【名师伴你行】2021届高考化学二轮复习专题突破提能专训9-电化学原理

提能专训(九)电化学原理(时间60分钟满分100分)一、选择题(共14小题，每题3分，共42分)1．(2022·河北石家庄质检)烧过菜的铁锅未准时洗涤，会消灭红棕色锈斑。整个过程中，不行能发生的反应为()A．2H2O＋O2＋4e－=4OH－B．Fe－3e－=Fe3＋C．Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓D．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3答案：B解析：铁锅是铁碳合金材料，烧过菜的铁锅未洗涤时，水膜中含有少量食盐，掩盖在铁锅表面，简洁形成铁碳原电池，负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，正极反应为2H2O＋O2＋4e－=4OH－，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2易被氧气氧化为Fe(OH)3，同时部分Fe(OH)3发生分解，得到红棕色锈斑，锈斑是Fe(OH)3和Fe2O3的混合物。综上所述，B项错误。2．(2022·湖北重点中学联考)甲醇—空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是()A．H＋从正极区通过交换膜移向负极区B．负极的电极反应为CH3OH(l)＋H2O(l)－6e－=CO2(g)＋6H＋C．d导出的是CO2D．图中b、c加入的分别是O2、甲醇答案：B解析：H＋为阳离子，应当从负极区通过交换膜移向正极区，A项错误；甲醇－空气燃料电池中，甲醇是还原剂，在负极发生失电子的氧化反应，B项正确；依据H＋的移动方向可知甲电极为负极，因此a导出的是CO2，C项错误；由上述分析可知b、c加入的分别为甲醇、O2，D项错误。3．(2022·四川成都诊断)目前创造的电动势法检测溶液中OH－浓度的原理如图所示，总反应方程式为Cu＋Ag2O=CuO＋2Ag。下列有关说法正确的是()A．电池工作时，Cu电极表面的c(OH－)增大B．该电池反应说明氧化性Ag2O强于CuOC．负极的电极反应为Ag2O＋2e－=2Ag＋O2－D．该电池也可以测量盐酸溶液中c(OH－)答案：B解析：原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，依据电池总反应方程式可知该电池的负极反应为Cu＋2OH－－2e－=CuO＋H2O，铜电极表面的c(OH－)减小，A、C项错误；由氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知，Ag2O的氧化性强于CuO的氧化性，B项正确；盐酸能与Ag2O发生反应生成AgCl沉淀，无法进行测量，D项错误。4．(2022·山东潍坊联考)某小组为争辩电化学原理，设计如图所示装置。下列叙述错误的是()A．a和b不连接时，铁片质量会增加B．a和b用导线连接时，正极发生的电极反应为Cu2＋＋2e－=CuC．无论a和b是否连接，铁片均被腐蚀D．a和b分别连接电源正、负极时，Fe电极发生的电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑答案：D解析：本题考查电化学原理，意在考查考生对原电池原理和电解池原理的理解及应用力量。a和b不连接时，Fe与溶液中的Cu2＋发生置换反应，因Fe的相对原子质量比Cu的小，故铁片质量增加，A项正确；a和b用导线连接时，铁、铜、硫酸铜溶液构成原电池，正极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，B项正确；a和b连接时，Fe作负极而被腐蚀，a和b不连接时，Fe与Cu2＋发生置换反应而被腐蚀，C项正确；a连接电源正极、b连接电源负极时，铁片作阳极，发生氧化反应，Fe失电子，而不是OH－失电子，D项错误。5．(2022·江苏南通第一次调研)下列有关试验原理或试验操作正确的是()A．用甲装置验证铜与稀硝酸的反应产物是NOB．通过乙装置实现化学反应：2Cu＋O2＋4H＋=2Cu2＋＋2H2OC．用适量铜粉除去CuCl2溶液中少量的FeCl3D．在乙酸乙酯样品中加入适量的乙醇加热，可除去其中混有的少量乙酸答案：B解析：A项，原烧瓶中有空气，铜与稀硝酸反应产生的NO与氧气快速反应生成NO2，错；B项，铜比C活泼，失去电子作负极，O2在酸性条件下得电子生成H2O，右侧通入N2，目的是将b烧杯中的O2驱除，以免O2和Cu及HCl在b烧杯中反应，正确；C项，铜粉与FeCl3反应后有新杂质FeCl2生成，错；D项，乙醇与乙酸生成乙酸乙酯属于可逆反应，故加入乙醇反应无法彻底除去乙酸，还引入新的杂质，错。6．(2022·湖北武昌调研)争辩发觉，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2­CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中正确的是()A．将熔融CaF2­CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－=CO2↑C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减小D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接Pb电极答案：B解析：钙能与水发生反应，因此不能用Ca(NO3)2溶液作电解质，A错误。