电化学原理及应用6

1、 PAGE PAGE 11电化学原理及应用一、选择题(每小题5分，共50分)1下列叙述正确的是()A铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池，铜极放出氢气B电解硫酸钠溶液就是电解水，电解后溶液pH升高C铁锅生锈的正极反应为：O22H2O4e=4OHD工业上电解饱和食盐水的阳极反应为：2H2e=H22如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是()Aa是正极，发生还原反应 Bb是阳极，发生氧化反应C稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变D往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红3下表中，对陈述、的正确性及两者间有无因果关系的判断都正确的是()选项陈述陈述陈述A用锌和足量稀硫酸制取氢气时加入硫酸铜溶液可以加快

2、制取氢气的速度对、对、无B用MgAlNaOH构成原电池Mg更活泼作负极对、对、无C石墨常作电解池的电极石墨的化学性质稳定且导电性好对、对、有DMgCl2是离子化合物电解MgCl2的饱和溶液制取金属镁 对、对、有4下列关于如图所示装置的叙述中正确的是()A电流由铁钉经过导线流向石墨棒B该装置是一个简易的电解饱和食盐水的装置C石墨棒上发生的电极反应为：2H2e=H2D石墨棒上发生的电极反应为：2H2OO24e=4OH5碱性锌锰干电池是生活中应用最广泛的电池，下列说法中不正确的是()A该电池正极反应式为：MnO2H2Oe=MnO(OH)OHB电池工作时负极pH一定降低 C用该电池作电源精炼铜，纯铜与

3、锌连接D用该电池作电源电解硫酸铜溶液，负极溶解6.5 g锌，阴极一定析出6.4 g铜6下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A图中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小C图中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D图中，ZnMnO2干电池自发放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的7工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，有净化水的作用。某科研小组用该原理处理污水，设计的装置如图所示。下列说法正确的是()A为了增加污水的

4、导电能力，应向污水中加入适量的H2SO4溶液B甲装置中Fe电极的反应为Fe3e=Fe3C为了使燃料电池乙长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时，循环的物质A为CO2D当乙装置中有1.6 g CH4参加反应时，C电极理论上生成气体的体积在标准状况下为4.48 L8空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。RFC的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是()A当有0.1 mol电子转移时，a电极产生2.24 L H2Bb电极上发生的电极反应式为4H2O4e=2H24OHCc电极上进行还原反应，B池中的

5、H可以通过隔膜进入A池Dd电极上发生的电极反应式为O24H4e=2H2O9用惰性电极电解V mL某二价金属的硫酸盐溶液一段时间，阴极有W g金属析出，溶液的pH从6.5变为2.0(体积变化可忽略不计)。析出金属的相对原子质量为()。A.eq f(100W,V) B.eq f(200W,V) C.eq f(2105W,V) D.eq f(1105W,V)10如图所示，用铁棒和石墨棒作电极电解1 L 1 mol/L的食盐水，下列有关说法正确的是()A电键K与N连接，铁棒被保护而免受腐蚀B电键K与N连接，正极反应式为4OH4e=2H2OO2C电键K与M连接，当两极共产生标准状况下气体33.6 L时，

6、理论上生成1 mol NaOHD电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，就可实现在铁棒上镀铜二、填空题(共50分)11(13分)化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。(1)催化反硝化法中，H2能将NOeq oal(,3)还原为N2。25 时，反应进行10 min，溶液的pH由7变为12。N2的结构式为_。上述反应离子方程式为_，其平均反应速率v(NOeq oal(,3)为_molL1min1。还原过程中可生成中间产物NOeq oal(,2)，写出3种促进NOeq oal(,2)水解的方法_。(2)电化学降解NOeq oal(,3)的原理如图所示。电

7、源正极为_(填“A”或“B”)，阴极反应式为_。若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左m右)为_g。12(12分)如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：(1)甲烷燃料电池负极反应式是_。(2)石墨(C)极的电极反应式为_。(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为_L；丙装置中阴极析出铜的质量为_g。(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。若用于制漂白液，a为电池的_极，电解质溶液最好用_。若用于

8、制Fe(OH)2，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用_作电极。13(10分)按如图所示装置连接，X、Y均为惰性电极。请回答下列问题：(1)Zn为_极。(2)连接好装置后，烧杯中的溶液发生反应的离子方程式是_。(3)图中通过隔膜的SOeq oal(2,4)向_(填“左”、“右”或“不”)迁移，Y极及其附近出现的现象是_。(4)常温下，当Zn极质量减少32.5 g时，X极生成气体8.4 L(标准状况)，若此时烧杯中溶液的体积为500 mL，则此时烧杯中溶液的pH_(不考虑生成的气体溶于水)。14(15分)某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。.利用如图所示装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极

