2021届高考化学二轮复习电化学作业

电化学

1.用电化学法制备LiOH的实验装置如图，采用惰性电极,a口导入LiCl溶液,b口导入LiOH溶

液，下列叙述正确的是（）

rT

a阳离子交换膜b

A.通电后阳极区溶液pH增大

B.阴极区的电极反应式为4OH-4e=O2t+2H2O

C.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的Cb生成

D.通电后Li卡通过交换膜向阴极区迁移,LiOH浓溶液从d口导出

2.微生物燃料电池可净化废水，同时还能获得能源或有价值的化学产品，图1为其工作原理，图

2为废水中Cr2。；浓度与去除率的关系。下列说法正确的是（）

却

0o

8o

6o

4o

2O

o1—■—■——*—■———

012345

50淞度/mgU

图2

A.M为电池正极,CH3coOH被还原

B.外电路转移4mol电子时,M极产生22.4LCO2

C.反应一段时间后,N极附近的溶液pH下降

DC。。；浓度较大时，可能会造成还原菌失活

3.一些净水器推销商在推销其产品时，进行所谓的“电解水法”实验，将纯净水与自来水进行对

比。当电解装置插入纯净水和自来水中通电数分钟后，纯净水颜色无变化或略显黄色，而自来

水却冒出气泡并生成灰绿色或红棕色的沉淀。根据上述现象，下列选项说法正确的是（）

直流稳压器

A.通电时，铝片作阳极，铁片作阴极

B.生成的气泡、红棕色或灰绿色的沉淀都是电解的直接或间接产物

C.通过对比，确实能说明自来水中含有大量对人体有毒有害的物质

D.铁片的电极反应:02+2丛0+4a——4OH-

4.中国科学家研究出对环境污染小、便于铝回收的海水电池，其工作原理示意图如下:

下列说法正确的是（）

+

A.电极I为阴极，其反应为O2+4H+4e-2H2O

B.聚丙烯半透膜允许阳离子从右往左通过

C.如果电极II为活性镁铝合金，则负极区会逸出大量气体

D.当负极质量减少5.4g时，正极消耗3.36L气体

5.电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。

当通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWCh,器件呈现蓝色，对于该变化过程,下列叙

述错误的是（）

Ao固体电解质，只

-8一允许Ag+通过

•电致变色层（WCh）

■tf透明导电层

t—.

