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选修4期末总复习（四）第四章 电化学基础电化学基础概念：电解是电解质在溶液里（或熔融状态下）受电流的作用在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程电解原理及应用电解池反应原理阳极：氧化反应阴极：还原反应外电路电流流向：从正极到负极内电路电子流向：负极阴极电解质阳极正极阴离子（阳极）放电顺序：S I Br Cl OH 含氧酸根阳离子（阴极）放电顺序：Ag+ Hg2+ Fe3+ Cu2+ 酸中H+ Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ 水中H+ Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ K+离子移动方向：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极与电源相连的两个电极电解质溶液（或熔融态的电解质）形成闭合回路形成条件装置特点：电能转化为化学能应用氯碱工业：电解饱和食盐水电镀：镀件金属作阴极，镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电解质液精炼铜：粗铜作阳极，纯铜作阴极电冶金：电解熔融NaCl、Al2O3制得金属Na、Al等金属的腐蚀与防护金属腐蚀危害：损失金属材料，损坏机械设备化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀金属防护改变金属内部结构在金属表面覆盖保护层电化学防护方法牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法原电池装置特点：化学能转化为电能形成条件两个活性不同的电极电解质溶液形成闭合回路（或在溶液中接触）能自发地发生氧化还原反应反应原理负极：氧化反应正极：还原反应电子流向：负极正极离子移动方向：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动化学电源：一次电池、二次电池、燃料电池 【题型1】原电池原理例1 科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为（ ）A. H2 + 2OH= 2H2O + 2eB. O2 + 4H+ + 4e= 2H2OC. H2 = 2H+ + 2eD. O2 + 2H2O + 4e= 4OH【题型2】化学电源例2 二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰软锰矿酸浸过量FeSO4H2SO4过滤滤液滤渣调pH至5.4氨水MnS加热至沸过滤高纯MnO2滤渣滤液过滤滤液滤渣A的流程如下： 某软锰矿的主要成分是MnO2，还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，请回答下列问题。沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Cu(OH)2Zn(OH)2CuSZnSMnSFeSpH5.23.29.710.46.78.0-0.422.577 （1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为_ _。 （2）滤渣A的主要成分为_。 （3）加入MnS的目的是除去_杂质。 （4）碱性锌锰干电池中，MnO2参与的电极反应方程式是_。 （5）从废旧碱性锌锰干电池中可以回收利用的物质有_（写出两种）。【题型3】电解原理例3 三氧化二镍（Ni2O3）可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl3溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解，电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是（ ）A. 可用铁作阳极材料B. 电解过程中阳极附近溶液的pH升高C. 阳极反应方程式为：2Cl2e= Cl2D. 1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1 mol电子【题型4】电解原理的应用例4 下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）A. 铜锌原电池中铜是正极，锌是负极B. 用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C. 在镀件上电镀时可用金属铜作阴极D. 电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极【题型5】元素推断与电解池和原电池的转换例5 X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。