高中化学专题训练电化学

PAGE1电化学1．一种太阳能电池的工作原理如图Z7­1所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是()图Z7­1A．K＋移向催化剂bB．催化剂a表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－=[Fe(CN)6]3－C．[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被氧化D．电解池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－浓度基本保持不变2．工业上常用电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱，生产装置如图Z7­2所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，以下说法中正确的是()图Z7­2A．a极与电源的负极相连B．产物丙为硫酸溶液C．离子交换膜d为阴离子交换膜D．b电极反应式：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O3．如图Z7­3，下列说法不正确的是()图Z7­3A．此装置用于电镀铜时，电解一段时间，硫酸铜溶液的浓度不变B．若a为纯铜，b为粗铜，该装置可用于粗铜的电解精炼C．燃料电池中正极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．电子经导线流入b电极4．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图Z7­4所示。下列有关说法错误的是()图Z7­4A．阳极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．通电后阴极区附近溶液pH会增大C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区D．纯净的KOH溶液从b出口排出5．我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置(如图Z7­5)，实现了“太阳能­电能­化学能”转化，总反应方程式为2CO2=2CO＋O2。下列关于该装置的说法正确的是()图Z7­5A．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极B．图中离子交换膜为阳离子交换膜C．反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强D．人体呼出的气体参与X电极的反应：CO2＋2e－＋H2O=CO＋2OH－6．用如图Z7­6装置研究电化学原理，下列分析中错误的是()图Z7­6选项连接电极材料分析abAK1K2石墨铁模拟铁的吸氧腐蚀BK1K2锌铁模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法CK1K3石墨铁模拟电解饱和食盐水DK1K3铁石墨模拟钢铁防护中外加电流的阴极保护法7.(1)利用如图Z7­7实验装置可以合成氨，钯电极B的电极反应式为________________________________。图Z7­7(2)用惰性电极电解葡萄糖和硫酸钠混合溶液，可以制得葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH]和己六醇[CH2OH(CHOH)4CH2OH]。葡萄糖酸在________极生成，对应的电极反应式为__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如图Z7­8所示，以N2O4为原料采用电解法可制备新型绿色硝化剂(一种氮氧化物)，写出生成这种硝化剂的阳极电极反应式：__________________________________。图Z7­8(4)用粗硅作原料，熔融盐电解法制取甲硅烷原理如图Z7­9，判断B为电源的________极，电解时阳极的电极反应式为__________________________________。图Z7­9(5)一种氨燃料电池，使用的电解质溶液是2mol/L的KOH溶液。电池反应为4NH3＋3O2=2N2＋6H2O。图Z7­10通入a气体一极的电极反应式为__________________________________；消耗3.4gNH3转移电子的物质的量为________。8．(1)图Z7­11是某研究机构开发的给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池，甲醇在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电池总反应为2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。一个甲醇分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量，其负极的电极反应式为________________________。图Z7­11(2)用间接电化学法除去NO的过程如图Z7­12所示。图Z7­12已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式：________________________________。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：__________________________________。(3)目前已发明了电解法制取ClO2的新工艺。①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图Z7­13所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：____________________________________。图Z7­13②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：__________________________________。(4)我国的科技人员为了消除SO2的污染，利用原电池原理，变废为宝，设计由SO2和O2来制备硫酸，设计装置如图Z7­14所示，电极A、B为多孔的材料。图Z7­14A极为________(填“正极”或“负极”)。B极的电极反应式是__________________________________。答案：1．C[解析]由图可知，电子从负极流向正极，则a为负极，b为正极。