电极沿导线流向cu电极(2)cu2+2e-=cuo2+2h2o+4e-=4oh-(3)4al+3o2+6h2o=4al(oh)39.【解析】(1)在碱性环境下,该燃料电池的总反应为ch4+2o2+2oh-=c+3h2o,正极反应为2o2+4h2o+8e-=8oh-,则两式相减得出负极反应为ch4+10oh-8e-=c+7h2o。(2)根据图示得知该装置为两个串联的电源和一个电解池,由于甲烷发生氧化反应因而与甲烷相连的电解池的b极为阴极,产生的气体为氢气。(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol,电量为89.65104c,因题中燃料电池是串联的,但电子的传递只能用一个电池计算,由于甲烷失去电子数是氯离子失电子数的8倍,所以有关系式ch44cl2。答案：(1)2o2+4h2o+8e-=8oh-ch4+10oh-8e-=c+7h2o(2)h22nacl+2h2o2naoh+h2+cl2(3)89.65104cmol-1=3.45104c4【答题误区】(1)书写负极反应式时,易忽视电解质溶液的环境,把生成物c写成co2而导致错误。(2)因漏掉“电解”而导致电解氯化钠溶液的总反应方程式失分。(3)不注意审题,只写结果而不列式计算导致失分。10.【解析】(1)正极上氧气得电子生成氧离子,电极反应式为o2+4e-=2o2-;n(cu2+)=0.1 mol,n(h+)=0.4 mol,n(cl-)=0.4 mol,n(s)=0.1 mol,要想使两极得到相同体积