电解池的阳极发生氧化反应，依据图示可知B正确。CaO中Ca2＋在电极槽中得电子生成钙，钙与二氧化钛反应重新生成CaO，所以在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不变，C错误。铅蓄电池中Pb电极是负极，应与“－”接线柱连接，D错误。7．(2022·山西忻州联考)如图为电解精炼粗银(含Al、Zn、Pt、Au等杂质)的示意图，其中b极有少量无色气体生成，该气体遇空气变红棕色，下列说法不正确的是()A．在电解过程中，含有杂质的粗银应是电极aB．b极生成气体的电极反应式为NOeq\o\al(－,3)＋3e－＋4H＋=NO↑＋2H2OC．当纯银片增重2.16g时，电路中通过0.02mol电子D．电解后Pt、Au以单质的形式沉积在a极下方答案：C解析：电解时，粗银为阳极，接电源正极，A项正确；b电极生成NO，该气体是NOeq\o\al(－,3)得电子发生还原反应产生的，B项正确；阳极上Ag发生氧化反应，Al、Zn也发生氧化反应，阴极上Ag＋发生还原反应，NOeq\o\al(－,3)也发生还原反应，故纯银片增重2.16g时，电路中通过的电子大于0.02mol，C项错误；Pt、Au不能发生氧化反应，以单质的形式沉积在a极下方，D项正确。8．(2022·河南郑州质检)如图X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中心滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中心的紫红色色斑向d端集中。下列推断正确的是()A．滤纸上c点四周会变红色B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大C．烧杯中溶液的pH增大D．烧杯中SOeq\o\al(2－,4)向Cu电极定向移动答案：A解析：由图可知，该装置为电解装置，由通电后Y中心的紫红色色斑向d端集中知，d为阳极(MnOeq\o\al(－,4)向阳极移动)，b为电源的正极，a为电源的负极。Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，c点H＋放电，则OH－浓度增大，所以滤纸上c点四周会变红色，A项正确；Cu电极上Cu2＋得到电子生成Cu，Pt电极上OH－失去电子，故Cu电极质量增大，Pt电极质量不变，B项错误；Pt电极上OH－失去电子，故烧杯中溶液的pH减小，C项错误；Cu电极为阴极，Pt电极为阳极，烧杯中SOeq\o\al(2－,4)向Pt电极定向移动，D项错误。9．(2022·安徽皖南八校联考)铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的自然 氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，电解装置如图所示。下列说法正确的是()A．阳极电极反应方程式为Al＋6OH－－3e－=Al2O3＋3H2OB．随着电解的进行，溶液的pH渐渐增大C．当阴极生成气体3.36L(标准状况)时，阳极增重2.4gD．电解过程中H＋移向Al电极答案：C解析：本题考查电解原理及应用，意在考查考生对电解原理的理解以及计算力量。由题给电解装置图可知，铝作阳极，发生反应：2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋，A选项错误；阴极发生反应：6H＋＋6e－=3H2↑，溶液中水被消耗，pH渐渐减小，B选项错误；阴极生成气体3.36L(标准状况)即物质的量为0.15mol，转移电子0.3mol，则阳极增重2.4g，C选项正确；电解过程中阳离子移向阴极，即H＋移向石墨电极，D选项错误。10．(2022·陕西质检)依据图示回答，下列说法不正确的是()A．此装置用于铁表面镀铜时，a极为铁B．此装置用于电镀铜时，硫酸铜溶液的浓度不变C．燃料电池中正极反应为eq\f(1,2)O2＋2e－＋2H＋=H2OD．若用该装置进行粗铜的精炼，当有1mol水生成时，可得到64g精铜答案：A解析：依据题图可知H2失电子，发生氧化反应，故通入H2一侧电极为燃料电池负极，则b极为阴极，a极为阳极，该装置用于铁表面镀铜时，铜作阳极，铁作阴极，因此a极为Cu，b极为Fe，A项错误；电镀铜时，阳极反应为Cu－2e－=Cu2＋，阴极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，CuSO4溶液的浓度不变，B项正确；燃料电池中正极上O2发生还原反应，且H＋向正极移动参与反应，C项正确；燃料电池总反应为2H2＋O2=2H2O，当生成1mol水时转移2mol电子，依据Cu2＋＋2e－=Cu可知，若转移2mol电子，则得到精铜的质量为64g，D项正确。11．(2022·宁夏银川一中质检)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是含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的工业废水的处理装置。下列说法正确的是()A．