高考化学 突破课时训练 专题八 电化学原理.doc

专题八电化学原理(时间:45分钟满分:100分)测控导航表考点题号(难易度)原电池、电解池工作原理1(易),2(易),4(易)电极反应式的书写3(易),6(易)金属腐蚀与防护及电化学计算5(易),7(中)电化学原理综合应用8(中),9(中),10(中),11(中)一、选择题(共6小题,每小题7分,共42分)1.(2013广东汕头一模)下列叙述正确的是(d)a.电镀时,通常把待镀的金属制品作阳极b.氯碱工业是电解熔融的nacl,在阳极能得到cl2c.如图中电子由zn极流向cu,盐桥中的cl-移向cuso4溶液d.氢氧燃料电池(酸性电解质)中o2通入正极,电极反应为:o2+4h+4e-2h2o解析:电镀时,把待镀的金属制品作阴极,a错;氯碱工业是电解nacl溶液, b错;在原电池中阴离子向负极(zn极)移动,c错。2.(2013山东济宁模拟)如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图,已知放电时电池反应为:pbo2+pb+4h+2so42-2pbso4+2h2o。下列有关说法正确的是(d)a.k与n相接时,能量由电能转化为化学能b.k与n相接时,h+向负极区迁移c.k与m相接时,阳极附近的ph逐渐增大d.k与m连接时,所用电源的a极为负极解析: k与n相接时,该装置是原电池,是化学能转化为电能,故a错误;k与n相接时,该装置是原电池,溶液中氢离子向正极移动,故b错误;k与m相接时,该装置是电解池,阳极上反应为:pbso4+2h2o-2e-pbo2+so42-+4h+,所以ph逐渐减小,故c错误。3.(2013山东师范大学附中模拟)用下图所示装置通电10分钟后,去掉直流电源,连接成图所示装置,可观察到u形管左端铁电极表面析出白色胶状物质,u形管右端液面上升。下列说法正确的是(b)a.同温、同压下,装置中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多b.用装置进行实验时铁电极的电极反应为fe-2e-+2oh-fe(oh)2c.用装置进行实验时石墨电极的电极反应为2h+2e-h2d.装置通电10分钟后铁电极周围溶液ph降低解析:图中,铁作阴极,在铁电极上析出h2,在石墨电极上析出cl2,根据电子守恒,得到的气体一样多,故a错误;由题中现象信息知图装置发生类似铁吸氧腐蚀的反应,石墨极上氯气得电子生成cl-,故c错误;图中铁电极上氢离子得电子生成氢气,导致铁电极附近氢氧根离子浓度增大,ph升高,故d错误。4.(2013河南南阳模拟)如图所示,将铁棒和石墨棒插入1 l 1 moll-1食盐水中。下列说法正确的是(d)a.若电键k与n连接,铁被保护不会腐蚀b.若电键k与n连接,正极反应式是:4oh-4e-2h2o+o2c.若电键k与m连接,将石墨棒换成铜棒,可实现铁棒上镀铜d.若电键k与m连接,当两极共产生28 l(标准状况)气体时,生成了1 mol naoh解析:若电键k与n连接,则形成原电池,铁作负极,被腐蚀,a项错误;正极反应式是:o2+2h2o+4e-4oh-,b项错误;若电键k与m连接,则形成电解池,若要在铁棒上镀铜,将石墨棒换成铜棒,电解质溶液不能用食盐水,而应用铜盐溶液,c项错误;电解食盐水时,根据反应方程式:2nacl+2h2o2naoh+h2+cl2 可得1 mol氯化钠全部被电解时产生1 mol naoh和22.4 l h2、cl2混合气体,而现在产生的气体为28 l,表明电解完氯化钠后继续电解水,但生成氢氧化钠的物质的量不变,即生成了1 mol naoh,d项正确。5.下列叙述中,不正确的是(c)a.原电池是将化学能转化为电能的装置b.轮船底部镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀c.钢铁腐蚀的负极反应:fe-3e-fe3+d.电镀时,镀层金属作阳极,镀件作阴极解析:a选项是原电池的定义,正确;轮船底部镶嵌锌块,锌铁形成原电池,锌作负极,是牺牲阳极的阴极保护法,b项正确;钢铁被腐蚀时,铁作负极,fe-2e-fe2+,c选项错;d选项符合电镀的要求,正确。6.(2013四川南充统考)用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置图如图所示,下列说法中正确的是(c)a.