（新课标）高考化学二轮复习 必考部分 专题二 化学基本理论 第5讲 电化学原理素能演练（含解析）.doc

第5讲电化学原理一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分,每小题只有一个选项符合题意)1.下图是一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池(ddfc)。电池总反应为:ch3och3+3o22co2+3h2o,下列说法不正确的是()a.a极为电池的负极b.电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极c.电池正极的电极反应为:4h+o2+4e-2h2od.电池工作时,1 mol二甲醚被氧化时就有6 mol电子转移解析:燃料电池中,通入燃料二甲醚的电极a是负极,故a正确。电池工作时电流由正极b沿导线到负极a,故b正确。燃料电池中,通入氧气的电极是正极,在酸性环境下的电极反应为:4h+o2+4e-2h2o,故c正确。根据电池反应ch3och3+3o22co2+3h2o可知,1 mol二甲醚被氧化时就有3 mol o2参与反应,转移电子12 mol,故d错误。答案:d2.用惰性电极电解硫酸铜溶液,整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态,可向溶液中加入()a.0.1 mol cuob.0.1 mol cuco3c.0.1 mol cu(oh)2d.0.05 mol cu2(oh)2co3解析:用惰性电极电解硫酸铜溶液时,先发生反应2cuso4+2h2o2cu+o2+2h2so4,当铜离子完全析出时,发生反应2h2o2h2+o2,根据图像得知,转移电子0.2 mol时只有氧气生成,发生反应2cuso4+2h2o2cu+o2+2h2so4,实际上相当于析出了氧化铜,根据氧化铜和转移电子之间的关系式得:n(cu)=n(e-)=0.1 mol,所以相当于析出0.1 mol cuo;继续电解发生的反应为2h2o2h2+o2,实际上是电解水,根据水和转移电子之间的关系式得:n(h2o)=2n(o2)=2=0.05 mol,所以电解水的物质的量是0.05 mol。根据“析出什么加入什么”的原则得知,要使溶液恢复原状,应该加入0.1 mol氧化铜和0.05 mol水。最后依据原子守恒验证各选项。答案:d3.下列有关电化学装置的说法正确的是()a.利用图a装置处理银器表面的黑斑ag2s,银器表面发生的反应为ag2s+2e-2ag+s2-b.图b电解一段时间,铜电极溶解,石墨电极上有亮红色物质析出c.图c中的x极若为负极,则该装置可实现粗铜的精炼d.图d中若m是海水,该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀解析:形成原电池反应,al为负极,被氧化,ag2s为正极被还原,正极方程式为ag2s+2e-2ag+s2-,故a正确。铜为阴极,发生还原反应,不能溶解,石墨电极上生成氧气,故b错误。图c中的x极若为负极,粗铜为阴极,不能进行粗铜的精炼,而电解精炼时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,故c错误。该装置有外接电源,属于“有外加电源的阴极保护法”,故d错误。答案:a4.如图是一套电化学装置,对其有关说法错误的是()a.装置a是原电池,装置b是电解池b.反应一段时间后,装置b中溶液ph增大c.a口若消耗1 mol ch4,d口可产生4 mol气体d.a口通入c2h6时的电极反应为c2h6-14e-+18oh-2c+12h2o解析:由装置图可知a消耗气体,应为燃料电池装置,则b生成气体,为电解池装置,故a正确。电解硫酸溶液时,阳极发生氧化反应生成氧气,阴极发生还原反应生成氢气,实质为电解水,硫酸浓度增大,ph减小,故b错误。由元素化合价可知,a极若消耗1 mol ch4,应生成碳酸钾,则失去电子8 mol,a极为原电池的负极,则d极为电解池的阴极,转移8 mol e-时应生成h2 4 mol,故c正确。a口通入c2h6时,乙烷被氧化生成碳酸钾,电极反应为c2h6-14e-+18oh-2c+12h2o,故d正确。答案:b5.工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。下列说法中正确的是()a.该电解槽的阳极反应式是4oh-2e-2h2o+o2b.通电开始后,阴极附近溶液ph会减小c.除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口a导出d.用氯化钾制备氢氧化钾也可采用这种离子交换膜电解法解析:电解除杂过程相当于电解水,阳极反应式为:4oh-4e-2h2o+o2,故a错误。