A.Ag为阳极

B.Ag+由银电极向变色层迁移

C.W元素的化合价升高

D.总反应为:WO3+xAg—AgxWC）3

6.在《科学》中的一篇论文中，圣安德鲁斯的化学家描绘出了一种使用DMSO（二甲基亚碉）

作为电解液,并用多孔的黄金作为电极的锂-空气电池的实验模型，这种实验电池在充放电100

次以后，其电池容量仍能保持最初的95%o该电池放电时在多孔的黄金上氧分子与锂离子反

应，形成过氧化锂,其装置图如图所示。下列有关叙述正确的是（）

-•—•—

■PaSB

III

金属锂把罟，多孔的黄金

立牌任（二甲亚根）

电解液

A.多孔的黄金作为正极，负极的电极反应式为Li-e——Li+

B.DMSO电解液能传递Li卡和电子，但不能换成水溶液

C.该电池放电时每消耗2mol空气，转移4mol电子

D.给该锂-空气电池充电时,金属锂接直流电源正极

7.一种三电极电解水制氢的装置如图，三电极为催化电极a、催化电极b和Ni（OH）2电极。通

过控制开关连接Ki或K2,可交替得到H2和02。下列说法错误的是（）

H

2T电源I°I°|电源卜

催

催

化

NiOOH化

电

电

极

极

b

Ni(OH)2

碱性电解液

A.制。2时,电子由Ni（OH）2电极通过外电路流向催化电极b

B.制用时,阳极的电极反应式为Ni（OH）2+OH--e'—NiOOH+H2O

C.催化电极b上,OH发生氧化反应生成02

D.该装置可在无隔膜的条件下制备高纯氢气

8.最近一个科学研究小组创建了一种通过连续电解将能量储存为化学能的装置。在氧化轨基

质的阳极和二氧化钛涂覆的钛阴极之间是可通过H+的固体聚合物电解质。其结构如图所示,

则下列说法错误的是（）

A.电源的b极为正极

B.在能量转换过程中,固体电解质中H+由阳极向阴极移动

C.阴极电极反应式为OX+4H++4e-—GC+H2。

D.为增强阳极电解液导电性，可在水中添加适量盐酸或NaCl

9.(1)以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池,其放电工作原理如图所示。

-----------------@-------------------

/“♦

[MgCl]2+

＜，♦Fe[Fe(CN)6]22

，.NazFeFe(CN

离

子

换

交

膜

含Na卡的有机电解质

①放电时，正极反应为o

②充电时,Na+通过交换膜从_______室移向________室(填“左''或"右”)。

③放电时,外电路中通过0.2mol电子时，负极质量变化为go

(2)现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚

)，其原理如图所示。

①b为电池的极，发生_____反应。

②a极的电极反应式为-

③当外电路中有0.2mol0转移时,a极区增加的H+的个数为

10.化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的NazFeO’,同时获得氢

电解2

气:Fe+2H2O+2OH-Fe04+3比丁,工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫

红色Fe。：，镁电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。

q

已知:Na2FeC)4只在强碱性条件下稳定，易被外还原。

L

C

E

AM

ON

之

CS

2

'N14

D图16c(NaOH)/molL-'