燃料电池工作时,正极反应为:o2+2h2o+4e-4oh-b.a极是铁,b极是铜时,b极逐渐溶解,a极上有铜析出c.a极是粗铜,b极是纯铜时,a极逐渐溶解,b极上有铜析出d.a、b两极均是石墨时,在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的h2体积相等解析:氢氧燃料电池的电解质溶液呈酸性,故正极反应式为o2+4h+4e-2h2o,a项错误;b项中a极是阳极,b极是阴极,a极逐渐溶解,b极上有铜析出,故b项错误;c项中a极发生主要反应是:cu-2e-cu2+,b极发生反应:cu2+2e-cu,c项正确;d中a极发生反应:4oh-4e-o2+2h2o,电池中h2发生反应:h2-2e-2h+,由电子守恒关系可知,a极产生的气体与电池中消耗的h2体积不可能相等,d项错误。7.(2013山东枣庄模拟)用惰性电极电解nacl和cuso4混合液250 ml,经过一段时间后,两极均得到11.2 l气体(标准状况下),则下列有关描述中,正确的是(c)a.阳极发生的反应只有:4oh-4e-2h2o+o2 b.两极得到的气体均为混合气体c.若cu2+起始浓度为1 moll-1,则c(cl-)起始为 2 moll-1d.cu2+的起始物质的量应大于0.5 mol解析:阳极一开始是cl-放电,然后oh-放电,a错;根据放电顺序,在阴极,一开始cu2+放电,不产生气体,后来只有h+放电产生0.5 mol h2,b错;若cu2+起始浓度为1 moll-1,则阴极共通过1.5 mol e-,阳极生成11.2 l气体(标准状况下),转移1.5 mol e-,设氯气的物质的量为x,氧气的物质的量为y,则x+y=0.5 mol,2x+4y=1.5 mol,解得,x=y=0.25 mol,c对;根据极限思维,若阳极产生的0.5 mol气体全是氧气会转移2 mol e-,因有氯气产生,故转移的电子小于2 mol,阴极产生的氢气转移电子1 mol,故产生铜的过程中转移电子小于1 mol,故cu2+的起始物质的量应小于0.5 mol,d错。二、非选择题(共4小题,共58分)8.(2013浙江临海统考)(11分)电子工业常用30%的fecl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。某工程师为了从废液中回收铜,重新获得fecl3溶液,设计了下列实验步骤:写出一个能证明还原性fe比cu强的离子方程式: 。该反应在上图步骤中发生。请根据上述反应设计一个原电池,在方框中画出简易装置图(标出电极名称、电极材料、电解质溶液)。上述过程回收的铜是粗铜,为了获得更纯的铜必须进行电解精炼。写出电解精炼时阳极材料及主要的电极反应式 。解析:根据题干信息可知废液应为fecl3、cucl2、fecl2的混合溶液,加入的试剂a为fe,发生反应为:fe+2fe3+3fe2+、fe+cu2+cu+fe2+,经过滤后,滤渣是fe与cu的混合物,再加入过量的b(盐酸)发生反应:fe+2hclfecl2+h2,经过滤后滤液主要是fecl2溶液,将合并后的溶液中通入c(cl2),发生主要反应为:2fe2+cl22fe3+2cl-。fe+cu2+fe2+cu可以证明fe比cu还原性强,该反应在步骤中发生。将fe+cu2+fe2+cu设计成原电池,fe作负极,比fe不活泼的cu作正极即可,电解质溶液是含cu2+的溶液。电解精炼铜时,粗铜作阳极,精铜作阴极。答案:fe+cu2+fe2+cu粗铜,cu-2e-cu2+9.(2013重庆六区模拟)(14分)a、b、c三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:阳离子na+、k+、cu2+阴离子so42-、oh-如图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的a溶液、足量的b溶液、足量的c溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的ph与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题:(1) m为直流电源的极,b电极上发生的电极反应为。(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为。(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式: 。(4)要使丙烧杯中的c溶液恢复到原来的状态,需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量) 。解析:乙中c电极质量增加了16 g,说明c电极上有铜析出,所以c电极是阴极,则m是负极。常温下各烧杯中溶液的ph与电解时间t的关系如图2所示,甲溶液ph增大,所以甲中盛放的只能是碱,乙中ph降低且有铜生成,说明该溶液是硫酸铜溶液,丙中溶液的ph不变,说明电解的是水且溶液的浓度增大对其ph无影响,所以是强酸强碱盐。