高考化学二轮专题复习专题八 电化学原理含答案解析

.z.专题八电化学原理(时间：30分钟类型：(7＋4)专项训练)一、6分选择题专项训练(一)低档题1．以下有关电池的说法不正确的选项是()。A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极解析锂离子电池可以充电再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜流向锌，而电子是沿外电路由锌流向铜，B项错；电池的实质即是将化学能转化成电能，C正确；Zn失去电子生成Zn2＋，故作为负极，D项正确。答案B2．以下表达中不正确的选项是()。A．电解池的阳极上发生氧化反响，阴极上发生复原反响B．原电池的正极上发生氧化反响，负极上发生复原反响C．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反响D．用原电池作电源进展电解时，电子从原电池负极流向电解池阴极答案B3．用铁丝(电极a)、铜丝(电极b)和CuSO4溶液可以构成原电池或电解池，如下图。则以下说法正确的选项是()。A．构成原电池时b极反响为Cu－2e－=Cu2＋B．构成电解池时a极质量一定减少C．构成电解池时b极质量可能减少也可能增加D．构成的原电池或电解池工作后可能产生大量气体解析构成原电池时b极作正极，电极反响为Cu2＋＋2e－=Cu，A错；构成电解池时a和b的质量都是可能减少也可能增加，B错误，C正确；无论构成原电池还是电解池，工作时都不可能产生大量气体，D错误。答案C(二)中档题4．(2012·理综，12)人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。以下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，以下说法不正确的选项是()。A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程B．催化剂a外表发生氧化反响，有O2产生C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强D．催化剂b外表的反响是CO2＋2H＋＋2e－=HCOOH解析首先标化合价，看价变化，eq\o(C,\s\up6(＋4))O2→Heq\o(C,\s\up6(＋2))OOH，CO2中C的化合价降低，得电子，由图示装置中电子转移的方向可知催化剂a外表发生失电子的反响，催化剂b外表发生得电子的反响，所以在催化剂b外表发生的电极反响为CO2＋2H＋＋2e－=HCOOH；在a外表H2O失电子生成O2，电极反响为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，由电极反响式可知a极附近酸性增强，b极附近酸性减弱，C错误。答案C5．(2013·**联考)以下说法正确的选项是()。A．用甲装置电解精炼镁B．用乙装置验证试管中铁丝发生析氢腐蚀C．用丙装置构成铜锌原电池D．用丁装置利用电冶金法制铝解析Mg2＋和Al3＋在溶液中不放电，选项A和D错。丙装置中两种电解液互换才能构成铜锌原电池，C错。答案B6．体积为1L的*溶液中含有的离子如表所示：离子Cu2＋Al3＋NOeq\o\al(－,3)Cl－eq\f(物质的量浓度,〔mol·L－1〕)11a1用Pt电极电解该溶液，当电路中有3mol电子通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电解产物可能存在的溶解现象)，以下说法正确的选项是()。A．电解后溶液的pH＝0B．a＝3C．阳极生成1.5molCl2D．阴极析出的金属是铜与铝解析根据离子的放电顺序及得失电子守恒知，先电解0.5molCuCl2，生成0.5molCu和0.5molCl2，然后电解0.5molCu(NO3)2，生成0.5molCu和0.25molO2、1molH＋，再电解Al(NO3)3溶液(即电解水)，溶液中c(H＋)＝1mol·L－1，故A正确，D错误。阳极上Cl－放电只产生0.5molCl2，C错误。由电荷守恒可知a＝4，B错误。答案A7．(2013·**市十校联合体联考)将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后，用石墨电极进展电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如下图，则以下说法正确的选项是()。A．整个过程中两电极反响2Cl－－2e－=Cl2↑、2H＋＋2e－=H2↑不可能同时发生B．电解至c点时，往电解液中参加适量CuCl2固体，即可使电解液恢复至原来的浓度C．ab段表示电解过程中H＋被复原，pH上升D．原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为2∶1解析图像分为三段，因此整个电解过程也有三个阶段，第一个阶段相当于电解CuCl2溶液，CuCl2水解呈酸性，随着电解的进展，浓度减小，酸性减弱，pH上升，选项C错。假设原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为2∶1，则达b点时CuCl2消耗完，接着只电解水，则与图像不符，D错。根据b→c溶液的pH明显下降，说明b点时Cl－已耗完，而Cu2＋过量，Cu2＋和水电离的OH－放电；c→d溶液的pH继续下降，但与bc段曲线的斜率不同，说明此时Cu2＋已消耗完，为电解水，可判断B错，A正确。答案A二、Ⅱ卷15分填空题专项训练(一)低档题8．(15分)甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请答复以下问题。(1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反响室中产生水煤气(CO和H2)复原氧化铁，有关反响为：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝260kJ·mol－1：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1。