2022高考化学二轮专题复习专题二第7讲电化学基础

专题二基本理论第7讲电化学基础1．(2022·启东模拟)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。下列说法正确的是()A．该电化腐蚀为析氢腐蚀B．图中生成铁锈最多的是C区域C．A区域比B区域更易腐蚀D．铁闸中的负极的电极反应：Fe－2e－=Fe2＋解析：海水溶液为弱酸性，发生吸氧腐蚀，在酸性较强的条件下才发生析氢腐蚀，A错误；在B处，海水与氧气接触，与Fe最易形成原电池，发生的吸氧腐蚀的程度最大，生成铁锈最多，B错误；在B处，海水与氧气接触，与Fe最易形成原电池，所以B区域比A区域更易腐蚀，故C错误；Fe作负极失电子生成亚铁离子，则负极的电极反应为Fe－2e－=Fe2＋，故D正确。答案：D2．(2022·海南卷)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是()A．Zn为电池的正极B．正极反应式为：2FeOeq\o\al(2－,4)＋10H＋＋6e－=Fe2O3＋5H2OC．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D．电池工作时OH－向负极迁移解析：A.根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，错误；溶液为电解质溶液，则正极电极反应为：2FeOeq\o\al(2－,4)＋6e－＋8H2O=2Fe(OH)3↓＋10OH－，错误；C.该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D.电池工作时阴离子OH－向负极迁移，正确。答案：D3．(2022·厦门一模)锂—空气电池是高能量密度的新型电池，结构如图所示。下列说法正确的是()A．固体电解质只有Li＋可通过B．电池反应为：4Li＋O2eq\o(,\s\up15(放电),\s\do15(充电))2Li2OC．充电时，水性电解液的pH将升高D．放电时，若外电路有mole－通过时，理论上将消耗LO2(标准状况)解析：根据题给装置判断金属锂为电池的负极，电极反应式为：Li－e－=Li＋，多孔石墨为电池的正极，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，电池反应为4Li＋O2＋2H2O=4LiOH。A.根据装置分析固体电解质只有Li＋可通过，正确；B.电池反应为：4Li＋O2＋2H2O=4LiOH，错误；C.充电时，石墨电极与外加电源的正极相连，电极反应式为：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，水性电解液的pH将降低，错误；D.根据电极反应计算放电时，若外电路有mole－通过时，理论上将消耗LO2(标准状况)，错误。答案：A4．工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极)。下列说法正确的是()A．A电极接电源的正极B．A极区溶液的碱性逐渐增强C．本装置中使用的是阴离子交换膜D．B极的电极反应式为：SO2＋2e－＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋解析：A.由HSOeq\o\al(－,3)生成S2Oeq\o\al(2－,4)，发生还原反应，A极应为负极，故A错误；B.阴极的电极反应式为：2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，碱性增强，故B正确；C.阳极的电极反应式为：SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，阴极的电极反应式为：2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，离子交换膜应使H＋移动，应为阳离子交换膜，故C错误；极为阳极，发生SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，故D错误；故选B。答案：B5．(2022·牡丹江模拟)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为()(导学号58870031)A．mol B．molC．mol D．mol解析：电解硫酸铜时，开始电解硫酸铜和水生成铜、氧气和硫酸，后来电解水生成氢气和氧气，如果只按照第一阶段的电解，反应只需要加入氧化铜或碳酸铜就可以，但是现在加入的是碱式碳酸铜，相当于多加入了mol水，这mol水应该是第二阶段的反应进行，该阶段转移了mol电子，第一阶段转移了mol电子，所以总共转移了mol电子，选C。答案：C【考纲再现】【错题记录】1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。3．理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。1．(2022·天津卷)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()(导学号58870130)A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析：A项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，电池工作过程中，SOeq\o\al(2－,4)不参加电极反应，故甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))基本不变，错误；C项，电池工作时，甲池反应为：Zn－2e－=Zn2＋，乙池反应为：Cu2＋＋2e－=Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64gCu析出，则进入乙池的Zn2＋为65g，溶液总质量略有增加，正确；D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。答案：C2．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()A．图1中，铁钉易被腐蚀B．图2中，滴加少量K3Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极解析：A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为：Fe－2e－=Fe2＋，Fe2＋与Fe(CN)6]3－反应生成Fe3Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，Mg块相当于原电池的负极。答案：C3．科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。下列关于该电池叙述错误的是()A．