【五年高考三年模拟】2017届高三化学新课标一轮复习练习：专题十二-电化学-Word版含解析

专题十二电化学考点一原电池的工作原理13.(2016江苏单科,7,2分)下列说法正确的是()A.氢氧燃料电池工作时,H2在负极上失去电子B.0.1mol·L-1Na2CO3溶液加热后,溶液的pH减小C.常温常压下,22.4LCl2中含有的分子数为6.02×1023个D.室温下,稀释0.1mol·L-1CH3COOH溶液,溶液的导电能力增强答案AA项,原电池工作时,负极失电子,故正确;B项,0.1mol·L-1Na2CO3溶液加热后,CO32-水解程度变大:CO32-+H2OHCO3-+OH-,溶液碱性增强,pH增大,故错误;C项,常温常压下,22.4LCl2的物质的量不是1mol,故错误;D项,室温下,稀释0.1mol·L-1CH3COOH评析本题是一个“杂合题”。列出四个无关联的知识点让学生判断正误。难度不大。14.(2015江苏单科,10,2分)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol电子B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e-2H2OC.电池工作时,CO32-D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-2CO3答案DA项,由化合价变化知,每消耗1molCH4转移6mol电子;B项,电极A为负极,发生的电极反应为H2-2e-+CO32-H2O+CO2;C项,电池工作时,CO32-向电极A移动;D项,电极B是正极,电极反应为O2+4e-+2CO15.(2014大纲全国,9,6分,★★)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确的是()A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.电池的电解液可为KOH溶液C.充电时负极反应为:MH+OH-H2O+M+e-D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程B.催化剂a表面发生氧化反应,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表面的反应是CO2+2H++2e-HCOOH答案C电池总反应式为:2CO2+2H2O2HCOOH+O2。负极:2H2O-4e-O2↑+4H+,正极:CO2+2H++2e-HCOOH。A项,该过程中太阳能先转化为电能,再转化为化学能;C项,催化剂a附近生成H+,酸性增强,催化剂b附近消耗H+,酸性减弱,故C项错误。19.(2016江苏单科,20,14分)铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72-的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2O72-转化为Cr(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率,结果如下图所示。①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是。

