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电化学
电化学基础专题
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)
1.下列叙述中不正确的是()
A.电解池的阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应
B.原电池的正极上发生氧化反应,负极上发生还原反应
C.电镀时,电镀池里的阳极材料发生氧化反应
D.用原电池做电源进行电解时,电子从原电池负极流向电解池阴极
2.下列各装置中,在铜电极上不能产生气泡的是()
3.(2012·淄博模拟)光电池是发展性能源。
一种光化学电池的结构如图,当光照在表面涂有氯化银的银片上时,AgCl(s)
Ag(s)+Cl(AgCl),[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面],接着Cl(AgCl)+e-====Cl-(aq),若将光源移除,电池会立即恢复至初始状态。
下列说法不正确的是()
A.光照时,电流由X流向Y
B.光照时,Pt电极发生的反应为:
2Cl-+2e-====Cl2↑
C.光照时,Cl-向Pt电极移动
D.光照时,电池总反应为:
AgCl(s)+Cu+(aq)
Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq)
4.下列说法正确的是()
A.钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应是:
Fe-3e-====Fe3+
B.将钢铁与电源的正极相连,可防止其被腐蚀
C.在镀件上镀铜时可用金属铜作阴极
D.用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极
5.如图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管中分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。
下列有关描述错误的是()
A.a中发生了吸氧腐蚀,b中发生了析氢腐蚀
B.两试管中负极反应均是:
Fe-2e-====Fe2+
C.生铁块中碳作原电池正极
D.在一段时间后,红墨水两边液面变为左低右高
6.(2012·济南模拟)能够使反应Cu+2H2O====Cu(OH)2+H2↑发生的是()
A.铜片作原电池的负极,碳棒作原电池的正极,氯化钠作电解质溶液
B.铜锌合金在潮湿的空气中发生电化学腐蚀
C.用铜片作阴、阳电极,电解硫酸钠水溶液
D.用铜片作阴、阳电极,电解硫酸铜水溶液
7.有一合金由X、Y、Z、W四种金属组成,若将合金放入盐酸中只有Z、Y能溶解;若将合金置于潮湿空气中,表面只出现Z的化合物;若将该合金作阳极,用X盐溶液作电解液,通电时四种金属都以离子形式进入溶液中,但在阴极上只析出X。
这四种金属的活动性顺序是()
A.Y>Z>W>X
B.Z>Y>W>X
C.W>Z>Y>X
D.X>Y>Z>W
8.如图,A池用石墨电极电解NaOH溶液,B池精炼粗铜,一段时间后停止通电,A池中d极产生具有氧化性的气体,在标准状况下为2.24L。
下列说法正确的是()
A.A池为电解池,B池为原电池
B.d、e两极都发生氧化反应
C.e极应为粗铜板材料
D.B池中e极质量增加12.8g
9.某研究性学习小组用如图装置研究不同能量之间的转化问题。
下列说法正确的是()
A.断开开关S1,闭合开关S2,化学能转化为电能,电能转化为光能等
B.断开开关S1,闭合开关S2,此时构成的装置属于电解池
C.断开开关S2,闭合开关S1,此时构成的装置属于原电池
D.断开开关S2,闭合开关S1,化学能转化为电能
10.某航空站安装了一台燃料电池,该电池可同时提供电和水蒸气。
所用燃料为氢气,电解质为熔融的碳酸钾。
已知该电池的总反应式为2H2+O2====2H2O,正极反应式为O2+2CO2+4e-====2CO32-,则下列推断正确的是()
A.负极反应式为H2+2OH--2e-====2H2O
B.该电池可在常温或高温时进行工作,对环境具有较强的适应性
C.该电池供应2mol水蒸气,同时转移电子的物质的量为2mol
D.放电时负极有CO2生成
11.(2012·北京西城区模拟)如图是某固体酸燃料电池基本结构示意图,其中以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H+,电池总反应式为:
2H2+O2====2H2O,下列有关说法不正确的是()
A.H2通过多孔电极时能增大H2的接触面积,加快反应
B.a极上的电极反应式为:
O2+2H2O+4e-====4OH-
C.每转移0.1mol电子,消耗标准状况下的H21.12L
D.H+由b极通过固体酸电解质传递到a极
12.串联电路中四个电解池分别装有0.5mol·L-1的下列溶液,用惰性电极电解,连接直流电源一段时间后,溶液pH最小的是()
A.KNO3溶液B.NaCl溶液
C.AgNO3溶液D.CuCl2溶液
13.(2012·成都模拟)关于下列各装置图的叙述中,不正确的是()
A.用装置①精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液
B.装置②的总反应式是Cu+2Fe3+====Cu2++2Fe2+
C.装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D.装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
14.(2012·吉林模拟)将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中,用导线和电流表连接成原电池,装置如图所示。
此电池工作时,下列叙述正确的是()
A.Mg比Al活泼,Mg失去电子被氧化成Mg2+
B.铝条表面虽有氧化膜,但可不必处理
C.该电池的内外电路中,电流均是由电子定向移动形成的
D.Al是电池负极,开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出
15.利用如图装置,完成很多电化学实验。
下列有关此装置的叙述中,不正确的是()
A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法
B.若X为碳棒,Y为NaCl溶液,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀
C.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铜电极移动