9、不断溶解，铁电极表面有气泡产生。(1)写出负极的电极反应式：_。(2)某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物做出假设：假设1：铁参与反应，被氧化生成Fe2；假设2：铁参与反应，被氧化生成Fe3；假设3：_。(3)为了探究假设1、2，他采取如下操作：取0.01 mol/L FeCl3溶液2 mL于试管中，加入过量铁粉；取操作试管的上层清液加入2滴K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀；取少量正极附近溶液加入2滴K3Fe(CN)6溶液，未见蓝色沉淀生成；取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变红。据、现象得出的结论是_。(4)该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀的措施：

10、_。.利用如图所示装置做电解50 mL 0.5 mol/L的CuCl2溶液实验。实验记录：A阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示：Cl2氧化性大于IOeq oal(,3)；B电解一段时间以后，阴极表面除有铜吸附外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。(1)分析实验记录A中试纸颜色变化，用离子方程式解释：_；_。 (2)分析实验记录B中浅蓝色固体可能是_(写化学式)，试分析生成该物质的原因：_。1答案C 2答案C 3答案C 4答案D 5答案D6答案B 7答案C 8答案C 9答案C 10答案C11答案(1)NN2NOeq oal(,3)5H2eq o(=,sup15(催

11、化剂)N22OH4H2O0.001加酸，升高温度，加水(2)A2NOeq oal(,3)6H2O10e=N212OH14.412答案(1)CH48e10OH=COeq oal(2,3)7H2O(2)2Cl2e=Cl2(3)4.4812.8(4)负饱和氯化钠溶液或食盐水铁13答案(1)负(2)2H2O2Cleq o(=,sup15(电解)H2Cl22OH(3)左有气泡产生，溶液呈红色(4)1414答案.(1)Zn2e=Zn2(2)铁参与反应，被氧化生成Fe2和Fe3(3)正极附近溶液不含Fe2和Fe3(4)刷油漆(其他合理答案均可).(1)2ICl2=I22Cl5Cl2I26H2O=10Cl2I

12、Oeq oal(,3)12H(2)Cu(OH)2电解一段时间后，Cu2浓度下降，H开始放电，溶液pH增大，Cu2转化为Cu(OH)21解析A选项，铜极发生反应Fe3e=Fe2，错误；B选项，电解硫酸钠溶液就是电解水，电解后溶液pH不变，错误；D选项，工业上电解饱和食盐水的阳极反应为：2Cl2e=Cl2，错误。答案C2解析a是阳极，发生氧化反应；b是阴极，发生还原反应；在反应过程中，硫酸根离子没有参与反应，因此稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变；往滤纸上滴加酚酞试液，b极附近颜色变红。答案C3解析用锌和足量稀硫酸制取氢气时加入硫酸铜溶液，可以形成原电池，加快制取氢气的速度，选项A错误；用MgAlN

13、aOH构成原电池，Al与NaOH溶液反应，Al作负极，选项B错误；石墨的化学性质稳定且导电性好，所以石墨常作电解池的电极，选项C正确；MgCl2是离子化合物，电解熔融的MgCl2制取金属镁，选项D错误。答案C4解析题图装置是一个原电池装置，B错；铁钉为负极，电流由石墨棒经过导线流向铁钉，A错；中性条件下，铁发生吸氧腐蚀，石墨棒上发生的电极反应为2H2OO24e=4OH，C错，D正确。答案D5解析碱性锌锰干电池正极反应为：MnO2H2Oe=MnO(OH)OH，负极反应为：Zn2OH2e=Zn(OH)2，用该电池作电源电解硫酸铜溶液，负极溶解6.5 g锌，转移电子0.2 mol，如果溶液中铜离子的

14、物质的量大于或等于0.1 mol，则析出铜6.4 g，如果小于0.1 mol，则析出铜小于6.5 g，D错误。答案D6解析A项，图中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，错误； B项，图中开关置于M时，CuZn合金作负极，由M改置于N时，CuZn合金作正极，腐蚀速率减小，正确；C项，图中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，错误；D项，图中ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原作用引起的，错误。答案B7解析A选项加入硫酸，不利于Fe(OH)3的生成，错误；B选项Fe电极的反应为Fe2e=Fe2，错误；D选项1.6 g CH4参加反应，转移0