电池工作时，是将太阳能转化为电能B．铜电极为正极，电极反应式为：CO2＋8e－＋8H＋=CH4＋2H2OC．电池内部H＋透过质子交换膜从左向右移动D．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量盐酸解析：A.该电池工作时，将太阳能转化为电能，A正确；B.铜电极为正极，发生还原反应，电极反应式为：CO2＋8e－＋8H＋=CH4＋2H2O，B正确；C.H＋在Cu电极处参与反应，因此电池内部H＋透过质子交换膜从左向右移动，C正确；D.为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量的酸，由于盐酸易挥发，生成的甲烷中会混有HCl气体，因此应该加入少量的硫酸，D错误。答案：D4．(2022·全国Ⅲ卷)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为：2Zn＋O2＋4OH–＋2H2O=2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)。下列说法正确的是()A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH–－2e–=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气(标准状况)解析：A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动；B项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐渐增大；C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为：Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)；D项，由放电时的总反应可知，电路中通过2mol电子时，消耗molO2，其体积为L(标准状况)。答案：C5．(2022·重庆模拟)铅、二氧化铅、氟硼酸(HBF4)电池是一种低温性能优良的电池，常用于军事和国防工业，其总反应方程式为：Pb＋PbO2＋4HBF4eq\o(,\s\up15(放电),\s\do15(充电))2Pb(BF4)2＋2H2O已知：HBF4、Pb(BF4)2均是易溶于水的强电解质]。下列说法中不正确的是()(导学号58870131)A．充电时，阳极附近溶液的pH增大B．充电时，阴极的电极反应式为：Pb2＋＋2e－=PbC．放电时，转移1mol电子时负极减少的质量为gD．放电时，正极的电极反应式为：PbO2＋2e－＋4H＋=Pb2＋＋2H2O解析：在电解池中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，原电池的总反应为：Pb＋PbO2＋4HBF4eq\o(,\s\up15(放电),\s\do15(充电))2Pb(BF4)2＋2H2O，故放电时负极反应为：Pb－2e－=Pb2＋；正极反应：PbO2＋2e－＋4H＋=Pb2＋＋2H2O，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴极反应：Pb2＋＋2e－=Pb，阳极反应：Pb2＋＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。充电时，阳极反应：Pb2＋＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋，产生大量的H＋，故阳极附近溶液的酸性增强，pH减小，A错误；充电时的阴极反应即是将放电时的负极反应倒过来，故阴极反应为Pb2＋＋2e－=Pb，B正确；放电时，此装置为原电池，负极反应为Pb－2e－=Pb2＋，负极的质量减小，转移1mol电子时负极减少的质量为1/2mol×207g/mol＝g，C正确；放电时，正极上发生还原反应，电极反应式为：PbO2＋2e－＋4H＋=Pb2＋＋2H2O，D正确。答案：A6．(2022·北京卷)用石墨电极完成下列电解实验。项目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处能析出铜解析：、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，故正确；处变红，局部褪色，说明是溶液中的氢氧根和氯离子同时放电，故错误；处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，故正确；D.实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极)，m为电解池的阴极，另一球朝m的一面为阳极(n的背面)，故相当于电镀，即m上有铜析出，正确。答案：B7．(2022·华师大模拟)把物质的量均为mol的AlCl3、CuCl2和H2SO4溶于水制成100mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是()(导学号58870132)A．阳极得到的气体中有O2且为molB．铝元素仅以Al(OH)3的形式存在C．阴极质量增加gD．电路中共转移mol电子解析：用惰性电极电解，阴极：Cu2＋＋2e－=Cu，2H＋＋2e－=H2↑；阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；根据各离子的放电顺序可知，该电解过程可分为以下几个阶段：(1)阶段一：电解molCuCl2，转移mole－，阴极增重质量为铜的质量，为g；阳极产生molCl2；故C项错误；(2)阶段二：电解molHCl，转移mole－，阳极又产生molCl2，阴极产生molH2；(3)阶段三：电解molHCl，转移mole－，此阶段H＋来源于水，Cl－完全电解，阳极又产生molCl2，阴极又产生molH2；此时由于溶液pH增大，部分Al3＋以Al(OH)3的形式沉淀，故B项错误；综上分析可知，当转移mole－时，阳极共产生molCl2，阴极产生molH2，如果使两极最终所得气体的体积相等，还需要继续电解水。假设还需电解xmolH2O，则阳极产生molO2，阴极产生xmolH2。此时阳极气体为mol＋mol，阴极气体为mol＋xmol，由二者相等得x＝，由此可得再电解molH2O，还需转移电子mol，所以该过程中共转移mole－，D项正确；阳极共产生molCl2，molO2，A项错误。答案：D8．(2022·陕西师大附中模拟)25℃时，用两个质量相同的铜棒作电极，电解500mLmol/LH2SO4溶液，电解过程中，电解液的pH变化如表所示(假定溶液温度保持不变)。电解2h后，取出电极，对电极进行干燥，并称量，测得两电极的质量差为g。已知，25℃时mol/LCuSO4溶液的pH为。(导学号58870133)时间/h12pH(1)实验刚开始阶段电解池阴极所发生反应的电极反应式为______________________________________________________。