D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于N处,铁棒质量将增加,溶液中铜离子浓度将减小
16.(2012·开封模拟)图中乙是甲的电解池进行电解时的某个量(纵坐标x)随时间变化的曲线(各电解池都用石墨作电极,不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响),则x表示()
A.各电解池析出气体体积总数的变化
B.各电解池阳极质量的增加
C.各电解池阴极质量的增加
D.各电极上放电的离子总数的变化
二、非选择题(本题包括5小题,共52分)
17.(4分)目前人们正在研究开发一种高能电池——钠硫电池,它是以熔融的钠、硫为两极,以能使Na+自由通过而导电的β-Al2O3陶瓷作固体电解质,电池反应为2Na+xS
Na2Sx。
回答下列问题:
电池在工作时,正极反应式为;
负极反应式为。
18.(8分)能源问题是当前人类社会面临的一项重大课题,H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质,它们的燃烧热依次为285.8kJ/mol、282.5kJ/mol、726.7kJ/mol。
请回答:
(1)已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:
CO+2H2====CH3OH。
则H2与CO反应生成CH3OH的热化学方程式为:
。
(2)如图为某种燃料电池的工作原理示意图,a、b均为惰性电极。
①使用时,空气从口通入(填“A”或“B”);
②假设使用的“燃料”是甲醇,a极的电极反应式为:
___________________________________________________________________;
③假设使用的“燃料”是水煤气(成分为CO、H2)用这种电池电镀铜,待镀金属增重6.4g,则至少消耗标准状况下水煤气的体积为。
19.(12分)如图甲、乙是电化学实验装置。
(1)若甲、乙两烧杯中均盛有饱和NaCl溶液。
①甲中石墨棒上的电极反应式为;
②乙中总反应的离子方程式为;
③将湿润的淀粉-KI试纸放在乙烧杯上方,发现试纸先变蓝后褪色,这是因为过量的Cl2氧化了生成的I2。
若反应中Cl2和I2的物质的量之比为5∶1,且生成两种酸,该反应的化学方程式为:
;
(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。
①甲中铁棒上的电极反应式为:
;
②如果起始时乙中盛有200mLpH=5的CuSO4溶液(25℃),一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到电解前的状态,可向溶液中加入(填写物质的化学式)g。
20.(16分)某课外活动小组用如图装置进行实验,试回答下列问题。
(1)若开始时开关K与a连接,则B极的电极反应式为。
(2)若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应式为,
总反应的离子方程式为。
有关上述实验,下列说法正确的是(填序号)。
①溶液中Na+向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24L气体,则溶液中转移0.2mol电子
(3)该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为。
此时通过阴离子交换膜的离子数(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池,则电池正极的电极反应式为。
21.(12分)某研究性学习小组设计以下装置制取氯气,并以氯气为原料进行特定反应。
分析并回答下列问题:
(1)装置A中,b为电池的(填“正”或“负”)极。
(2)实验开始时,先让氯气和水蒸气充满装有炭粉的装置C,再点燃C处的酒精灯,装置C中发生氧化还原反应,生成CO2和HCl(g),则反应的化学方程式为:
。
(3)要将装置B接入装置A和C之间,正确的连接顺序是:
c→→→f
(4)实验结束后,将装置B试管中的氯水倒入已检查完好的分液漏斗中,然后再注入10mLCCl4,盖好玻璃塞,振荡,静置于铁架台上(如图)
等分层后取上层液和下层液,呈黄绿色的是(填“上层液”或“下层液”),该层液体能否使干燥的有色布条褪色?
(填“能”或“不能”)。
(5)若装置A中产生的氯气恰好能与100mL4mol/L的NaOH溶液完全反应,则此时A中Pt电极(阴极增加的质量为g。
六、电化学基础
.(2012大纲∙11)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池,①②相连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;③④相连时,③的质量减少。
据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是
A.①③②④B.①③④②C.③④②①D.③①②④
答案:
B
.(2012安徽∙11)某兴趣小组设计如下微型实验装置。
实验时,现断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生;一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表指针偏转,下列有关描述正确的是
A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为:
2H++2Cl−
Cl2↑+H2↑
B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红
C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应为:
Cl2+2e—=2Cl−
D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极
答案:
D
.(2012北京∙12)人工光合作用能够借助
太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。
下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图,下列说法不正确的是
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一=H
COOH
答案:
C
.(2012福建∙9)将右图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是
A.
