【三维设计】2020届高三化学二轮三轮总复习 重点突破专题二 第五讲 电化学 针对训练

第一部分 专题二 第五讲 电化学基础等级评价1(2020海南高考)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A电解时以精铜作阳极B电解时阴极发生氧化反应C粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu=Cu22eD电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥解析：电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，活泼性比铜弱的金属沉积在电解糟底部形成阳极泥答案：D2(2020东城模拟)下列有关电化学的示意图中正确的是()解析：选项A，Zn应为原电池负极，Cu为原电池正极选项B，蔗糖为非电解质，不能构成原电池选项C，粗铜应连接电源正极选项D，电解饱和NaCl溶液，Cl在阳极放电产生Cl2，溶液中的H在阴极获得电子而产生H2，正确答案：D3(2020莆田模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法，正确的是()A纯银器表面在空气中因发生电化学腐蚀渐渐变暗B当镀锌铁制品的镀层破损时，镀层不再对铁制品起保护作用C在空气与水面交接处的钢柱，比在水下部分的钢柱容易腐蚀D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀解析：纯银器在空气中主要发生化学腐蚀，A错；镀锌铁制品的镀层破损时容易发生电化学腐蚀，此时锌作为负极被腐蚀，而铁作为正极被保护，B错；在空气与水面交接处的钢柱比在水下部分的钢柱接触空气充分，因此容易腐蚀，C对；将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连，钢管作为阳极被腐蚀，D错答案：C4(2020江苏高考)右图是一种航天器能量储存系统原理示意图下列说法正确的是()A该系统中只存在3种形式的能量转化B装置Y中负极的电极反应式为：O22H2O4e=4OHC装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化解析：本题考查能量转换的知识，意在考查考生综合运用原电池、电解池原理的能力A项，该系统中存在太阳能与电能、电能与机械能、化学能与电能、电能与化学能等4种形式的能量转化关系，不正确；B项，装置Y是将化学能转化为电能的燃料电池装置，负极应该是H2发生氧化反应，故不正确；C项，装置X为电解水产生氢气和氧气，故正确；D项，装置X、Y形成的子系统可以实现物质的零排放，但不可能实现化学能与电能间的完全转化，能量总是有损失的，故不正确答案：C5(2020全国卷)下图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色(指示剂的pH变色范围：6.88.0，酸色红色，碱色黄色)回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是_(填编号)；A管溶液由红变黄B管溶液由红变黄A管溶液不变色B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式：_；(3)写出B管中发生反应的反应式：_；(4)检验a管中气体的方法是_；(5)检验b管中气体的方法是_；(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_.解析：根据图可以确定，A极为阴极，B极为阳极A极H放电，A极附近OH增加，溶液碱性增强，A极附近溶液变黄色，同时Mg2与OH结合生成Mg(OH)2沉淀；B极OH放电，使得溶液中H增加，B极附近溶液显酸性，溶液仍为红色电解后，将电解液倒入烧杯中，A极附近生成的Mg(OH)2与B极附近生成的H2SO4反应，生成MgSO4，即沉淀溶解，溶液呈红色根据上述分析，a中收集的是氢气，b中收集的是O2.答案：(1)(2)2H2e=H2(写2H2O2e=2OHH2同样给分)，Mg22OH=Mg(OH)2(3)4OH4e=2H2OO2(写2H2O4e=4HO2同样给分)(4)用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰(5)用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)发展等级评价(限时45分钟，满分100分)一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是()A2H2e=H2BFe2e=Fe2C2H2OO24e=4OHD4OH4e=2H2OO2解析：钢铁是铁碳合金，形成原电池时，负极发生氧化反应，其电极反应为Fe2e=Fe2.答案：B2下列叙述不正确的是()A电解饱和食盐水时，用铁作阳极，Cl发生氧化反应B电解法精炼铜时，纯铜作阴极，Cu2发生还原反应C电镀铜时，金属铜作阳极，电镀液可用硫酸铜溶液D铜锌原电池中，锌作负极，电子从锌极流向铜极解析：用Fe作阳极电解饱和食盐水时，阳极反应式为：Fe2e=Fe2，而溶液中Cl不再发生氧化反应答案：A3将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 ()A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的pH均增大D产生气泡的速度甲比乙慢解析：甲装置构成原电池，锌片为负极，铜片为正极，溶液中的H在铜片上获得电子产生成H2，乙装置中，溶液中的H直接与Zn反应而产生H2.