电解时,阴极电极反应式为:4h+4e-2h2,氢离子浓度减小,溶液的ph增大,故b错误。在b电极附近产生氢氧根离子,钾离子向b电极移动,所以除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口b导出,故c错误。用氯化钾制备氢氧化钾时,阴极上氢离子放电,阳极上氯离子放电,阴极附近产生氢氧化钾,所以也可采用这种离子交换膜电解法,故d正确。答案:d6.下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是()a.图1中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重b.图2中,滴加少量k3fe(cn)6溶液,没有蓝色沉淀出现c.图3中,燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生化学腐蚀d.图4中,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正极解析:铁的吸氧腐蚀中,氧气的浓度越大,海水表面的铁棒腐蚀越严重,故a错误。该装置构成原电池,铁作负极,负极上发生的电极反应式为:fe-2e-fe2+,铁氰化钾和亚铁离子反应生成蓝色沉淀,故b错误。温度越高,铁越容易被氧化,所以铁越容易生锈,故c正确。用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁作负极而易被腐蚀,铁作正极被保护,故d错误。答案:c7.(2014豫南五市一模)我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为循环利用人体呼出的co2并提供氧气,我国科学家设计出一种装置(如图所示),实现“太阳能电能化学能”转化,总反应为:2co22co+o2。下列有关说法正确的是()a.该装置属于原电池b.人体呼出的水蒸气参与y极反应:co2+h2o+2e-co+2oh-c.反应完毕,该太阳能装置中的电解质溶液碱性增强d.x极反应式:o2+2h2o+4e-4oh-解析:由于该装置实现的是“太阳能电能化学能”转化,所以不属于原电池,故a错误。根据总反应为2co22co+o2,在y极上co2得电子,在有水存在下生成co,y为阴极,故b正确。根据题意,x极(阳极)发生的反应为4oh-4e-2h2o+o2,阳极上消耗的oh-的量和阴极上生成的oh-的量相等,两极上消耗和生成的水的量也相等,但人体呼出的水蒸气参与了反应,装置中的电解质溶液因被稀释而碱性减弱,故c错误。x极反应式为4oh-4e-2h2o+o2,故d错误。答案:b二、非选择题(本题包括4小题,共58分)8.(14分)某化学活动小组利用如下装置对原电池进行研究,请回答下列问题(其中盐桥为含有kcl溶液的琼脂)。(1)在甲图装置中,当电流计指针发生偏转时,盐桥中的离子移动方向为:k+移向烧杯,cl-移向烧杯(填“a”或“b”),装置中电子转移的方向为。(2)如果将盐桥换成cu导线(如乙图),该小组同学发现电流表指针仍然发生偏转,则c中可以构成池,d中可以构成池。(3)对乙图产生电流的原因猜想如下:猜想一:znso4溶液水解显酸性,如该观点正确,则c中铜导线上的电极反应式为。猜想二:znso4溶液酸性很弱,由于溶解了空气中的氧气而产生电流,如该观点正确,此时c中铜导线上的电极反应式为。若猜想二正确,则可利用此原理设计电池为在偏远的海岛工作的灯塔供电,其装置以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,试写出该电池工作时总反应的化学方程式。解析:(1)在甲图装置中,当电流计指针发生偏转时,形成原电池,锌为活泼金属,失去电子被氧化,铜为原电池正极,正极上得电子被还原,原电池中,电子由负极经外电路流向正极,电解质溶液中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。(2)如果将盐桥换成cu导线(如乙图),该小组同学发现电流表指针仍然发生偏转,则c中可以构成原电池,锌为活泼金属,失去电子被氧化,铜为原电池正极,正极上得电子被还原,左侧c相当于原电池,右侧d为电解池或电镀池。(3)znso4溶液水解显酸性,cu为正极,发生还原反应,电极反应为2h+2e-h2。znso4溶液酸性很弱,由于溶解了空气中的氧气而产生电流,则正极发生还原反应,氧气在正极上得电子而被还原,电极反应为o2+4e-+2h2o4oh-。以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,al为负极,发生氧化反应,电极反应为al-3e-+3oh-al(oh)3,正极反应为o2+4e-+2h2o4oh-,该电池工作时的总反应为4al+3o2+6h2o4al(oh)3。