高考化学二轮复习方案 专题限时集训九 电化学原理

专题限时集训(九)A[专题九电化学原理](时间：40分钟)1．钢铁防腐方法有许多种，图9－1是其中的一种方法，描述正确的是()A．图中所示是牺牲阳极的阴极保护法B．铁闸门作阴极，发生还原反应C．电子流向：a→铁闸门→辅助电极→bD．辅助电极上的反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－图9－1图9－22．根据图9－2所示装置，下列说法不正确的是()选项开关状态溶液A电极B说明A打开K1，闭合K2NaCl石墨正极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B打开K1，闭合K2NaClZn铁制品保护：牺牲阳极的阴极保护法C打开K2，闭合K1CuSO4Cu铁表面镀铜D打开K2，闭合K1CuSO4粗铜电解法精炼铜3.肼(N2H4)—空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质为20%～30%的KOH溶液，电池总反应为N2H4＋O2=N2＋2H2O。下列关于该电池工作时说法中正确的是()A．正极的电极反应式：O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．溶液中的阴离子向正极移动C．负极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－=4H2O＋N2D．溶液的pH保持不变图9－34．保护埋在地下的钢管常用如图9－3所示方法。关于此方法，下列说法正确的是()A．金属棒X的材料可能为铜B．金属棒X的材料可能为钠C．钢管附近土壤的pH可能会上升D．这种方法称为外加电流的阴极保护法5．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物使之沉积下来，具有净化水的作用。模拟处理装置如图9－4所示，下列说法错误的是()A．X电极是负极，电极反应式为CH4－8e－＋4COeq\o\al(2－,3)=5CO2＋2H2O图9－4B．铁作阳极，失去电子生成Fe2＋C．工作时熔融盐中的碳酸根移向Y电极D．污水中存在反应4Fe2＋＋10H2O＋O2=4Fe(OH)3↓＋8H＋6．科学家们在研制一种吸气式的锂—空气电池，工作时吸收空气中的氧气在多孔金制成的正极表面上反应。总反应可表示为2Li＋O2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Li2O2，下列有关说法正确的是()A．充电时，多孔金制成的电极外接电源负极B．放电时，吸收空气中22.4L的O2，就有2mole－从电池负极流出C．放电时，Li＋从负极向正极移动D．该电池可使用含Li＋的水溶液作电解质溶液7．有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOClCl)中形成的，其电池总反应方程式为8Li＋3SOCl2=6LiCl＋Li2SO3＋2S。下列叙述中正确的是()A．电解质溶液可以用水，也可以用饱和食盐水B．电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被还原成Li2SO3C．电池工作时，锂电极为正极，石墨电极为负极D．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出的硫的物质的量之比为4∶18．图9－5甲中电极均为石墨电极，下列叙述中正确的是()图9－5A．电子沿a→d→c→d路径流动B．b极的电极反应为O2＋4e－＋4H＋=2H2OC．通电初期乙中的总反应为Cu＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(电解))CuSO4＋H2↑D．反应过程中，甲、乙装置中溶液的pH都逐渐减小9．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。图9－6为RFC工作原理示意图，下列有关说法正确的是()图9－6A．图(a)把化学能转化为电能，图(b)把电能转化为化学能，水得到了循环使用B．当有0.1mol电子转移时，a极产生0.56LO2(标准状况下)C．c极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．图(b)中电子从c极流向d极，提供电能图9－710．如图9－7所示，通电一段时间后，Cu电极增重2.16g，同时在A池中收集到标准状况下的气体224mL，设A池中原混合液的体积为100mL，则通电前A池中原混合溶液Cu2＋的浓度为()A．0.05mol/LB．0.035mol/LC．0.025mol/LD．0.020mol/L11．化学能与电能之间的相互转化与人类的生活实际密切相关，在生产、生活中有重要的应用，同时也是学生形成化学学科素养的重要组成部分。(1)熔融状态下，钠的单质和氯化亚铁能组成可充电电池，如图9－8工作原理示意图，反应原理为2Na＋FeCl2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Fe＋2NaCl，该电池放电时，正极反应式为________________________________________________________________________；充电时，____________(写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为________。