两装置溶液中的c(H)浓度降低，pH增大由于甲装置中Cu、Zn、稀H2SO4构成原电池，加快了电子转移速率，产生H2的速率比乙快答案：C4(2020安徽高考)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构如图，电池总反应可表示为：2H2O2=2H2O，下列有关说法正确的是()A电子通过外电路从b极流向a极Bb极上的电极反应式为：O22H2O4e=4OHC每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2DH由a极通过固体酸电解质传递到b极解析：该原电池的化学原理是H2被氧化，在负极(a极)发生反应：H22e=2H，H由a极转移到b极，D项正确；O2发生还原反应，在正极(b极)发生反应：O24H4e=2H2O，则电子从a极流向b极，A、B两项不正确；C项因未指明气体所处的温度和压强，不正确答案：D5用铂作电极电解下列溶液时，在阳极上有气体析出，且溶液的pH下降的是()AKNO3 BCuSO4CNaOH DHCl解析：由阴阳离子的放电顺序可知电解KNO3、NaOH溶液的实质都是电解水，电解质溶液的浓度均增大，KNO3溶液pH不变，NaOH溶液的pH增大；电解HCl溶液，阴极反应2H2e=H2，阳极反应2Cl2e=Cl2，电解的是HCl，电解质溶液的浓度降低，pH增大；电解CuSO4溶液，阴极反应2Cu24e=2Cu，阳极反应4OH4e=O22H2O，电池反应是：2CuSO42H2O电解,2Cu2H2SO4O2，pH下降答案：B6如右图所示，a、b两电极材料分别为铁丝和铜丝则以下说法不正确的是()A该装置可以构成原电池，也可以构成电解池Ba电极可能发生反应：Cu22e=CuCb电极质量可能增加D该过程可能有大量气体产生解析：该装置若用导线直接相连，则构成原电池，若与电源相连，则构成电解池，A正确；当a电极作电解池的阴极时，其电极反应为Cu22e=Cu，B正确；当b电极作原电池的正极时，电极反应为Cu22e=Cu，C正确答案：D7右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极则下列有关的判断正确的是()Aa为负极、b为正极Ba为阳极、b为阴极C电解过程中，d电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变解析：电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为电源的负极，与电源正极相连的c为阳极，与电源负极相连的d为阴极在电解过程中，因Cu2是阳离子，移向阴极(d)，在阴极放电析出Cu，所以d电极质量增加；Cl是阴离子，移向阳极(c)，在阳极放电生成Cl2，会导致溶液中Cl浓度降低答案：C8(2020湘潭模拟)根据如图所示的装置(甲中电极均为惰性电极)，判断下列叙述中正确的是()A利用该反应可持续生产硫酸铜，直至硫酸耗尽B甲中b电极的电极反应为：4OH4e=2H2OO2C通电初期乙中的总反应为：CuH2SO4CuSO4H2D反应过程中甲、乙中溶液的pH都逐渐减小解析：电解初期，乙中阳极铜失去电子变成Cu2进入溶液中，阴极H得到电子变成氢气，C项对；但当Cu2增大到一定程度时，乙中Cu2放电而不是H放电，A项错；b电极上是氧气得到电子变成OH，B项错；电解进行到一定程度时，乙中Cu2浓度保持不变，pH不变，D项错答案：C9(2020海淀模拟)高功率Ni/MH(M表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车总反应方程式如下：Ni(OH)2MNiOOHMH，下列叙述正确的是()A放电时正极附近溶液的碱性增强B放电时负极反应为：MH2Oe=MHOHC充电时阳极反应为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHD放电时每转移1 mol电子，正极有1 mol NiOOH被氧化解析：放电时正极反应为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，正极附近c(OH)增大，溶液碱性增强，A对；放电时负极反应为MHOHe=MH2O，B错；充电时阳极反应为Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O，C错；放电时正极发生还原反应，放电时每转移1 mol电子，正极上有1 mol NiOOH被还原，D错答案：A10如图电解池中装有硫酸铜溶液，选用不同材料的电极进行电解下列说法正确的是()序号电极材料通电后的变化阴极阳极A石墨石墨阴极质量增加，溶液的pH增大B铜铜阳极质量减小，阴极质量增加C铁铁两极的质量不发生变化D铂铁阴极质量增加，溶液的pH恒定不变解析：A项，阳极反应式为4OH4e=O22H2O，溶液中有H2SO4生成，pH减小，阴极反应式为Cu22e=Cu，阴极质量增加；B项，构成电镀装置，阳极反应式为Cu2e=Cu2，阴极反应式为Cu22e=Cu，阳极质量减小，阴极质量增加；C项，阳极反应式为Fe2e=Fe2，阴极反应式为Cu22e=Cu，阳极质量减小，阴极质量增加；D项，阳极反应式为Fe2e=Fe2，阴极反应式为Cu22e=Cu，阴极质量增加，由于Fe2和Cu2水解能力有差异，因此溶液pH变化无法确定答案：B二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11(8分)(2020潍坊模拟)钢铁生锈现象随处可见，钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：(1)写出石墨电极的电极反应式_.