电极上发生还原反应
B.电子沿Zn
a
b
Cu路径流动
C.片刻后甲池中c(SO42−)增大
D.片刻后可观察到滤纸b点变红色
答案:
A
.(2012海南∙16)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。
某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示:
回答下列问题:
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为、;
(2)闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中b电极上得到的是,电解氯化钠溶液的总反应方程式为;
(3)若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电最为
(法拉第常数F=9.65×104C∙mol-1,列式计算),最多能产生的氯气体积为
L(标准状况)。
答案:
(1)2O2+4H2O+8e-=8OH-,CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
(2)H22NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
(3)
×8×9.65×104C·mol-1=3.45×104C4L
.(2012山东∙13)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
答案:
B
.(2012上海∙14)右图所示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.该装置可看作是铜一锌原电池,电解质溶液是稀硫酸
答案:
A
.(2012四川∙11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:
CH3CH2OH-4e-+H2O=CH3COOH+4H+。
下列有关说法正确的是
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48L氧气
C.电池反应的化学方程式为:
CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反应为:
O2+4e-+2H2O=4OH-
答案:
C
.(2012新课标∙26)铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物;
⑴要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可用离子交换和滴定的方法。
实验中称取0.54g的FeClx样品,溶解后进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH−的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换,交换完成后,流出溶液的OH-用0.40mol∙L−1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0mL,计算该样品中的物质的量,并求出FeClx中x值:
(列出计算过程);
⑵现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,采用上述方法测得n(Fe):
n(Cl)=1:
2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为,在实验室中,FeCl2可用铁粉和反应制备,FeCl3可用铁粉和反应制备;
⑶FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为;
⑷高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。
FeCl3与KClO3在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为。
与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为,该电池总反应的离子方程式为。
答案:
⑴n(Cl)=0.0250L×0.40mol·L-1=0.010mol
0.54g-0.010mol×35.5g·mol-1=0.19g
n(Fe)=0.19g/56g·mol-1=0.0034mol
n(Fe):
n(Cl)=0.0034:
0.0010=1:
3,x=3
⑵0.10,盐酸氯气
⑶2Fe3++2I-
2Fe2++I2(或2Fe3++3I-
2Fe2++I3-)
⑷2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+5H2O+3Cl-
FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-
2FeO42-+8H2O+3Zn=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-
.(2012天津∙7)X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期,且原子序数依次增大。
X、Z同主族,可形成离子化合物ZX;Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子。
回答下列问题:
⑴Y在元素周期表中的位置为。
⑵上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是(写化学式),非金属气态氢化物还原性最强的是(写化学式)。
⑶Y、G的单质与量元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有(写出其中两种物质的化学式))。
⑷X2M的燃烧热∆H=-akJ/mol,写出X2M燃烧反应的热化学方程式:
。
⑸ZX的电子式为;ZX与水反应放出气体的化学方程式为。
⑹熔融状态下,Z的单质和FeG2能组成可充电电池(装置示意图如下),反应原理为:
2Z+FeG2
Fe+2ZG
放电时,电池的正极反应式为;充电时,(写物质名称)电极接电源的负极;该电池的电解质为。
答案:
⑴Y第2周期VIA⑵最高价氧化物对应水化物酸性最强的是HClO4,非金属性越弱,气态氢化物还原性越强,气态氢化物还原性最强的是H2S⑶Y的单质O3、G的单质Cl2、二者形成的ClO2可作消毒剂⑷根据燃烧热的含义,写H2S燃烧的热化学方程式生成物应该生成SO2,2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l),△H=−2aKJ·mol-1⑸
,NaH+H2O=NaOH+H2⑹2Na+FeCl2
Fe+NaCl,放电时正极发生还原反应,应该是Fe2+得电子,电极反应式为Fe2++2e-=Fe。
充电时原电池的负极材料Na接电源的负极。
该电池的电解质为B-Al2O3
.(2012北京∙25)直接排放含SO2,的烟气会形成胶雨,危害环境。
利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2,
(1)用化学方程式表示SO2:
形成硫酸型胶雨的反应:
(2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2:
制得,该反应的离子方程式是
(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-),n(HSO3-)变化关系如下表 :
n(SO32-):
n(HSO3-)
91:
9
1:
1
1:
91
PH
8.2
7.2
6.2
①上表判断Na2SO3溶液显 性,用化学平衡原理解释:
②当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b.c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
c.c(Na+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
(4)当吸收液的pH降至约为6时,满送至电解槽再生。
再生示意图如下:
①HSO3−在阳极放电的电极反应式是 。
②当阴极室中溶液PH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。
简述再生原理:
答案:
(1)SO2+H2O==H2SO3,2H2SO3+O2==2H2SO4;
(2)SO2+2OH-=SO32-+H2O(3)酸;HSO3−:
HSO3-=SO32-+H+和HSO3-+H2O=H2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度;ab;(4)HSO3-+H2O-2e-=3H++SO42-;H+在阴极得电子生成H2,溶液中的c(H+)降低,促使HSO3-电离生成SO32-,且Na+进入阴极室,吸收液得以再生。
答案:
⑴2NH3+CO2
CO(NH2)2+H2O⑵①小于②30%⑶①B
②2Cl--2e-==Cl2↑CO(NH2)2+3Cl2+H2O==N2+CO2+6HCl③不变;7.2
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