②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是。

(3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。①一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH4-(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)4-,②纳米铁粉与水中NO3-反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+4Fe2++NH研究发现,若pH偏低将会导致NO3-的去除率下降,其原因是③相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中NO3-的速率有较大差异(见下图),产生该差异的可能原因是答案(14分)(1)Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H(2)①活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用②铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少(3)①2Fe2++BH4-+4OH-2Fe+2H2↑+B(OH②纳米铁粉与H+反应生成H2③Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除NO3-的反应(或形成的Fe-Cu原电池增大纳米铁粉去除NO解析(2)①活性炭具有吸附作用,可以吸附少量的Cu2+和Pb2+。②铁炭混合物去除Cu2+和Pb2+是通过发生置换反应实现的,且发生的是原电池反应(Fe为负极,活性炭为正极),当铁的质量分数达到一定数值后,随着铁的质量分数增加,活性炭的质量分数减少,铁炭混合物中微电池的数目减少,所以Cu2+和Pb2+的去除率下降。(3)②pH偏低时,溶液中的H+可与纳米铁粉发生反应:Fe+2H+Fe2++H2↑,从而使NO3-③Ⅰ、Ⅱ两种水样的不同之处是Ⅱ中含有一定量的Cu2+而Ⅰ中没有,因此去除NO3-的速率产生差异的可能原因是Cu2+(或Fe与之反应生成的Cu)起到了催化作用,也可能是Fe与Cu2+反应生成Cu进而形成Fe-Cu原电池评析本题将电化学、氧化还原反应及化学反应速率等知识综合在一起,与生活实际相联系,具有一定的难度。考点二电解池原理及其应用8.(2016北京理综,12,6分)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生;……下列对实验现象的解释或推测不合理的是()A.a、d处:2H2O+2e-H2↑+2OH-B.b处:2Cl--2e-Cl2↑C.c处发生了反应:Fe-2e-Fe2+D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜答案B根据实验一的实验现象可判断出铁丝和NaCl溶液构成了一个电解池,串联于整个装置之中,其中c作阳极,d作阴极,a、d处的电极反应均为2H2O+2e-H2↑+2OH-,c处的电极反应为Fe-2e-Fe2+,由于Fe2+的颜色较浅,短时间观察不到明显的现象。“b处变红”,说明有H+生成,则发生了电极反应2H2O-4e-4H++O2↑;“局部褪色”说明在该电极上Cl-放电生成了Cl2:反应为2Cl--2e-Cl2↑。实验二中的两个铜珠和稀硫酸构成了两个电解池,每个铜珠的左侧作阳极,右侧作阴极,其中右边的铜珠的左侧铜放电变成铜离子,铜离子移动到m处,在m处放电变成铜析出。审题方法“d处试纸变蓝”是该题的突破口,试纸变蓝说明该处有OH-生成,说明d处发生了得电子的还原反应,从而确定d为阴极,最后利用类比的方法确定m处的电极反应,进而得出正确答案。9.(2015浙江理综,11,6分)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是()A.X是电源的负极B.阴极的电极反应式是:H2O+2e-H2+O2-CO2+2e-CO+O2-C.总反应可表示为:H2O+CO2H2+CO+O2D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1答案D由题图可看出:H2O→H2、CO2→CO均为还原反应,X应为电源负极,A项正确;阴极电极反应式为H2O+2e-H2↑+O2-和CO2+2e-CO+O2-,阳极电极反应式为2O2--4e-O2↑,总反应为H2O+CO2H2+CO+O2,B、C项正确;阴、阳两极生成气体的物质的量之比为2∶1,D项不正确。10.(2015福建理综,9,6分,★★)纯净物X、Y、Z转化关系如图所示,下列判断正确的是()A.X可能是金属铜B.Y不可能是氢气C.Z可能是氯化钠D.Z可能是三氧化硫答案A若用惰性电极电解CuCl2溶液,可以生成Cu和Cl2,Cu可以在Cl2中燃烧生成CuCl2,故X可能是金属铜,A正确;若用惰性电极电解HCl的水溶液,可生成H2和Cl2,H2和Cl2在点燃的条件下可以生成HCl,故Y可能是H2,故B错误;在水溶液中Na+不可能放电,故C错误;若Z是三氧化硫,则Z的水溶液为H2SO4溶液,电解H2SO4溶液得到的X和Y作用不会生成三氧化硫,故D错误。11.(2013浙江理综,11,6分,★★)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-IO3-+5I-+3H2下列说法不正确的是()A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e-H2↑+2OH-B.电解结束时,右侧溶液中含有IOC.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2OKIO3+3H2↑D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变答案D依题意,左侧溶液变蓝,说明左侧Pt电极为阳极,电极反应式为2I--2e-I2……①;右侧Pt电极为阴极,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-……②或2H++2e-H2↑,A正确。阴极生成的OH-通过阴离子交换膜迁移至左侧,与I2发生反应:3I2+6OH-5I-+IO3-+3H2O……③,I2浓度逐渐减小,故蓝色逐渐变浅,电解结束后IO3-可通过阴离子交换膜扩散至右侧,B正确。①式×3+②式×3+③式得电解总反应:I-+3H2OIO3-+3H2↑,C正确。若换用阳离子交换膜,OH-不能迁移至左侧,反应③无法发生,①式+②式得电解总反应式为2I-+2H2O2OH-+I2+H2↑,两种情况下电解总反应显然不同,D错误。12.(2013北京理综,9,6分)用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是()A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应:Cu2++2e-CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体答案A电解过程中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,阴极与直流电源的负极相连,阳极与直流电源的正极相连,A项正确;电解质在溶液中的电离是因为水分子的作用,与通电无关,B项错误;电解过程中阳极上发生的反应为氧化反应,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,在阳极附近可观察到黄绿色气体,C、D项错误。13.(2012上海单科,14,3分)下图装置中发生反应的离子方程式为:Zn+2H+Zn2++H2↑,下列说法错误的是()A.a、b不可能是同种材料的电极B.该装置可能是电解池,电解质溶液为稀盐酸C.该装置可能是原电池,电解质溶液为稀盐酸D.该装置可看作是铜-锌原电池,电解质溶液是稀硫酸答案AA项,若以Zn作两电极,电解饱和NaCl溶液即可发生该反应;B项,以Zn作阳极即可;C项,以Zn作负极,不活泼金属或惰性电极作正极即可;D项,Zn为负极,Cu为正极,Cu不发生反应。14.(2012海南单科,3,2分)下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2答案C电解质溶液电解时只生成氧气和氢气,相当于是电解水。根据电解时离子的放电顺序,当电解强酸、强碱、活泼金属含氧酸盐的溶液时均相当于电解水。15.(2012浙江理综,10,6分,★★★)以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下:下列说法不正确的是()A.在阴极室,发生的电极反应为:2H2O+2e-2OH-+H2↑B.在阳极室,通电后溶液逐渐由黄色变为橙色,是因为阳极区H+浓度增大,使平衡2CrO42-+2H+Cr2O72C.该制备过程总反应的化学方程式为:4K2CrO4+4H2O2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+O2↑D.测定阳极液中K和Cr的含量,若K与Cr的物质的量之比(nK/nCr)为d,则此时铬酸钾的转化率为1-d答案D观察实验装置,阴极反应为:4H2O+4e-4OH-+2H2↑,阳极反应为:2H2O-4e-4H++O2↑,阳极室中H+浓度增大,使平衡2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O右移,从而在阳极区得到K2Cr2O7,故A、B、C正确。D项,设最初阳极室中的K2CrO4为1mol,通电后转化的K2CrO4为xmol,依题意有2(1-x)+x2×2=d×1,x=2-d,K2CrO4的转化率为:216.(2016天津理综,10,14分)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:。