图②中Cr2Oeq\o\al(2－,7)向惰性电极移动，与该极四周的OH－结合转化成Cr(OH)3被除去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以图②废水处理，则理论上可产生10.7g氢氧化铁沉淀答案：C解析：图②为电解池，Cr2Oeq\o\al(2－,7)向阳极(Fe)移动，A项错误；图②中阳极上发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋，阴极上发生的反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，阳极上0.084g铁参与反应，阴极上产生气体的体积(标准状况)为eq\f(0.084g,56g·mol－1)×22.4L·mol－1＝0.0336L，B项错误；图①为原电池，正极上ClO－发生还原反应，且Mg2＋向正极移动参与反应，电极反应为Mg2＋＋ClO－＋H2O＋2e－=Cl－＋Mg(OH)2↓，C项正确；若图①中3.6g镁溶解，依据得失电子守恒，则图②中阳极上放电的铁的质量为m(Fe)＝56g·mol－1×n(Fe)＝56g·mol－1×n(Mg)＝56g·mol－1×eq\f(3.6g,24g·mol－1)＝8.4g，依据Fe元素守恒知，产生Fe(OH)3的质量为eq\f(8.4g,56g·mol－1)×107g·mol－1＝16.05g，D项错误。12．(2022·东北师大附中一模)下列电化学试验装置能达到试验目的的是()答案：B解析：本题考查电解精炼、电镀及原电池的构成等电化学学问，意在考查考生对电化学原理的理解和运用力量。粗铜精炼时，应让粗铜作阳极，故A错误，电解饱和NaCl溶液时，碳棒作阳极，产生氯气，可用淀粉碘化钾溶液检验，铁棒作阴极，产生氢气，收集后可用点燃后有爆鸣声检验，电解液中生成的OH－可用酚酞检验，故B正确。在铁制品上镀铜时，应使铁制品作阴极，故C错误。欲将Fe与FeCl3溶液的反应构成原电池，则两者不能直接接触，假如将装置中的FeCl2溶液与FeCl3溶液互换即可达到目的，故D错误。13．(2022·河南豫东、豫北十所名校联考)以乙醇—空气、KOH溶液构成的燃料电池为电源，电解熔融氯化镁冶炼镁。电解过程中，下列推断合理的是()选项电解池燃料电池A阴极：Mg2＋＋2e－=Mg负极：CH3CH2OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋11H2OB阳极：还原反应正极：氧化反应C每生成4mol镁消耗46g乙醇D化学能转化成电能电能转化成化学能答案：A解析：在电解池中电解熔融氯化镁冶炼镁，阴极得到Mg，阳极得到Cl2，在乙醇—空气、KOH溶液构成的燃料电池中，乙醇在负极失电子，电极反应式为CH3CH2OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋11H2O，A项正确；电解池中阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，在燃料电池中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，B项错误；每生成4mol镁转移8mol电子，依据电极反应式计算可得消耗乙醇eq\f(46g×8mol,12mol)<46g，C项错误；电解池是将电能转化为化学能，原电池是将化学能转化为电能，D项错误。14．(2022·安徽省省级示范校联考)我国估计在2022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并供应氧气。我国科学家设计了一种装置(如图所示)，实现“太阳能—电能—化学能”三者之间的转化，总反应式为2CO2=2CO＋O2。下列有关说法正确的是()A．该装置属于原电池B．X极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．反应完毕，该太阳能装置中的电解质溶液碱性增加D．人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2＋H2O＋2e－=CO＋2OH－答案：D解析：该装置可实现太阳能—电能—化学能之间的转化，不属于原电池，A项错误；X极是电子流出的电极，应为负极，发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，B项错误；依据总反应式为2CO2=2CO＋O2，反应后太阳能装置中的电解质溶液的碱性不变，C项错误；依据总反应式2CO2=2CO＋O2，X极的反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，可得Y极反应式为CO2＋H2O＋2e－=CO＋2OH－，D项正确。二、非选择题(共3小题，共58分)15．(20分)(2022·浙江名校联考)Ⅰ.某爱好小组用如图装置做了两次试验。试验①：向甲池的Pt电极表面通氢气，发觉电流计指针发生了偏转，乙池的Pt电极表面消灭气泡。试验②：向乙池的Pt电极表面通氧气，发觉电流计指针也发生了偏转，且偏转方向与试验①相同，同时甲池的Pt电极表面也消灭气泡。(1)试验①，甲池通氢气的Pt电极为________极，电极反应为_________________________________________________________。(2)试验②，乙池通氧气的Pt电极为________极，电极反应为__________________________________________________________。(3)两次试验中原电池的总反应相同，总反应的离子方程式为__________________________________________________________。