(2)将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图中虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动的方向(3)写出修改后石墨电极的电极反应式_解析：(1)钢铁的吸氧腐蚀中石墨作正极，电极反应式为：2H2OO24e=4OH.(2)利用外加电源的阴极保护法，将钢铁与直流电源的负极相连接，可以保护钢铁不被腐蚀(3)修改后的装置为电解池，石墨电极作阳极，Cl放电，电极反应式为：2Cl2e=Cl2.答案：(1)2H2OO24e=4OH(2)(3)2Cl2e=Cl212(12分)在25时，用石墨电极电解2.0 L 2.5 mol/L CuSO4溶液，如有0.20 mol电子发生转移，试回答下列问题：(1)阴极发生_反应，电极反应为_.(2)阳极发生_反应，电极反应为_.(3)电解后得到的Cu的质量是_，得到O2的体积(标准状况)是_，溶液的pH是_(4)如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差_，电解液的pH_(填“变小”“变大”或“不变”)解析：用惰性电极电解CuSO4溶液时，阴极：2Cu24e=2Cu，阳极：4OH4e=O22H2O，总反应：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4.转移0.20 mol电子时，得到0.10 mol Cu,0.05 mol O2，溶液中的c(H)0.10 mol/L，所以溶液的pH为1.如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，为电镀池，阳极损失0.10 mol Cu，阴极得到0.10 mol Cu，两极质量相差12.8 g，溶液的pH不变答案：(1)还原2Cu24e=2Cu(2)氧化4OH4e=2H2OO2(3)6.4 g1.12 L1(4)12.8 g不变13(12分)(2020山东高考)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命(1)以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_aNH3bCO2cNaOHdHNO3以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_(3)利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_解析：(1)题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝和碱反应才符合条件，故碱洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O32OH=2AlOH2O、2Al2OH2H2O=2AlO3H2.碱洗后溶液中含有大量AlO，故最好通入CO2气体使AlO转化为Al(OH)3沉淀以回收铝活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极反应式为2Al3H2O=Al2O36H6e.加入NaHCO3溶液后，Al3与HCO发生水解相互促进反应，离子方程式可表示为Al33HCO=Al(OH)33CO2.(2)电镀时若用石墨作阳极，则电解过程中电解液中Cu2浓度不断减小，导致铁表面不能镀上均匀的铜(3)若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此时开关K应置于N处若X为Zn，K置于M处，其保护原理称为牺牲阳极的阴极保护法答案：(1)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(或：2Al2OH2H2O=2AlO3H2)b2Al3H2O=Al2O36H6eHCO与H反应使H的浓度减小，产生Al(OH)3沉淀(2)补充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法(或：牺牲阳极保护法)14(18分)(2020四川高考)碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示请回答下列问题：(1)碘是_(填颜色)固体物质，实验室常用_方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘(2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I26KOH=5KIKIO33H2O，将该溶液加入阳极区另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却电解时，阳极上发生反应的电极反应式为_；阴极上观察到的实验现象是_(3)电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I.请设计一个检验电解液中是否有I的实验方案，并按要求填写下表要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选试剂：淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸.实验方法实验现象及结论(4)电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：阳极电解液碘酸钾晶体步骤的操作名称是_，步骤的操作名称是_步骤洗涤晶体的目的是_解析：(1)卤素单质的颜色随着相对分子质量的增加而变深，单质碘为紫黑色，具有加热易升华的性质(2)电解时，阳极发生氧化反应，I失去电子被氧化；阴极发生还原反应，H得电子生成氢气(3)阳极电解产物中含有IO，该离子与I在酸性条件下可以发生氧化还原反应生成单质碘，可用淀粉溶液检验生成的单质碘(4)溶液经蒸发浓缩，冷却后析出晶体，然后过滤得目标产物KIO3，洗涤其表面的杂质，干燥后即得较为纯净的KIO3.答案：(1)紫黑色升华(2)2I2e=I2(或I6OH6e=IO3H2O)有气泡产生(3)实验方法实验现象及结论取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉溶液，观察是否变蓝如果不变蓝，说明无I.(如果变蓝，说明有I)(4)冷却结晶干燥洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质1能够实现反应Cu2H2O=Cu(OH)2H2的是()A铜银合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀B用铜片作阴极、石墨作阳极，电解饱和氯化钠溶液C用铜片作阳极、石墨作阴极，电解饱和氯化钠溶液D铜片作原电池的负极，石墨作原电池的正极，氯化钠溶液作电解质溶液解析：Cu在金属活动性顺序中排在H的后面，故题设中的反应只能在电解池中发生由于Cu被氧化，故Cu片作阳极，产物中有Cu(OH)2，则电解质溶液为中性或碱性溶液答案：C2(2020济南模拟)镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd(OH)22Ni(OH)2Cd2NiOOH2H2O.有关该电池的说法中，不正确的是()A放电时，电解质溶液中的OH向负极移动B充电过程是电能转化为化学能的过程C放电时，负极附近溶液的碱性不变D充电时阴极反应为：Cd(OH)22e=Cd2OH解析：该电池放电时是原电池，电解质溶液中的OH向负极移动，与Cd2反应生成Cd(OH)2，负极附近溶液的碱性减弱该电池充电时是电解池，是电能转化为化学能的过程，阴极Cd(OH)2发生还原反应生成Cd.答案：C3(2020潍坊模拟)某同学按如图所示的装置进行实验A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水当K闭合时，SO从右向左通过交换膜移向A极下列分析正确的是 ()A溶液中c(A2)减小BB极的电极反应：B2e=B2CY电极上有H2产生，发生还原反应D反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀解析：根据SO从右向左通过交换膜移向A极，则A极为负极，故A极的电极反应为A2e=A2，溶液中c(A2)增大，A错；B极为正极，发生得电子的还原反应，B错；Y电极为阳极，为Cl放电，发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，有Cl2产生，C错；右边U形管中最初为电解AlCl3溶液，X电极为H放电，c(H)减小，c(OH)增大，且Al3移向X极，因此会产生Al(OH)3白色胶状沉淀，D对答案：D4(2020福建高考)铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研读下图，下列判断不正确的是()AK闭合时，d电极反应式：PbSO42H2O2e=PbO24HSOB当电路中转移0.2 mol电子时，中消耗的H2SO4为0.2 molCK闭合时，中SO向c电极迁移DK闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极解析：根据图示，为原电池，a为正极，b为负极，为电解池，c为阴极，d为阳极K闭合时，d为阳极，发生氧化反应：PbSO42e2H2O=PbO24HSO，A项正确，根据铅蓄电池的总反应知该反应中转移电子数为2e，则电路中转移0.2 mol电子时，中消耗0.2 mol H2SO4，B项正确；K闭合时，中SO向阳极(d极)迁移，C项错误；K闭合一段时间后，c电极析出Pb，d电极析出PbO2，电解质溶液为H2SO4，此时可以形成铅蓄电池，d电极作正极，D项正确答案：C5(2020全国卷)下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4的浓度为10.47%，乙中c电极质量增加据此回答问题：电源的N端为_极；电极b上发生的电极反应为_；列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：_；电极c的质量变化是_g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液_；乙溶液_；丙溶液_；(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？_解析：(1)用石墨电极电解乙装置中的CuSO4溶液时，c电极质量增加，说明该电极上Cu2获得电子生成单质铜，即c电极为电解池的阴极进一步推断：a为阴极，b为阳极，d为阳极，e为阴极，f为阳极，N为电源的正极，电极b上发生的电极反应为4OH4e=2H2OO2装置丙中实际上电解水，设电解后溶液的总质量为m.则100%10.47%，m95.5 (g)电解水的质量为100 g95.5 g4.5 gn(H2O)0.25 mol线路中转移电子的物质的量为0.25 mol20.5 mol由b电极上的电极反应式可知产生O2的体积为V(O2)0.5 mol22.4 L/mol2.8 Lc电极上析出铜的质量为：05 mol64 g/mol16 g.答案：(1