(2)氢气可用于制备H2O2。已知:H2(g)+A(l)B(l)ΔH1O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)ΔH2其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)H2O2(l)的ΔH0(填“>”“<”或“=”)。

(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是。

a.容器内气体压强保持不变b.吸收ymolH2只需1molMHxc.若降温,该反应的平衡常数增大d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为。

(5)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Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH-FeO42-+3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色FeO42-,镍电极有气泡产生。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:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定图1图2①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,其原因为。

③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:

。

答案(共14分)(1)污染小可再生来源广资源丰富燃烧热值高(任写其中2个)H2+2OH--2e-2H2O(2)<(3)ac(4)光能转化为化学能(5)①阳极室②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低③M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低解析(1)碱性氢氧燃料电池中H2在负极失电子结合OH-生成H2O。(2)两反应的ΔS均小于0,且均为自发反应,故两反应均为放热反应。H2(g)+A(l)B(l)ΔH1<0……①O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)ΔH2<0……②运用盖斯定律,①+②可得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)的ΔH=ΔH1+ΔH2<0。(3)恒温恒容条件下反应达平衡后H2的物质的量不再改变,容器内压强不再改变,a项正确;该反应为可逆反应,吸收ymolH2需要MHx的物质的量大于1mol,b项不正确;降温,平衡正向移动,c(H2)减小,平衡常数K=1cy(H2),故K增大,c项正确;v(放氢)代表逆反应速率,v(吸氢)代表正反应速率,向容器内通入少量H2,v正>v逆,即(5)①由题意可知,阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH-FeO42-+4H2O,阴极的电极反应式为6H2O+6e-3H2↑+6OH-,故电解一段时间后阳极室c(OH-)降低。②阴极产生H2,若不及时排出,则会还原Na2FeO4,使产率降低。③由题中信息可知Na2FeO4在强碱性条件下稳定,故c(OH-)较低时Na2FeO4稳定性差;c(OH-)过高时,铁电极上会产生Fe(OH)3或Fe2O3,导致Na2FeO417.(2014山东理综,30,16分)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4(1)钢制品应接电源的极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为。

(2)为测定镀层厚度,用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移6mol电子时,所得还原产物的物质的量为mol。

(3)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有。

a.KClb.KClO3c.MnO2d.Mg取少量铝热反应所得的固体混合物,将其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液无明显现象,(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3,理由是(用离子方程式说明)。