(2)电解进行到h后，电解质溶液的pH不再发生变化的原因是______________________________________________________________________________________________________________；用离子反应方程式表示mol/LCuSO4溶液的pH为的原因______________________________。(3)电解进行的2h中，转移电子的总物质的量mol(填“<”“＝”或“>”)。(4)若欲使所得电解质溶液复原到500mLmol/LH2SO4溶液，应对溶液进行怎样处理？_________________________________________________________________________________________。解析：根据题意及表中数据可知，电解刚开始阶段，阳极反应式是：Cu－2e－=Cu2＋，阴极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑；随着电解的继续，溶液中Cu2＋的浓度增大，此时阳极反应不变，而H＋已被电解完，阴极反应则变成Cu2＋＋2e－=Cu；若电解过程中只有电镀铜的过程，阳极溶解的铜与阴极生成的铜质量相同，溶液的组成保持不变，则阳极铜的减少为2g＝g，转移电子的物质的量为mol，而实际上先有H2产生，后有电镀铜的过程，故实际转移电子的物质的量大于mol；要使溶液复原则需要通入H2S，H2S＋CuSO4=CuS↓＋H2SO4。答案：(1)2H＋＋2e－=H2↑(2)电解持续进行，H＋电解完后，电解过程发生转变，阳极反应式为：Cu－2e－=Cu2＋，阴极反应式为：Cu2＋＋2e－=Cu，电解质溶液的组成、浓度不再发生变化，溶液的pH也不再发生变化Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋(3)>(4)向溶液中通入约molH2S9．(2022·重庆卷，改编)我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器因受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。(导学号58870134)(1)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为____________________________________________。(2)下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。腐蚀过程中，负极是________(填图中字母“a”“b”或“c”)；②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_____________；③若生成gCu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。解析：(1)复分解反应为相互交换成分的反应，因此该反应的化学方程式为：Ag2O＋2CuCl=2AgCl＋Cu2O。(2)①负极发生失电子的反应，铜作负极失电子，因此负极为c。负极反应：Cu－2e－=Cu2＋，正极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。②正极反应产物为OH－，负极反应产物为Cu2＋，两者与Cl－反应生成Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为：2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓。③gCu2(OH)3Cl的物质的量为mol，由Cu元素守恒知，发生电化腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为mol，失去电子mol，根据电子守恒可得，消耗O2的物质的量为mol，所以理论上消耗氧气的体积为L(标准状况)。答案：(1)Ag2O＋2CuCl=2AgCl＋Cu2O(2)①c②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓③10．(2022·吉林模拟)化学电池的研究一直是化学工作者研究的热点之一。(导学号58870135)Ⅰ.美国科学家S·鲁宾成功开发锌汞纽扣式电池，以锌和氧化汞为电极材料，氢氧化钾溶液为电解液的原电池，有效地解决电池使用寿命短，易发生漏液等问题。电池总反应为：Zn＋HgO=ZnO＋Hg。(1)该电池的正极反应式为______________________________。(2)含汞电池生产企业的污水中会含有一定量的＋2价的汞离子，通常采用处理成本较低的硫化物沉淀法，即向污水中投入一定量的硫化钠，反应的离子方程式为_____________________________________________________。(3)该方法的缺点是产物的颗粒比较小，大部分悬浮于污水中，通常采用投入一定量的明矾晶体进行后续处理，请解释其原因______________________________________________________。Ⅱ.锂离子电池由于轻便、能量大等优点，成为当今社会最为常见的电池。其中的重要材料磷酸亚铁锂(LiFePO4)通常按照下列流程进行生产：请回答下列问题：(4)生产过程中“混合搅拌”的目的是______________。气体X的化学式为________。(5)请写出一定条件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化学方程式______________________________________________________，当生成1mol磷酸亚铁锂时，转移的电子数目为________。(6)生成LiFePO4的过程可能产生一种杂质对电池有致命的影响，则该杂质可能为________。解析：Ⅰ.(1)正极发生还原反应，HgO获得电子生成Hg，碱性条件下还生成氢氧根离子，该电池的正极反应式为：HgO＋H2O＋2e－=Hg＋2OH－；(2)硫离子与汞离子反应生成HgS沉淀，反应离子方程式为：Hg2＋＋S2－=HgS↓；(3)铝离子水解得到的氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS微粒的沉降。Ⅱ.(4)生产过程中“混合搅拌”的目的是：使反应物充分混合，提高反应速率，铵根离子与氢氧根离子反应生成氨气，即X为NH3；(5)流程图中LiH2PO4与Fe2O3、C反应生成LiFePO4，Fe元素被还原，C元素被氧化生成CO，还有水生成，反应方程式为：2LiH2PO4＋Fe2O3＋C=2LiFePO4＋CO↑＋2H2O，当生成1mol磷酸亚铁锂时，转移的电子为1mol，即转移电子数目为×1023；(6)碳可能将氧化铁中Fe元素还原为Fe