。2

(1)电解一段时间后,c(OH)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。

(2)电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出，其原因:o

(3)c(Na2FeC)4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeC)4)低于

最高值的原因:o

O

Fe

11.环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2,结构简式为Q],后者广泛应用于航天、化工等

领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示,其中电解液为溶解有澳化钠(电解质)和环戊二烯

的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。

该电解池的阳极为,

总反应为o

电解制备需要在无水条件下进行,原因为o

12.按要求回答下列问题

(1)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应:H2s+。2—

H2O2+S|O

①装置中H+向池迁移。

②乙池溶液中发生反应的离子方程式:O

(2)SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。

(NH4)2SO4

稀溶液

如上方图示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸锈，从而实现废气的回收再利用o

通入NO的电极反应式为；

若通入的NO体积为4.48L(标准状况下)，则另外一个电极通入的SO2质量至少为_______go

(3)电极微生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。某微生物膜能利用电解产生的活

性原子将NO?还原为用,工作原理如图所示。若阳极生成标准状况下2.24L气体，理论上可

除去N()3的物质的量为moL

进水」

答案

1.用电化学法制备LiOH的实验装置如图，采用惰性电极,a口导入LiCl溶液,b口导入LiOH溶

液，下列叙述正确的是（）

a阳离子交换膜b

A.通电后阳极区溶液pH增大

B.阴极区的电极反应式为4OH-4e==O2t+2H2O

C.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的Ch生成

D.通电后Li+通过交换膜向阴极区迁移,LiOH浓溶液从d口导出

答案：选D。左端为阳极，阳极上失去电子,发生氧化反应2CT-2e-——CbT,氯气溶于水生成盐

酸和次氯酸,pH有所降低，故A项错误;右端是阴极区，得到电子,发生还原反应:2也。+20——

2OH+H2T,故B项错误;根据选项A的电极反应式，通过1mol电子，得到0.5molCb,故C项错

误;根据电解原理，阳离子通过阳离子交换膜，从阳极区向阴极区移动,LiOH浓溶液从d口导出,

故D项正确。

2.微生物燃料电池可净化废水，同时还能获得能源或有价值的化学产品，图1为其工作原理，图

2为废水中Cr2。；浓度与去除率的关系。下列说法正确的是（）

S1

0o

8o

求

M6o

您

出4o

2O

o1—■—■——*—■——-

012345

50漱肋mg[T

图2

A.M为电池正极,CH3coOH被还原

B,外电路转移4mol电子时,M极产生22.4LCO2

C.反应一段时间后,N极附近的溶液pH下降

D.Cr2。；浓度较大时，可能会造成还原菌失活

答案：选D。由图中信息可知,电子由M极流向N极，则M为电池负极,CH3coOH被氧化,A

项错误;根据负极电极反应式CH3coOH-8e*2H2O——2CO2T+8H+可知，外电路转移4mol电

子时，标准状况下M极产生22.4LCC）2（忽略CO2溶解），但题干中没有说明标准状况,B项错误；

根据图中信息可知,N极消耗氢离子，反应一段时间后，氢离子浓度降低,N极附近pH增大,C项

错误;强氧化剂能使蛋白质变性，故Cr2。；浓度较大时，可能会造成还原菌失活,D项正确。

3.一些净水器推销商在推销其产品时，进行所谓的“电解水法”实验，将纯净水与自来水进行对

比。当电解装置插入纯净水和自来水中通电数分钟后，纯净水颜色无变化或略显黄色,而自来

水却冒出气泡并生成灰绿色或红棕色的沉淀。根据上述现象，下列选项说法正确的是（）

A.通电时，铝片作阳极，铁片作阴极

B.生成的气泡、红棕色或灰绿色的沉淀都是电解的直接或间接产物

C.通过对比，确实能说明自来水中含有大量对人体有毒有害的物质

D.铁片的电极反应:C）2+2H2O+4e-——4OH-

答案：选B。分析可知,通电时，铁片作阳极，铝片作阴极，与题意不符,A错误;阴极的水得电子

生成的气泡、阳极的铁失电子生成亚铁离子与氢氧根离子反应，然后生成红棕色或灰绿色的

沉淀都是电解的直接或间接产物，符合题意,B正确;通过对比，能说明自来水中含有大量的离

子，不一定为对人体有毒有害的物质，与题意不符,C错误;铁片作阳极，电极反应:Fe-2e-——Fe2+,

与题意不符,D错误。

4.中国科学家研究出对环境污染小、便于铝回收的海水电池，其工作原理示意图如下：

下列说法正确的是（）

A.电极I为阴极，其反应为O2+4H++4e-—2H2。

B.聚丙烯半透膜允许阳离子从右往左通过

C.如果电极II为活性镁铝合金，则负极区会逸出大量气体

D.当负极质量减少5.4g时，正极消耗3.36L气体

答案：选C。电极I为正极，其反应为。2+4a+2H2O——4OH-,故A错误;原电池中阳离子从右

向左移向正极，由题意知铝要便于回收，所以设置聚丙烯半透膜为了不允许阳离子通过，故B

错误;如果电极II为活性镁铝合金,镁铝形成很多细小的原电池，镁失去电子，铝上氢离子得到

电子，因此在负极区会逸出大量气体，故C正确;不是标准状况下，无法算正极消耗气体的体积,

故D错误。

5.电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。

当通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWCh,器件呈现蓝色，对于该变化过程,下列叙

述错误的是（）

固体电解质，只

允i车Ag+通过

电致变色层（WO3）

透明导电层

A.Ag为阳极

B.Ag+由银电极向变色层迁移

C.W元素的化合价升高

D.总反应为:WCh+xAg—AgxWO3

答案：选C。由外加电源可知该装置为电解装置。由“通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中，

生成AgxWCh”可知,Ag为阳极,Ag+由银电极向变色层（阴极）迁移,A、B正确;WO3生成

-

AgxWO3,W的化合价降低x价,C错误;阳极电极反应式为xAg-xe-=xAg+,阴极电极反应式

+

为WO3+xe+xAg----AgxWCh,两极电极反应式相加得总反应式为WO3+xAg------AgxW03o

6.在《科学》中的一篇论文中，圣安德鲁斯的化学家描绘出了一种使用DMSO（二甲基亚碉）

作为电解液，并用多孔的黄金作为电极的锂-空气电池的实验模型，这种实验电池在充放电100

次以后，其电池容量仍能保持最初的95%o该电池放电时在多孔的黄金上氧分子与锂离子反

应，形成过氧化锂,其装置图如图所示。下列有关叙述正确的是（）

电解液

A.多孔的黄金作为正极，负极的电极反应式为Lie——Li+

B.DMSO电解液能传递Li+和电子，但不能换成水溶液

C.该电池放电时每消耗2mol空气，转移4mol电子

D.给该锂-空气电池充电时,金属锂接直流电源正极

答案：选A。锂电极作负极，负极的电极反应式为Lie——Li+,多孔的黄金作为正极,A项正确;

电子经导线从负极移向正极，电子不在溶液中移动，溶液中是离子移动导电,B项错误;该电池

放电时，氧气的化合价由0价转化为-1价，消耗

1mol氧气，转移2mol电子，但是2mol空气中氧气的物质的量小于2mol,则转移电子数小于

4mol,C项错误;放电时，金属锂为负极,充电时该电极相当于电解池的阴极，因此给该锂-空气

电池充电时,金属锂接直流电源的负极,D项错误。

7.一种三电极电解水制氢的装置如图，三电极为催化电极a、催化电极b和Ni(OH)2电极。通

过控制开关连接Ki或K2,可交替得到H2和。2。下列说法错误的是()

:"|电源|~°~［电源卜

催

催

化

NiOOH化

电

电

极

极

b

Ni(OH)2

碱性电解液

A.制。2时,电子由Ni(OH)2电极通过外电路流向催化电极b

B.制出时,阳极的电极反应式为Ni(OH)2+OH-e——NiOOH+H2O

C.催化电极b上QH-发生氧化反应生成O2

D.该装置可在无隔膜的条件下制备高纯氢气

答案：选A。催化电极b中,水失电子生成。2,作阳极，电子由催化电极b通过外电路流向

Ni(OH)2电极,A错误;制H,时，催化电极a为阴极，阳极Ni(0H)2在碱性溶液中失电子生成

NiOOH,电极反应式为Ni(OH)2+OH-e—NiOOH+H2O,B正确;催化电极b上,水电离产生的

失电子，发生氧化反应生成O2,C正确;该装置中,电解质只有水，所以可在无隔膜的条件下

制备高纯氢气,D正确。

8.最近一个科学研究小组创建了一种通过连续电解将能量储存为化学能的装置。在氧化忆基

质的阳极和二氧化钛涂覆的钛阴极之间是可通过H+的固体聚合物电解质。其结构如图所示,

则下列说法错误的是()