已知：X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物；Z可分别与Y、X形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。请回答： （1）Z2Y的化学式是_。 （2）Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是_。 （3）如右图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液，C（）、C（）为多孔石墨电极。接通S1后，C（）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时：C（）的电极名称是_（填“正极”或“负极”）；C（）的电极反应式是_。 （4）铜屑放入稀硫酸不发生反应，若在稀硫酸中加入X2Y2，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是_。【题型6】金属的电化学腐蚀与防护例6 钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe2+ + 4OH。以下说法正确的是（ ）A. 负极发生的反应为：Fe2e= Fe2+B. 正极发生的反应为：2H2O + O2 + 2e= 4OHC. 原电池是将电能转变为化学能的装置D. 钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 1.原电池发生的反应通常是放热反应，下列在理论上可设计成原电池的化学反应是（ ）A.C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) H 0B. Ba(OH)28H2O(s) + 2NH4Cl(s) = BaCl2(aq) + 2NH3H2O(l) + 8H2O(l) H 0C. CaC2(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(s) + C2H2(g) H 0D. CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) H 0 2.在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是（ ）A. Na、Ba、Mg、AlB. Na、K、Zn、FeC. Zn、Fe、Cu、AgD. Mg、Al、Zn、Fe 3.如图4.1所示的5个容器里盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（ ）CuFeFeFeSn铁 图4.1A. B. C. D. 4.用石墨作电极，下列离子的浓度相同时，在电解过程中最容易发生的电极反应是（ ）A. 4OH4e= 2H2O + O2B. S2e= SC. 2Cl2e= Cl2D. 2Br2e= Br2 5.如图4.2所示的是2004年批量生成的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子（H+）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为：2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O。下列说法正确的是（ ）A. 左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇B. 右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气C. 正极反应为：CH3OH + H2O6e= CO2 + 6H+图4.2D. 正极反应为：O2 + 2H2O + 4e= 4OH 6.元素周期表中有些元素有“隔类相似”现象（即对角线相似），如MgLi、SiB、BeAl等性质相似。现电解熔融氯化锂可得锂和氯气。若用已潮解的氯化锂加热蒸干并加强热到熔融，再用惰性电极电解，结果得到金属锂和一种无色无味气体，其主要理由是（ ）A. 电解出的锂与水反应放出H2B. 电解前氯化锂在加热时已发生水解，电解时放出H2C. 电解时产生的无色气体是氧气D. 电解时阳极放出的氯气与水作用会放出O2 7.某学生为完成2HCl + 2Ag = 2AgCl+ H2反应设计了如图4.3所示的四个实验，你认为可行的实Ag盐酸Ag验是（ ）Ag盐酸AgFe盐酸AgAg盐酸 A. B. C. D.图4.3 8.多粉尘的工厂如冶金、水泥等常将废气通过高压电的“电除尘器”，使粉尘基本除去，其主要原理是（ ）A. 发生电泳，使粉尘在电极极板上凝聚B. 高压电促使粉尘转化为气体C. 高压电使粉尘在空间形成沉淀而沉降D. 高压电因电场强烈有类似于过滤的作用 9.用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是（ ）A. 稀NaOH溶液B. HCl溶液C. 酸性MgSO4溶液D. 酸性AgNO3溶液10.