答案(1)负4Al2Cl7-+3e-Al+7AlCl4-(2)3(3)b、d不能Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+3Fe2+(或只写Fe+2Fe3+3Fe2+)解析(1)电镀时,镀件作阴极,与电源负极相连,发生还原反应。若改用AlCl3水溶液作电解液,阴极电极反应式应为2H++2e-H2↑。电镀过程中有机阳离子不参与反应且不产生其他离子,故阴极的电极反应式应为4Al2Cl7-+3e-Al+7AlCl4(2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,反应转移6mol电子时,还原产物H2的物质的量为3mol。(3)铝热反应实验需要高温条件,实验时一般用镁条插入KClO3中,镁条燃烧放热,KClO3受热分解放出O2,有助于铝热剂点燃。由于2Fe3++Fe3Fe2+,故用KSCN溶液检验无明显现象不能证明固体混合物中无Fe2O3。18.(2012重庆理综,29,14分,★★★)尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。(1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为。

(2)当氨碳比n(NH3)①A点的逆反应速率v逆(CO2)B点的正反应速率v正(CO2)(填“大于”“小于”或“等于”)。

②NH3的平衡转化率为。

(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如下图所示。①电源的负极为(填“A”或“B”)。

②阳极室中发生的反应依次为、

。

③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将;若两极共收集到气体13.44L(标准状况),则除去的尿素为g(忽略气体的溶解)。

答案(14分)(1)2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O(2)①小于②30%(3)①B②2Cl--2e-Cl2↑CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl③不变7.2解析(2)①因为A点生成的尿素的物质的量小于B点,所以A点时v逆(CO2)小于B点时v逆(CO2),又因B点是平衡状态,则v正(CO2)=v逆(CO2),所以该空填小于。②当n(NH3)n(CO22NH3~CO221n(NH3)1mol×60%n(NH3)=1.2mol则NH3的平衡转化率为1.2mol(3)结合题图可知,左侧发生的反应为:2Cl--2e-Cl2↑,为阳极室,所以电源的A极为正极,B极为负极。Cl2有氧化性,可以氧化尿素,反应方程式为CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl。电解时,阴极的电极反应式为2H++2e-H2↑,但由于质子交换膜可以让H+进入阴极室,所以溶液的pH不变化。根据得失电子守恒可知阳极室和阴极室生成气体的体积比为2∶3,则n(N2)=n(CO2)=25×12×13.44L22.4L·评析本题以尿素的合成和人工肾脏内的代谢过程为背景考查化学平衡及电化学知识。其中第(3)小题对计算能力要求较高,若考生不能理解阳极室中发生的反应,或没有掌握电解计算的核心——得失电子守恒法,就很难得出正确答案。考点三金属的电化学腐蚀与防护4.(2015江苏单科,11,4分)下列说法正确的是()A.若H2O2分解产生1molO2,理论上转移的电子数约为4×6.02×1023B.室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7C.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀D.一定条件下反应N2+3H22NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3)答案CA项,由2H2O22H2O+O2↑可知,每生成1molO2转移的电子数约为2×6.02×1023;B项,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后形成的应为CH3COONa和CH3COOH两物质的混合溶液,pH<7;C项正确;D项,N2+3H22NH3反应达到平衡时,v正(H2)∶v逆(NH3)=3∶2,即2v正(H2)=3v逆(NH3)。5.(2013北京理综,7,6分)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是()A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块答案A外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上,使其作为电解池的阴极被保护,A项符合题意;金属表面涂漆或喷涂高分子膜可防止金属与其他物质接触发生反应,B、C选项不符合题意;钢管连接镁块利用的是原电池原理,镁为负极被氧化,钢管为正极被保护,D项不符合题意。6.(2013北京理综,8,6分)下列解释事实的方程式不准确的是()A.用浓盐酸检验氨:NH3+HClNH4ClB.碳酸钠溶液显碱性:CO32-+H2OHCOC.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e-Fe3+D.长期盛放石灰水的试剂瓶内壁出现白色固体:Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O答案C浓盐酸具有挥发性,HCl与NH3易反应生成NH4Cl而产生白烟,A项正确;Na2CO3是强碱弱酸盐,碳酸为二元弱酸,Na2CO3水解分步进行且以第一步水解为主,B项正确;钢铁在发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时,负极发生的反应都是Fe-2e-Fe2+,C项错误;石灰水在存放过程中易与空气中的CO2反应生成CaCO3,D项正确。7.(2012江苏单科,10,2分)下列有关说法正确的是()A