A.电源的b极为正极

B.在能量转换过程中,固体电解质中H+由阳极向阴极移动

C.阴极电极反应式为OX+4H++4e——GC+HzO

D.为增强阳极电解液导电性，可在水中添加适量盐酸或NaCl

答案：选D。H2O转化为Ch,。的化合价升高失电子，则H2O在阳极反应生成氧气，所以b为

正极，故A正确;由题中信息可知,H+可以通过固体聚合物电解质,H+由阳极向阴极移动，故B正

确;0X在阴极得电子生成GC,电极方程式为OX+4H++4e-—GC+H2O,故C正确;氯离子的

还原性大于氢氧根离子，会先被氧化，则添加盐酸或NaCl时，阳极上会生成氯气，所以不能添加

盐酸或NaCl,故D错误。

9.(1)以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。

含Na+的有机电解质

①放电时，正极反应为o

②充电时,Na卡通过交换膜从_______室移向________室(填“左”或“右”)。

③放电时,外电路中通过0.2mol电子时，负极质量变化为go

(2)现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚

(其原理如图所示。

①b为电池的极，发生_____反应。

②a极的电极反应式为=

③当外电路中有0.2mol0转移时,a极区增加的H+的个数为

+

答案：⑴①根据工作原理Mg作负极,M。作正极，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na+2e—

Na2Fe[Fe(CN)6]o②充电时，属于电解，根据电解原理,Na卡应从左室移向右室。③负极上应是

2Mg-4e+2CF—[Mg?。]：通过0.2mol电子时，消耗0.1molMg,质量减少2.4go

(2)a为正极，正极有氢离子参与反应,电极反应式为+2e-+H+一

+c],发生还原反应,b为负极，发生氧化反应。据电荷守恒，当外电路中有0.2mol

0转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA,而发生+2W+H+——

+CT,则a极区增加的H+的个数为O.INAO

答案:⑴①Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e--Na2Fe[Fe(CN)6]②左右③2.4

⑵①负氧化

„CWV-OH+《VOH

②\/+2e+H+^CF+\//

③O.INA

10.化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的NazFeO’,同时获得氢

电解2

气:Fe+2H2O+2OH—Fe(?4+3%3工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫

红色Fe。：，银电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。

已知:NazFeCU只在强碱性条件下稳定，易被H?还原。

—N'——oL

离子交换膜U

/I

cMN

ao

e-

PN

、/2

141

NaOH浓溶液图16cCNaOHVmolL

2

图I

⑴电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”

(2)电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因:o

(3)c(Na2FeC>4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点，分析©(NazFeO。低于

最高值的原因:o

答案：(1)根据题意,保电极有气泡产生是H+得电子生成前,发生还原反应，则铁电极上0H被

消耗且无补充，溶液中的减少，因此电解一段时间后,c(OH)降低的区域在阳极室。(2)H2

具有还原性，根据题意:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被氏还原。因此，电解过程中，须将

阴极产生的气体及时排出，防止NazFeCU与比反应使产率降低。(3)根据题意NazFeCU只在强

碱性条件下稳定，在M点:c(OH)低,Na?FeC)4稳定性差，且反应慢;在N点:c(OH)过高，铁电极上

有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。

答案：(1)阳极室(2)防止NazFeCU与H2反应使产率降低

(3)M点:c(OH-)低,NazFeCU稳定性差，且反应慢［或N点:c(OIT)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成,

使NazFeCU产率降低］

O

Fe

11.环戊二烯可用于制备二茂铁［Fe(C5H5)2,结构简式为©］,后者广泛应用于航天、化工等

领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示,其中电解液为溶解有溟化钠(电解质)和环戊二烯

的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。

该电解池的阳极为.

总反应为.

电解制备需要在无水条件下进行,原因为O

【解析】结合图示电解原理可知,Fe电极发生氧化反应，为阳极;在阴极上有也生成，故电解时

的总反应为Fe+2+H2T或Fe+2c5H6——Fe(C5H5)2+周丁。结合相关反应可知,

电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH-QH会进

一步与Fe?+反应生成Fe(OH)2,从而阻碍二茂铁的生成。

s

答案:Fe电极Fe+2'O+H2T［或Fe+2c5H6-=Fe(C5H5)2+H2t］水会阻碍中间

物Na的生成，水会电解生成0H,进一步与Fe?+反应生成Fe(OH)2

12.按要求回答下列问题

(1)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应:H2S+O2-

H2O2+S；O

碳

、N型

HO酸溶液棒「与溶液

22半导体

①装置中H+向池迁移。

②乙池溶液中发生反应的离子方程式:o

(2)SCh主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。