将金属a放入b(NO3)2溶液中发生下列反应：a + b2+ = a2+ + b，则下列说法正确的是（ ）A. 常温下，a或b可与水发生反应B. a与b用导线连接插入稀H2SO4中，则形成原电池且b极上有H2放出 C. a与b用导线连接插入b(NO3)2中一定构成原电池D. 用惰性电极电解a(NO3)2与b(NO3)2的混合液，在阳极上先析出b11.关于原电池的叙述中，错误的是（ ）A. 构成原电池正极和负极的必须是两种不同的金属B. 原电池是将化学能转化为电能的装置C. 在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应D. 原电池放电时，电流的方向是从负极到正极12.按如图4.4所示的甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述不正O121234yxEFCu足量CuSO4C确的是（ ）A. E表示反应生成Cu的物质的量B. E表示反应消耗H2O的物质的量C. F表示反应生成O2的物质的量D. F表示反应生成H2SO4的物质的量乙甲13.下列操作对钢铁不能起保护作用的是（ ）图4.4A. 铁制品表面镀金 B. 铁闸门与直流电源正极相连C. 铁闸门水下部分镶上锌D. 钢铁中加入Ni、Cr组成合金14.用Pt作电极，电解串联电路中分装在甲、已两个烧杯中的200 mL 0.3 mol/L的NaCl溶液和300 mL 0.2 mol/L的AgNO3溶液，当电解产生0.56 L（标准状况）Cl2时停止电解，取出电极，将两烧杯溶液混合，混合液的pH为（设混合后溶液总体积为500 mL）（ ）A. 1.4B. 5.6C. 7D. 12.615.干电池的负极反应是Zn2e= Zn2+，现以干电池作电源电解33.4 g 34%的硝酸钾溶液，一段时间后，测得溶液中溶质的质量分数为37.8%，则干电池中消耗的锌的物质的量约为（ ）A. 0.3 molB. 0.05 molC. 0.2 molD. 0.1 mol16.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe2+ + 4OH。以下说法正确的是（ ）A. 负极发生的反应为Fe2e= Fe2+B. 正极发生的反应为2H2O + O2 + 2e= 4OHC. 原电池是将电能转变为化学能的装置D. 钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀17.对下列各溶液进行电解，通电一段时间后，溶液颜色不会发生显著改变的是（ ）A. 以石墨为电极，电解含甲基橙的0.1 mol/L硫酸溶液B. 以铜为电极，电解1 mol/L硫酸溶液C. 以石墨为电极，电解含酚酞的饱和食盐水D. 以石墨为电极，电解1 mol/L溴化钾溶液18.下列关于电解的说法中正确的是（ ）电解是把电能转变成化学能 电解是化学能转化成电能 电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解原理可实现 任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生A. B. C. D. 19.用惰性电极实现电解，下列说法中正确的是（ ）A. 电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B. 电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH减小C. 电解硫酸钠溶液，在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为1 : 2D. 电解氯化铜溶液，在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比我1 : 120.用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液。电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是（ ）A. AgNO3B. H2SO4C. NaOHD. NaCl放电21.镁及其化合物一般无毒（或低毒）、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为充电人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为：xMg + Mo3S4MgxMo3S4。在镁原电池放电时，下列说法错误的是（ ）A. Mo3S4发生氧化反应B. 正极反应为：Mo3S4 + 2xe= Mo3SC. Mg2+向正极迁移D. 负极反应为：xMg2xe= xMg2+22.冶炼金属常用以下几种方法：以C或CO、H2作还原剂还原，电解法，热分解法，铝热反应。现冶炼下列金属：Al、Mg、Cu、Hg、Mg，试标明适宜的冶炼方法。 Mg _；Cu _；Hg _；Mn _。23.今有Cu2+、Cl、Na+、SO、Zn2+五种离子两两组合分别组成的电解质溶液若干种，可选用铜电极、铂电极、锌电极进行电解。 （1）以_作阳极，电解_溶液时，溶液的pH明显升高，且溶液保持澄清。 （2）以_作阳极，电解_溶液时，溶液的pH明显下降。 （3）要使电解过程中溶液的浓度保持不变，应以铜为阳极，电解_溶液，或以_为阳极，电解_溶液。 （4）以铜为阳极，电解_或_溶液，均可得到氢氧化物沉淀。 （5）要使电解过程中溶质的组合和质量不变，而溶液浓度增大，又无浑浊，应以_为阳极，电解_溶液，化学方程式为_。 （6）要使电解过程中溶液浓度改变，而溶剂质量不变，应以铂电极为阳极，电解_溶液。24.熔融盐燃料电池具有高的发电频率，因而收到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 阳极反应式：2CO + 2CO= 4CO2 + 4e； 阴极反应式：_； 总电池反应式：_。25.已知在pH为45的环境中，Cu2+几乎不水解，而Fe3+几乎完全水解。某学生欲用电解纯净的CuSO4溶液的方法，并根据电极上析出的铜的质量以及电极上产生气体的体积来测定铜的相对原子质量，其实验流程如下：酸化的硫酸铜溶液（其中含少量硫酸铁）通直流电某电极增重m g另一电极上产生标准状况下气体V mL沉淀物滤 液搅拌、过滤加稍过量的黑色粉末A 试回答下列问题： （1）步骤中加入的A物质的化学式是_，加入A的作用是_。 （2）步骤中所用部分仪器如图4.5所示，则A、B分别接直流电源的_极和_极（填“正”或“负”）。 （3）电解开始后，在U形管内可观察到的现象是_，其电解反应的离子方程式是：_。 （4）下列实验操作属于必要的是_（填字母）。铜石墨CuSO4溶液 A. 称量电解前电极的质量 B. 电解后的电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗 C. 刮下电解后电极上的铜，并清洗、称量图4.5 D. 电极在烘干称重的操作中必须按“烘干称重再烘干再称重”进行两次 E. 在有空气存在的情况下，电极烘干必须采用低温烘干法 （5）铜的相对原子质量为_（用带有m、V的计算式表示）。26.如图4.6所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，试完成以下问题：图4.6 （1）电源A极的名称是_。 （2）甲装置中电解反应的总化学方程式是_。 （3）如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是_。 （4）欲用丙装置给铜镀银，G应该是_（填“铜”或“银”），电镀液的主要成分是_（填化学式）。 （5）装置丁中的现象是_，说明_。27.如下所示反应有直接进行的，也有在溶液中进行的，其中部分产物略去。ABDEFBXXX足量Y足量Y沉淀J+气体H 已知：A是固体单质；B、X、H为气体单质；D属于可溶于水的强电解质，一个D分子中含有18个电子。 （1）化学式：B _；F _。 （2）写出D的电子式：_，液态D能否导电？_（填“能”或“不能”）。 （3）据统计，地球上每年由于腐蚀和消耗的A约占其年产量的10%。A发生腐蚀的主要原因是（填写下面的选项序号）_。 a. 直接与氧气发生化学腐蚀 b. 通过原电池反应发生腐蚀 c. 因溶于水而消耗掉 若你的选项为a或c，请写出相应的化学方程式：_； 若你的选项为b，请写出负极的电极反应式：_。 （4）已知相同条件下H的密度约是空气密度的1.1倍，则中所涉及的反应的化学方程式为： _。28.如图4.7所示，其中B常温下为液体，D、E、F为常见的单质，F为金属单质。按要求填写下列空白：电解点燃GJECDEABFHMN图4.7 （1）单质D是_，单质E是_，单质F是_。（均填写化学式） （2）化合物B是_（填化学式）。 （3）写出A和B进行电解反应的化学方程式_。 （4）写出由N生成M的化学方程式_。29.在20时，氯化钠的溶解度为36 g，取一定量该温度下的饱和氯化钠溶液用惰性电极进行电解。当阳极产生气体为11.2 L（标准状况）时，氯化钠完全电解，所得溶液的密度为1.2 g/mL。试计算： （1）电解时所取饱和氯化钠溶液的质量。 （2）电解后溶液的物质的量浓度。 （3）要使溶液恢复原状态，需要加入多少克什么物质？30.向8 g二价金属的氧化物固体中加入稀H2SO4，使其恰好完全电解，已知所消耗的硫酸体积为100 mL，在所得溶液中插入铂电极进行电解，通电一段时间后，在一个电极上收集到224 mL（标准状况）氧气，在另一个电极上析出该金属1.28 g。 （1）根据计算确定金属氧化物的名称。 （2）计算通电后硫酸溶液的物质的量浓度（溶液体积按100 mL计算）。31.以石墨为电极，电解1 L硫酸铜和氯化钠的混合溶液。其中硫酸铜与氯化钠的物质的量之和为0.2 mol，硫酸铜的物质的量分数为x。 （1）若x = 0.5，当Cu2+在阴极恰好完全析出时，产生的气体是什么？其物质的量为多少？所得溶液的pH为多少？（电解前后溶液的体积不变，且不考虑产生气体的溶解） （2）电解一段时间后，阴极和阳极产生的气体的物质的量恰好相等，均为0.12 mol，试求此时x的值。32.以石墨为电极，在某温度下电解一定量密度为1.15 g/cm3的NaCl溶液，设NaCl恰好完全反应，且无其他