图9－8图9－9(2)某同学用铜片、石墨作电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，工作原理示意图如图9－9所示，一段时间停止通电取出电极。若在电解后的溶液中加入0.98g氢氧化铜粉末恰好完全溶解，经测定所得溶液与电解前完全相同。请回答下列问题：①Y电极材料是________，发生________(填“氧化”或“还原”)反应。②电解过程中X电极上发生的电极反应式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③如在电解后的溶液中加入足量的小苏打，充分反应后产生气体在标准状况下所占的体积是__________。图9－1012．电化学原理在工业生产中有着重要的作用，请利用所学知识回答有关问题。(1)用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。如图9－10，是电解产生多硫化物的实验装置：①已知阳极的反应为(x＋1)S2－=Sx＋S2－＋2xe－，则阴极的电极反应式是________________________________________________________________________。当反应转移xmol电子时，产生的气体体积为____________(标准状况下)。②将Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是(用离子反应方程式表示)：________________________________________________________________________。(2)MnO2是一种重要的无机功能材料，制备MnO2的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液，阳极的电极反应式为______________________。现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnSO4溶液，如图9－11所示，铅蓄电池的总反应方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________，当蓄电池中有4molH＋被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为________，MnO2的理论产量为________g。图9－11图9－12(3)用图9－12电解装置可制得具有净水作用的FeOeq\o\al(2－,4)。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐生成FeOeq\o\al(2－,4)。①电解过程中，X极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。②电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O和________________________________________________________________________，若在X极收集到672mL气体，在Y极收集到168mL气体(均已折算为标准状况时气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少________g。

专题限时集训(九)B[专题九电化学原理](时间：40分钟)1．下列关于电化学知识说法正确的是()A．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Cu、Fe、AlB．电解CuSO4溶液一段时间后，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态C．铅蓄电池在充电时，连接电源正极发生的电极反应为PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)D．将钢闸门与直流电流的负极相连，可防止钢闸门腐蚀2．电化学在日常生活中用途广泛，图①是镁­次氯酸钠燃料电池，电池总反应为Mg＋ClO－＋H2O=Cl－＋Mg(OH)2↓，图②是Cr2Oeq\o\al(2－,7)的工业废水的处理。下列说法正确的是()图9－13A．图②中Cr2Oeq\o\al(2－,7)向惰性电极移动，与该极附近的OH－结合转化成Cr(OH)3除去B．图②的电解池中，有0.084g阳极材料参与反应，阴极会有336mL的气体产生C．图①中发生的还原反应是Mg2＋＋ClO－＋H2O＋2e－=Cl－＋Mg(OH)2↓D．若图①中3.6g镁溶解产生的电量用于图②废水处理，理论可产生10.7g氢氧化铁沉淀3．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳。其中一种镁电池的反应为xMg＋Mo3S4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))MgxMo3S4。下列说法错误的是()A．放电时Mg2＋向正极迁移B．放电时正极反应为Mo3S4＋2xe－=Mo3Seq\o\al(2x－,4)C．充电时Mo3S4发生氧化反应D．充电时阴极反应为Mg2＋＋2e－=Mg4．图9－14中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散。下列判断正确的是()A．滤纸上c点附近会变红色B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大C．烧杯中溶液的pH先减小，后增大D．烧杯溶液中SOeq\o\al(2－,4)向Cu电极定向移动图9－145．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图9－15所示，工作原理为Fe3＋＋Cr2＋eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Fe2＋＋Cr3＋。下列说法一定正确的是()图9－15A．充电时，阴极的电极反应式为Cr3＋＋e－=Cr2＋B．电池放电时，负极的电极反应式为Fe2＋－e－=Fe3＋C．电池放电时，Cl－从负极室穿过选择性透过膜移向正极室D．放电时，电路中每流过0.1mol电子，Fe3＋浓度降低0.1mol·L－16．据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为＋3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图9－16所示，下列说法正确的是()图9－16A．电池放电时，Na＋从b极区移向a极区B．电极a采用MnO2，放电时它被还原C．该电池负极的电极反应式为BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2OD．放电时，a极区溶液的pH升高，b极区溶液pH降低7．用惰性电极电解NaCl与NaHCO3的混合溶液，测得溶液的pH变化如图9－17所示。图9－17(1)在0→t1时间内，两个电极上的电极反应式为：阳极：________________________________________________________________________；阴极：________________________________________________________________________。(2)用离子方程式表示0→t1时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。8．(1)将等物质的量的KI和CuCl2溶于水，用惰性电极电解，该电解反应可分为________个阶段(表格不一定填满，若不够还可以自行添加)。阶段相当于电解什么溶液离子方程式①②③④⑤(2)画出过程中溶液pH随时间变化的曲线(假定生成的Cl2全部逸出)。图9－189．据报道，有一种细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐，发生的反应为：4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2=4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O。(1)CuFeS2中的Fe的化合价为＋2，则被氧化的元素为________。(2)有人提出可以利用如图9－19的装置从CuSO4溶液中提炼金属铜。该过程中右边电极的反应式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，若装入CuSO4溶液500mL(电解前后溶液体积变化可忽略)，当阴极增重1.6g时，停止通电，则反应后溶液的pH＝________。图9－19(3)工业生产中可利用黄铜矿(CuFeS2)炼制粗铜。其重要步骤之一为：在反射炉中把精选黄铜矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。(4)在上一步的基础上，可通过以下方法制得粗铜：Cu2S(s)＋2Cu2O(s)=6Cu(s)＋SO2(g)ΔH已知：①2Cu(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=Cu2O(s)ΔH＝－12kJ/mol②2Cu(s)＋S(s)=Cu2S(s)ΔH＝－79.5kJ/mol③S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH＝－296.8kJ/mol则该法冶炼铜的反应中ΔH＝________。10．某中学课外兴趣小组用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Ca2＋、Mg2＋)作系列探究，装置如图9－20所示：图9－20(1)电解时，甲同学发现电极a附近溶液出现浑浊，请用离子方程式表示原因________________________________________________________________________。