(1)m是负极,则b是阳极,阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气,所以电极反应式为4oh-4e-2h2o+o2。(2)e是阴极,e上氢离子得电子生成氢气,根据转移电子数相同cu64 gh222.4 l2e-2mol,生成16 g铜转移电子0.5 mol,所以生成氢气的体积标准状况下是5.6 l。 (3)电解硫酸铜溶液时析出铜和氧气,同时生成硫酸,电池反应式为 2cu2+2h2o2cu+4h+o2。(4)丙烧杯中电解的是水,根据转移电子守恒或关系式2h2o2h2+o24e-2cu知,电解4.5 g水,所以向丙烧杯中加4.5 g水即可。答案:(1)负4oh-4e-2h2o+o2(2)5.6 l(3) 2cu2+2h2o2cu+4h+o2(4)向丙烧杯中加4.5 g水10.(16分)(1)某小组为研究电化学原理,设计如图装置,下列叙述正确的是。a.若a和b为石墨,通电后a电极上发生的反应为cu2+2e-cub.若a和b为石墨,通电后滴入酚酞,a电极附近溶液呈红色c.若a为铜,b为铁,通电后cu2+向a电极移动d.若a为粗铜,b为纯铜,通电后b电极质量增加(2)电镀时,镀件与电源的极连接。化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜,应选用(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。某化学镀铜的反应速率随镀液ph变化如图所示。该镀铜过程中,镀液ph控制在12.5左右。据图中信息,给出使反应停止的方法: 。解析:(1)a、b为石墨,电解cuso4溶液,a电极是阳极,电极反应:4oh-4e-2h2o+o2,a选项错;由于a电极上oh-放电,造成h+浓度增大,溶液呈酸性,滴入酚酞,溶液不变色,b选项错;若a为铜,则a电极铜失电子而溶解,cu-2e-cu2+,b电极上cu2+2e-cu,所以cu2+向b极移动,c选项错;a为粗铜,逐渐溶解,b为纯铜,有铜析出而质量增加,d选项正确。(2)电镀时,镀件与电源的负极相连,溶液中的镀层金属离子得到电子在镀件上析出。化学镀的原理就是利用置换反应将镀层金属离子从溶液中置换出来,从铜盐中置换出铜通常选用fe等还原剂。由图可看出溶液ph低于9时,该化学镀的反应速率为0,因此可调节ph略小于9即可使反应停止。答案:(1)d(2)负还原剂调节溶液ph小于911.(2013浙江杭州联考)(17分)(1)甲醇可作为燃料电池的原料。以ch4和h2o为原料,通过下列反应来制备甲醇。:ch4 (g)+h2o(g)co(g)+3h2(g)h=+206.0 kjmol-1:co(g)+2h2(g)ch3oh(g)h=-129.0 kjmol-1ch4(g)与h2o(g)反应生成ch3oh (g)和h2(g)的热化学方程式为 。(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+作氧化剂把水中的甲醇氧化成co2而净化。实验室用如图装置实现上述过程:写出阳极电极反应式: 。写出除去甲醇的离子方程式: 。(3)写出以nahco3溶液为介质的al空气原电池的负极反应式: 。(4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图:电源的负极为(填“a”或“b”)。阳极室中发生的反应依次为 。电解结束后,阴极室溶液的ph与电解前相比将;若两极共收集到气体13.44 l(标准状况),则除去的尿素为g (忽略气体的溶解)。解析:(1):ch4(g)+h2o(g)co(g)+3h2(g)h=+206.0 kjmol-1:co(g)+2h2(g)ch3oh(g)h=-129.0 kjmol-1+得:ch4(g)+h2o(g)ch3oh(g)+h2(g)h=+77.0 kjmol-1(2)根据反应原理,通电后,将co2+氧化成co3+,然后以co3+作氧化剂把水中的甲醇氧化成co2而净化,则通电时co2+失电子,阳极的电极反应式为co2+-e-co3+。除去甲醇的离子方程式6co3+ch3oh+h2oco2+6co2+6h+。(3)al空气原电池铝作负极,失电子生成铝离子,和碳酸氢钠反应生成氢氧化铝和二氧化碳。负极:al-3e-+3hco3-al(oh)3+3co2。(4)由图可知产生cl2的电极为阳极,故a为正极,b为负极。阳极室发生的反应首先为2cl-2e-cl2。由产物co2、n2可知co(nh2)2在此室被氧化,cl2被还原,故反应为co (nh2)2+3cl2+h2oco2+n2+6hcl。阴极发生2h+2e-h2,同时阳极室hcl电离出的h+通过质子交换膜进入阴极室,从而使阴极室h+浓度保持不变,即ph与电解前相比