Ⅱ.电解法处理污水技术已很成熟。富含悬浮物的工业污水接受如图装置进行处理：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体，吸附部分悬浮物沉降，同时阴极产生的气泡将部分悬浮物带到水面形成浮渣层，然后滤去沉淀、撇掉浮渣层。富含有机废物的生活污水也可用同样方法进行处理。污水中的有机废物能被阳极的某一产物快速降解成二氧化碳、水等无机物。(1)在电解处理过程中，若污水中离子浓度较小，导电力量较差，处理效率下降，此时可向污水中加入适量的________。a．BaSO4b．CH3COOHc．NaNO3d．CH3OH(2)电解处理过程中，阳极实际发生了两个电极反应，阳极的电极反应分别是①_________________________________________；②_________________________________________________。答案：Ⅰ.(1)负H2＋2OH－－2e－=2H2O(2)正O2＋4H＋＋4e－=2H2O(3)H＋＋OH－=H2OⅡ.(1)c(2)①Fe－2e－=Fe2＋②2H2O－4e－=O2↑＋4H＋解析：本题考查电化学学问，意在考查考生对电化学学问综合运用的力量。Ⅰ.(1)试验①中，通氢气的一极为负极，在碱性条件下，电极反应方程式为H2＋2OH－－2e－=2H2O。(2)试验②中，通氧气的一极为正极，在酸性条件下，电极反应方程式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(3)两次试验中原电池的总反应相同，总反应的离子方程式为H＋＋OH－=H2O。Ⅱ.(1)要增加溶液的导电力量，又不能使电极反应发生转变，故加入溶于水的强电解质，即选c。(2)电解过程中，铁为阳极，铁先失去电子，发生电极反应：Fe－2e－=Fe2＋，同时，还会发生电极反应：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑。16．(18分)(2022·河北石家庄质检)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中甲、乙、丙、丁均为石墨电极。(1)为了有效除去粗盐中混有的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)，下列选项中所加试剂(均为溶液)及加入挨次均合理的是________(填选项字母)。A．先加足量Ba(OH)2，再加足量Na2CO3，最终加入适量稀盐酸B．先加足量NaOH，再加足量Na2CO3，然后加足量BaCl2，最终加入适量稀盐酸C．先加足量Na2CO3，再加足量BaCl2，然后加足量NaOH，最终加入适量稀盐酸D．先加足量Ba(NO3)2，再加足量NaOH，然后加足量Na2CO3，最终加入适量稀盐酸(2)丙电极为________极，该电极的电极反应为___________。(3)乙电极四周溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)若装置中通过0.5mole－，则理论上生成标准状况下X的体积为________。(5)图中NaOH溶液的质量分数a%、b%、c%由大到小的挨次为____________________________。答案：(1)A(2)负H2＋2OH－－2e－=2H2O(3)增大(4)5.6L(5)b%>a%>c%解析：(1)应先加入足量Ba(OH)2除去SOeq\o\al(2－,4)和Mg2＋，然后加入足量Na2CO3除去Ca2＋、Ba2＋等，过滤后加入适量稀盐酸可除去OH－和COeq\o\al(2－,3)，A项正确。(2)电解饱和NaCl溶液，阴极区得到H2和NaOH溶液，故乙电极为电解池的阴极，丙电极通入的气体为H2，作燃料电池的负极，该电极的电极反应为H2＋2OH－－2e－=2H2O。(3)因乙电极为电解池的阴极，发生反应2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，有OH－生成，故pH增大。(4)依据2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－可知，每转移2mole－生成22.4L(标准状况)Cl2，若转移0.5mole－，则生成5.6L(标准状况)Cl2。(5)电解饱和NaCl溶液得到a%NaOH溶液，一部分a%NaOH溶液进入丙电极，依据(2)中丙电极的电极反应可知，OH－作为反应物被消耗，所以c%小于a%；另一部分a%NaOH溶液进入燃料电池正极，燃料电池正极发生反应O2＋2H2O＋4e－=4OH－，燃料电池中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，反应后NaOH溶液的浓度上升，即a%小于b%，所以b%>a%>c%。17．(20分)(2022·天津河西摸底)某试验小组利用饱和食盐水、导线、直流电源(用“”或“”表示)、烧杯、灵敏电流计(用“”表示)和两个电极棒(分别是M、N)进行电化学试验探究。甲同学安装好仪器，接好直流电源通电几分钟后，发觉M处溶液渐渐变浅绿色，过一段时间，溶液变得浑浊且渐渐消灭红棕色。乙同学所用的仪器和甲同学的看上去相同，但接好直流电源通电几秒钟后，却闻到一股刺鼻的气味，马上停止通电。丙同学安装好仪器，线路闭合几秒钟后，却没有发觉明显现象，他又很快接入灵敏电流计，发觉