(2)一段时间后，你认为C中溶液可能出现的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，请用离子方程式表示原因________________________________________________________________________。(3)实验结束后，乙同学将A中的物质冷却后加入到H2S溶液中发现有气泡出现，但加入到稀盐酸中却没有任何现象。请用化学方程式和简要的文字解释原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)随着反应的进行，兴趣小组的同学们都特别注意到D中溶液红色逐渐褪去。他们对溶液红色褪去的主要原因提出了如下假设，请你完成假设二。假设一：B中逸出的气体与水反应生成的物质有强氧化性，使红色逐渐褪去；假设二：________________________________________________________________________。(5)请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

专题限时集训(九)A1．B[解析]图中表示的是外加电源的阴极保护法，铁闸门做阴极被保护，辅助电极作阳极，发生失电子的氧化反应，A、D项错误，B项正确；在海水中没有电子的移动，只有离子的定向移动，C项错误。2．D[解析]电解法精炼铜时阴极材料应为精铜，D项错误。3．C[解析]碱性条件下，燃料电池正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，A项错误；原电池电解质溶液中阴离子向负极移动，B项错误；由总反应式减去正极的电极反应式可得负极的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－=4H2O＋N2，C项正确；反应过程中生成水，故c(OH－)减小，pH减小，D项错误。4．C[解析]图中没有外加电源，为牺牲阳极的阴极保护法，X的活泼性应大于铁的活泼性，但金属钠活泼性太强，能与H2O、CO2等直接反应，故A、B、D项错误；O2在钢管处发生得电子的还原反应：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，C项正确。5．C[解析]结合“电解生成Fe(OH)3胶体”，说明Fe作阳极失电子形成Fe2＋，在空气中转化成Fe(OH)3，那么Y作正极，X作负极，A、B、D项正确，结合A项，COeq\o\al(2－,3)向X电极移动，C项错误。6．C[解析]多孔金具有很强的吸附性，充电时生成氧气，被多孔金吸附，故氧气应在多孔金处生成，多孔金制成的电极应为阳极，连接电源正极，A项错误；B项没有指出22.4LO2所处的外界条件，错误；放电时阳离子由负极移向正极，C项正确；Li能与水反应，故不能用水溶液作电池的电解质溶液，D项错误。7．D[解析]金属锂与水反应，故电解质溶液应用无水溶剂，A项错误；亚硫酰氯中硫元素化合价为＋4价，反应中被还原为硫单质，B项错误；电池工作中锂的化合价升高被氧化，应为负极，C项错误；根据电子守恒可知D项正确。8．C[解析]电子可以沿着导线流动，在电解质溶液中是阴阳离子的移动产生电流，即电子沿a→d、c→b路径流动；电池电解质为NaOH，所以b电极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－；反应过程中，甲装置中产生水，所以溶液的pH减小，但是乙装置中由于H＋被消耗，所以pH增大。9．C[解析]图(a)装置中有外加电源，为电解池，把电能转化为化学能，图(b)为原电池，把化学能转化为电能，A项错误；a极连接电源的负极，为阴极，故气体X为H2，B项错误；b极为阳极，故气体Y为O2，则c极为正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，C项正确；原电池放电时电子由负极流向正极，D项错误。10．A[解析]“Cu电极增重2.16g”那么Cu作阴极，则A池中左电极是阴极，右电极是阳极；结合，Ag＋＋e－=Ag，电极增重2.16g(即eq\f(2.16g,108g·mol－1)＝0.02mol)，转移电子0.02mol。A池中，阳极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，转移0.02mol电子，即得n(O2)＝0.005mol，累计收集气体224mL(即eq\f(224×10－3L,22.4L·mol－1)＝0.01mol)，那么在阴极还产生0.005molH2，阴极反应为2H＋＋2e－=H2↑，转移电子0.01mol，因此Cu2＋放电0.01mol，Cu2＋＋2e－=Cu，n(Cu2＋)＝0.005mol，c(Cu2＋)＝eq\f(n（Cu2＋）,V)＝eq\f(0.005mol,100×10－3L)＝0.05mol/L。11．(1)Fe2＋＋2e－=Fe钠β—Al2O3(2)①石墨氧化②Cu2＋＋2e－=Cu2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－③0.448L或448mL[解析](1)该电池的电解质为熔融的β­Al2O3，熔融的钠电极作负极，钠发生失电子的氧化反应；熔融的FeCl2电极作正极，Fe2＋发生得电子还原反应，充电时，电池负极接电源负极，电池正极接电源正极。