则CH4与O2反响生成CO和H2的热化学方程式为________________________________________________________________________。(2)如以下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。a处应通入________(填"CH4〞或"O2〞)，b处电极上发生的电极反响式是________________________________________________________________________。②电镀完毕后，装置Ⅰ中溶液的pH________(填写"变大〞"变小〞或"不变〞，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度________。③电镀完毕后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH－以外还含有________(忽略水解)。④在此过程中假设完全反响，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L(标准状况下)。解析(1)根据盖斯定律，将第一个热化学方程式乘以2，与第二个相加得2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)ΔH＝－46kJ·mol－1。(2)由于Fe棒上镀Cu，则Cu棒发生氧化反响，作阳极，b电极作正极，a电极作负极，CH4在a处通入，O2在b处通入，由于KOH溶液作电解质溶液，则b极反响式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，电镀过程中电解质溶液不参与电极反响，各离子浓度均不变；CH4燃料电池中的化学方程式为CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O，可得溶液中存在COeq\o\al(2－,3)，再由电子守恒得CH4～4Cu，则12.8gCu的物质的量为0.2mol，消耗CH4为eq\f(0.2mol,4)＝0.05mol，在标准状况下的体积为0.05mol×22.4L·mol－1＝1.12L。答案(1)2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)ΔH＝－46kJ·mol－1(2)①CH4O2＋2H2O＋4e－=4OH－②变小不变③COeq\o\al(2－,3)④1.12(二)中档题9．(15分)电解是最强有力的氧化复原手段，在化工生产中有着重要的应用。请答复以下问题：(1)以铜为阳极，以石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进展电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反响式为_____________________________________________，阴极反响式为________。(2)*同学设计如下图的装置探究金属的腐蚀情况。以下判断合理的是____________(填序号)。a．②区铜片上有气泡产生b．③区铁片的电极反响式为2Cl－－2e－=Cl2↑c．最先观察到变成红色的区域是②区d．②区和④区中铜片的质量均不发生变化(3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反响生成乙醇和乙酸，总反响式为2CH3CHO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))CH3CH2OH＋CH3COOH实验室中，以一定浓度的乙醛－Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如下图。①假设以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入__________(填化学式)，电极反响式为____________________。电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量________(填"增大〞、"减小〞或"不变〞)。②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。假设在两极区分别注入1m3乙醛含量为3000mg·L－1的废水，可得到乙醇________kg(计算结果保存小数点后一位)。解析(1)由于阳极材料为铜，所以铜本身失电子被氧化，由题意知氧化产物为Cu2O，可得阳极反响式为2Cu＋H2O－2e－=Cu2O＋2H＋，阴极上阳离子放电，即溶液中H＋被复原成清洁能源H2。(2)左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，负极(Fe)：Fe－2e－=Fe2＋，正极(Cu)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。右半区是电解装置，阳极(Fe)：Fe－2e－=Fe2＋，阴极(Cu)：2H＋＋2e－=H2↑，由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是④区，应选项a、b、c均错误。(3)①根据电解液中阳离子的迁移方向，可知c为阳极，d为阴极，因此直流电源上a为正极，通入O2，b为负极，通入CH4，在碱性条件下CH4的氧化产物为COeq\o\al(2－,3)，由此可写出此电极的电极反响式。在电解过程中，由于SOeq\o\al(2－,4)没有参与放电，且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此根据质量守恒可得阴极区Na2SO4的物质的量不变。②阴极区发生复原反响，即CH3CHO转化成CH3CH2OH，设生成的乙醇为*kg，根据碳原子守恒可得关系式：CH3CHO～CH3CH2OH44463000×103÷106×60%*解得*≈1.9。答案(1)2Cu＋H2O－2e－=Cu2O＋2H＋2H＋＋2e－=H2↑(2)d(3)①CH4CH4－8e＋＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O不变②1.910．