b为正极，则K＋移向催化剂b，A项正确；a为负极，发生氧化反应，则催化剂a表面发生反应[Fe(CN)6]4－－e－=[Fe(CN)6]3－，B项正确；b上发生还原反应[Fe(CN)6]3－＋e－=[Fe(CN)6]4－，[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被还原，C项错误；由B、C中的电极反应可知，二者以1∶1相互转化，电解质溶液中[Fe(CN)6]3－和[Fe(CN)6]4－浓度基本保持不变，D项正确。2．B[解析]分析装置图可知是电解装置，电解硫酸钠溶液的实质是电解水，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，气体甲为氧气，气体乙为氢气，阳极生成氧气，电极反应2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阴极生成氢气，2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，所以判断a电极是阳极，b电极是阴极，在阳极室得到硫酸，在阴极室得到氢氧化钠溶液，则c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜。分析可知a电极为阳极，与电源正极相连，A项错误；阳极室生成氢离子，生成产物丙为硫酸，c为阴离子交换膜，B项正确；d为阳离子交换膜，C项错误；b电极是阴极，该电极发生还原反应2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，D项错误。3．B[解析]燃料电池中，通入氢气的电极为负极、通入氧气的电极为正极，则b是阴极、a是阳极。此装置用于电镀铜时，阳极溶解的金属铜等于阴极析出的金属Cu，所以电解质溶液中铜离子相当于不参加反应，则其浓度不变，A项正确；电解精炼铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，所以若a为粗铜，b为纯铜，该装置可用于粗铜的精炼，B项错误；燃料电池中，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，C项正确；电子从负极沿导线流向b电极，D项正确。4．C[解析]阳极发生氧化反应，反应方程式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，A正确；阴极发生还原反应，消耗氢离子产生氢气，使溶液中氢离子浓度减小，所以溶液pH增大，B正确；钾离子通过交换膜从阳极区移向阴极区，这样才可以达到提纯氢氧化钾的作用，C错误；纯净的KOH在阴极制得，从b口排出，D正确。5．D[解析]根据图中左边电源内负电荷移向负极，N型半导体为负极，P型半导体为正极，A错误；N型半导体为负极，X极为电解池的阴极，电极反应为CO2＋2e－＋H2O=CO＋2OH－，生成的氢氧根离子通过离子交换膜在Y极参加反应，所以图中离子交换膜为阴离子交换膜，B错误，D正确；总反应方程式为2CO2=2CO＋O2，根据总反应可知，反应前后溶液的碱性不变，C错误。6．D[解析]在中性条件下，铁作负极失电子，石墨作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则Fe发生吸氧腐蚀，A正确；Zn、Fe形成原电池，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，B正确；Fe作阴极，阴极上氢离子得电子，石墨作阳极，阳极上氯离子失电子，电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠，C正确；Fe与正极相连，Fe作阳极，Fe失电子，被腐蚀，Fe不能被保护，D错误。7．(1)N2＋6H＋＋6e－=2NH3(2)阳CH2OH(CHOH)4CHO＋H2O－2e－=CH2OH(CHOH)4COOH＋2H＋(3)N2O4＋2HNO3－2e－=2N2O5＋2H＋(4)正Si＋4H－－4e－=SiH4↑(5)2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O0.6mol[解析](1)根据图示可知在钯电极B上N2获得电子，与H＋结合形成NH3，电极反应式为N2＋6e－＋6H＋=2NH3。(2)葡萄糖生成葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH]是氧化反应，在阳极发生，对应的电极反应式为CH2OH(CHOH)4CHO＋H2O－2e－=CH2OH(CHOH)4COOH＋2H＋。(3)Pt是惰性电极，N2O4发生失去电子的反应，产物是N2O5，电极反应式为N2O4＋2HNO3－2e－=2N2O5＋2H＋。(4)从图示知，H－移向阳极生成SiH4，B是电源的正极，阳极上电极反应式为Si＋4H－－4e－=SiH4↑。(5)电池反应为4NH3＋3O2=2N2＋6H2O。该电池负极是氨气失电子生成氮气，根据示意图可知a电极是负极，发生氧化反应，发生的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O，反应中2mol氨气反应转移6mol电子，3.4gNH3的物质的量＝3.4g÷17g/mol＝0.2mol，所以转移电子的物质的量为0.6mol。8．(1)6CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋(2)2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)(3)①Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋②0.01在阴极发生2H＋＋2e－=H2↑，H＋浓度减小，使得H2OOH－＋H＋的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大(4)正极SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋[解析](1)根据2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O可知道，3mol氧气得到的12mol电子来自于2mol的甲醇，一个甲醇分子失去6个电子，该电池的负极反应为CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋。(2)阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子得电子生成连二亚硫酸根离子，电极反应式为2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O；连二亚硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应生成氮气，离子反应方程式为2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)。(3)①由题意可知，氯离子放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4