答案:(1)ba由负极(zn)沿导线移向正极(cu)(2)原电电解/电镀(3)2h+2e-h2o2+4e-+2h2o4oh-4al+3o2+6h2o4al(oh)39.(16分)氧化还原反应与电化学及金属的防护知识密切相关。请回答下列问题:(1)依据反应:2ag+(aq)+cucu2+(aq)+2ag设计的原电池如图甲所示。则电解质溶液y是,x的电极反应式为,盐桥中cl-移向溶液。若将盐桥换成铜丝,则x的电极名称是。(2)利用如图乙的装置可以模拟铁的电化学防护,若z为碳棒,为延缓铁腐蚀,k应置于处,总反应的离子方程式为;若z为锌,开关k置于m处,该电化学防护法称为。(3)以koh溶液为电解质溶液的甲醇燃料电池,充一次电可连续使用一个月,其总反应式为:2ch3oh+3o2+4koh2k2co3+6h2o,则甲醇燃料电池放电时,负极反应式为;充电时,燃料电池的正极应接直流电源的极,电极反应式为。解析:(1)y为硝酸银溶液,x电极为负极,负极上电极反应式为cu-2e-cu2+,盐桥中氯离子向硫酸铜溶液移动;若将盐桥换成铜丝,则右边装置为原电池,左边装置为电解池,右边装置中,铜易失电子作负极,银作正极,则x电极为阳极。(2)若z为碳棒,为延缓铁腐蚀,铁比碳活泼,所以要采用外加电流的阴极保护法,所以为延缓铁腐蚀,k应置于n处;负极上铁失电子生成亚铁离子,正极上氧气得电子发生还原反应,所以电池反应式为2fe+2h2o+o22fe(oh)2;若z为锌,开关k置于m处,该方法为牺牲阳极的阴极保护法。(3)燃料电池中,负极上燃料失电子发生氧化反应,电极反应式为ch3oh-6e-+8oh-c+6h2o;充电时,燃料电池的正极应该接直流电源正极,阳极上失电子发生氧化反应,电极反应式为4oh-4e-2h2o+o2。答案:(1)硝酸银溶液cu-2e-cu2+硫酸铜阳极(2)n2fe+2h2o+o22fe(oh)2牺牲阳极的阴极保护法(3)ch3oh-6e-+8oh-c+6h2o正4oh-4e-2h2o+o210.(2014海南化学,16)(12分)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质liclo4溶于混合有机溶剂中,li+通过电解质迁移入mno2晶格中,生成limno2。回答下列问题:(1)外电路的电流方向是由极流向极。(填字母)(2)电池正极反应式为。(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?(填“是”或“否”),原因是。(4)mno2可与koh和kclo3在高温下反应,生成k2mno4,反应的化学方程式为。k2mno4在酸性溶液中歧化,生成kmno4和mno2的物质的量之比为。解析:(1)外电路的电流方向是由正极b流向负极a。(2)在电池正极b上发生的电极反应式为mno2+e-+li+limno2。(3)由于负极材料li是活泼的金属,能够与水发生反应,所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。(4)根据题意结合原子守恒、电子守恒可得化学方程式:3mno2+kclo3+6koh3k2mno4+kcl+3h2o。k2mno4在酸性溶液中歧化,生成kmno4和mno2,根据化合价升降总数等于电子转移的数目可知:每转移2 mol的电子,产生1 mol mno2、2 mol kmno4,所以生成kmno4和mno2的物质的量之比为21。答案:(1)ba(2)mno2+e-+lilimno2(3)否电极li是活泼金属,能与水反应(4)3mno2+kclo3+6koh3k2mno4+kcl+3h2o2111.(2014课标全国,27)(16分)次磷酸(h3po2)是一种精细磷化工产品,具有较强还原性。回答下列问题:(1)h3po2是一元中强酸,写出其电离方程式。(2)h3po2及nah2po2均可将溶液中的ag+还原为银,从而可用于化学镀银。h3po2中,p元素的化合价为。利用h3po2进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为41,则氧化产物为(填化学式)。nah2po2为(填“正盐”或“酸式盐”),其溶液显(填“弱酸性”“中性”或“弱碱性”)。(3)h3po2的工业制法是:将白磷(p4)与ba(oh)2溶液反应生成ph3气体和ba(h2po2)2,后者再与h2so4反应,写出白磷与ba(oh)2溶液反应的化学方程式。(4)h3po2也可用电渗析法制备,“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)