(15分)(2013·高考试题汇编)(1)[2013·**理综，11(4)]以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2该电池反响的化学方程式是________。(2)[2013·**理综，11(2)]化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化学法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NOeq\o\al(－,3)的原理如下图。①电源正极为__________(填A或B)，阴极反响式为________________________。②假设电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为__________克。(3)[2013·**理综，33(2)(3)]能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。①完成原电池甲的装置示意图(见右图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含一样的金属元素。②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极__________。③甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是______________________________________________________。④根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在所给的材料中应选__________作阳极。解析(1)该新型电池放电时，关键判断Al的氧化产物。由于NaOH溶液的存在，Al被氧化生成NaAlO2而不是Al(OH)3，故电池反响的化学方程式为：Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋3Ni(OH)2。(2)阴极：2NOeq\o\al(－,3)＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－阳极：10OH－－10e－=5H2O＋eq\f(5,2)O2↑在阳极区生成的H＋通过质子交换膜到达阴极区，所以，当电子过程中转移10mole－时，Δm左＝eq\f(5,2)mol×32g·mol－1＋10g＝90gΔm右＝28g－10g＝18g所以当转移2mole－时，膜两侧电解液的质量变化差为eq\f(90g－18g,5)＝14.4g。(3)①根据题给条件和原电池的构成条件可得：a．假设用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池，Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。b．假设用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。c．注意，画图时要注意电极名称，电极材料，电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。②由于金属活动性Zn＞Fe＞Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极本身被腐蚀或氧化，失去金属光泽，质量减轻，蓝色变浅。③带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反响，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反响，局部化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。④由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。答案(1)Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋3Ni(OH)2(2)①A2NOeq\o\al(－,3)＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－②14.4(3)①(或其他合理答案)②失去金属光泽，被腐蚀或氧化，溶液蓝色变浅③甲在甲装置中，两个电极反响是在彼此隔离的条件下进展的，锌与Cu2＋不直接发生反响，这样可以更彻底地将反响所释放的能量转化为电能④锌片(三)高档题11．(15分)(2013·**调考)锌(Zinc)是第四"常见〞的金属，仅次于铁、铝及铜，在现代工业中对于电池制造有不可磨灭的奉献。Ⅰ.湿法炼锌*种冶炼过程可用以下图简单表示(1)ZnS焙烧反响的化学方程式为______________________________________________。(2)电解过程中析锌一极的电极反响式为_______________________________________。(3)氧化锌像氧化铝一样，属于两性氧化物，则氧化锌与氢氧化钠反响的离子方程式为________________________________________________________________________。(："锌酸〞的化学式可写成H2[Zn(OH)4])Ⅱ.锌电池用锌作负极的电池生活中随处可见，如锌锰干电池、锌锰碱性电池、锌空电池等。(4)锌锰碱性电池，以二氧化锰为正极，锌粒为负极，氢氧化钾溶液为电解液。其具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。电池总反响式为Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。碱性电池中，负极锌由片状改变成粒状的优点是__________________________；正极反响式为_______________________________________________________________________