(2)由加入Cu(OH)2可使电解质溶液复原，可知阳极为石墨，阴极为铜片。相当于惰性电极电解硫酸铜溶液，硫酸铜消耗完后又电解的水，故阴极首先发生的反应为Cu2＋＋2e－=Cu，Cu2＋消耗尽后又发生反应2H＋＋2e－=H2↑。根据电子守恒和铜元素的守恒，溶液中生成的n(H＋)＝2n(Cu2＋)＝2×eq\f(0.98g,98g·mol－1)＝0.02mol，与足量NaHCO3反应可产生0.02molCO2。12．(1)①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑(或2H＋＋2e－=H2↑)11.2xL②2S2－＋O2＋2H2O=2S↓＋4OH－(2)Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O2mol87(3)增大4OH－－4e－=2H2O＋O2↑0.28[解析](1)电解时，水电离的H＋在阴极发生得电子还原反应，生成H2。根据电子守恒可知有xmol电子转移，产生H20.5xmol。S2－具有较强还原性，易被空气中的氧气氧化，故配制溶液时需要氮气作保护气。(2)根据题意Mn2＋失电子生成MnO2，产物中的氧元素来源于水，生成H＋，再将电极方程式配平即可。(3)图中X极的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)，所以X极区的pH增大，由生成氢气672mL，可知得电子数为0.06mol，Y极生成氧气为168mL，失电子数0.03mol，由得失电子守恒可知铁失电子数为0.03mol，由电极反应可知铁溶解为0.005mol，即0.28g。专题限时集训(九)B1．D[解析]电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，首先Fe3＋在阴极上放电生成Fe2＋，然后Cu2＋放电生成Cu，最后H＋放电生成氢气，阴极上不会有Fe、Al析出，A项错误；电解CuSO4溶液的化学方程式为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，因此，为使溶液恢复至原状态应加入适量的CuO，B项错误；铅蓄电池充电时，连接电源正极的一极是阳极，阳极上发生氧化反应，C项错误；将钢闸门与直流电流的负极相连，是外加电源的阴极保护法，D项正确。2．C[解析]A项，电解池中Cr2Oeq\o\al(2－,7)向阳极(铁电极)移动，将该极电解产物Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被还原为Cr3＋，Fe3＋、Cr3＋与阴极附近的OH－结合成Fe(OH)3沉淀和Cr(OH)3沉淀；B项，气体不一定处于标准状况下；C项，原电池中发生的氧化反应为Mg－2e－=Mg2＋，用电池总反应式减去氧化反应方程式得还原反应方程式为Mg2＋＋ClO－＋H2O＋2e－=Cl－＋Mg(OH)2↓；D项，根据电子守恒和原子守恒得：n(Mg)＝n(Fe2＋)＝n[Fe(OH)3]＝eq\f(3.6g,24g/mol)＝0.15mol，m[Fe(OH)3]＝0.15mol×107g·mol－1＝16.05g。3．C[解析]放电时，镁作负极，发生失电子的氧化反应，Mo3S4作正极，发生得电子的还原反应，阳离子由负极移向正极，A、B项正确；而充电时阴极发生的是放电时负极反应的逆反应，为Mg2＋得电子，D项正确；充电时Mo3S4为阳极电极产物，C项错误。4．A[解析]滤纸相当于电解池，电解池中阴离子移向阳极，MnOeq\o\al(－,4)为紫红色，紫红色色斑向d端扩散，说明d为阳极，则c为阴极，b为正极，a为负极。c点为H＋放电，生成OH－，A项正确；Cu电极为阴极，阴离子SOeq\o\al(2－,4)应移向阳极Pt电极，B、D项错误；溶液pH减小，C项错误。5．A[解析]放电与充电时发生的反应互为逆反应，放电时，Cr2＋发生氧化反应Cr2＋－e－=Cr3＋，则充电时Cr3＋被还原，A项正确，B项错误；电池放电时，阴离子应由正极移向负极，C项错误；D项没有给出溶液的体积，错误。6．C[解析]由图可知，a电极为负极，发生氧化反应，反应物为BHeq\o\al(－,4)和OH－，生成物为BOeq\o\al(－,2)，电极反应为BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2O，b电极为正极，发生还原反应，反应物为H2O2，生成物为OH－，电极反应为H2O2＋2e－=2OH－，B项错误，C项正确；电池放电时，电解质溶液中的阳离子向负极方向移动，A项错误；电池放电时，由电极反应式可知，a极区c(OH－)降低，pH降低，b极区c(OH－)升高，pH升高，D项错误。7．(1)2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑(2)HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O[解析]由于HCOeq\o\al(－,3)、Na＋均不易放电，故