15、.8 mol电子，则C电极理论上生成0.4 mol H2，在标准状况下为8.96 L，错误。答案C8解析由图知，右边为氢氧燃料电池，左边为电解池。A项，a极的电极反应式为2H2e=H2，转移0.1 mol电子时，在标准状况下产生1.12 L氢气，A项错误；B项，b电极与电源正极相连，是阳极，电极反应式为2H2O4e=4HO2，B项错误；C项，c电极上发生还原反应，说明该电极为正极，阳离子向正极移动，即H进入A池，C项正确；D项，气体X是H2，d电极上发生的电极反应式为2H24e=4H，D项错误。答案C10解析电键K与N连接构成原电池，铁为负极，失电子，逐渐被腐蚀，正极为氧气得电子，电极反应式为

16、O22H2O4e=4OH，A项、B项错；电键K与M连接构成电解池，因为溶液中只有1 mol NaCl，所以电解开始阶段是电解NaCl溶液，NaCl耗尽后，电解的是水，因此阴极和阳极先分别生成氢气和氯气，后又分别生成氢气和氧气，分析得知溶液中的钠元素完全转化为NaOH，故生成的NaOH为1 mol，C项正确；电键K与M连接，石墨棒改为铜棒时，阳极Cu失电子，变为Cu2，但Cu2与阴极生成的OH结合生成Cu(OH)2沉淀，不能实现铁棒镀铜的目的，D项错。答案C11解析(1)N2分子中，两个氮原子以三个共用电子对相结合。反应物是H2和NOeq oal(,3)，已知生成物之一是N2，根据溶液pH的变化

17、可知另一种生成物是OH，根据氧化还原反应规律及质量守恒可知还有一种生成物是H2O，v(NOeq oal(,3)v(OH)eq f(102 molL1,10 min)0.001 molL1min1。升高温度、稀释均可促进水解；NOeq oal(,2)水解方程式为NOeq oal(,2)H2OHNO2OH，加酸可中和OH，使水解平衡正向移动；加入水解呈酸性的盐，如NHeq oal(,4)、Fe3等也可促进水解。(2)与直流电源B相连的电极上，NOeq oal(,3)变为N2，发生了还原反应，因此B是电源的负极，A是电源的正极。根据得失电子守恒和电荷守恒、元素守恒可写出阴极反应式为2NOeq oal

18、(,3)6H2O10e=N212OH。阳极反应式为10H2O20e=20H5O2，阴极反应式为4NOeq oal(,3)12H2O20e=2N224OH。电解过程中，若转移20 mol电子，阳极20 mol H通过交换膜移向阴极，则阳极质量减少20 mol1 g/mol5 mol32 g/mol180 g；阴极质量减少2 mol28 g/mol20 g36 g。即当通过20 mol电子时，两极质量变化差m左m右180 g36 g144 g，显然，当转移2 mol电子时，膜两侧电解液的质量变化差为14.4 g。答案(1)NN2NOeq oal(,3)5H2eq o(=,sup15(催化剂)N22

19、OH4H2O0.001加酸，升高温度，加水(2)A2NOeq oal(,3)6H2O10e=N212OH14.412解析(1)甲烷燃料电池负极上发生氧化反应，即甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的产物为碳酸钾，负极反应式为CH48e10OH=COeq oal(2,3)7H2O。(2)原电池的负极与电解池的阴极相接，铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl2e=Cl2。(3)n(O2)eq f(2.24 L,22.4 Lmol1)0.1 mol，甲池中正极反应式为O24e2H2O=4OH，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的总物质的量为0.4 mol。乙池

20、中的铁极与甲池的负极相连，铁极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O2e=2OHH2，n(H2)eq f(0.4 mol,2)0.2 mol，V(H2)0.2 mol22.4 Lmol14.48 L。丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu22e=Cu，n(Cu)eq f(0.4 mol,2)0.2 mol，m(Cu)0.2 mol64 gmol112.8 g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl2H2Oeq o(=,sup15(通电)2OHCl2H2，Cl22OH=ClClOH2O，气体与液体反应，最好采用逆向接触，即气体在下端产生，碱溶液在上端生成，使其充分反应，

21、所以该装置的下端为阳极，上端为阴极，阴极与电源负极相连，故a极为负极。生活中常见且廉价的氯化物是氯化钠，故电解质溶液最好用饱和氯化钠溶液。若制备氢氧化亚铁，用硫酸钠溶液作电解质溶液，选用铁作阳极。答案(1)CH48e10OH=COeq oal(2,3)7H2O(2)2Cl2e=Cl2(3)4.4812.8(4)负饱和氯化钠溶液或食盐水铁13解析经分析可知，左侧为原电池，右侧为电解池。(1)Zn为负极。(2)烧杯中是电解氯化钠溶液，离子方程式为2H2O2Cleq o(=,sup15(电解)H2Cl22OH。(3)Zn为负极，失电子生成Zn2进入溶液，SOeq oal(2,4)通过隔膜向左移动；烧杯中Y极有氢气逸出，同时有OH生