2021高考化学专题突破训练：专题9-电基础.docx

专题9 电基础
班级：__________　　姓名：__________　　学号：__________
一、选择题(每小题只有一个正确答案，每小题3分，共45分)
　1.下列有关钢材生锈的说法正确的是(　　)
A．红色铁锈的主要成分是Fe(OH)3
B．钢材在空气中的反应只有氧化、还原及化合反应
C．钢材在空气中的腐蚀主要为电化学腐蚀，其负极的反应为Fe－3e－===Fe3＋
D．空气中太阳、风雨、湿度对钢材的腐蚀有较大影响
　2.据报道，摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电，其电池反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO＋6H2O，则下列说法中错误的是(　　)
A．放电时，CH3OH参与反应的电极为负极
B．充电时，电解质溶液的pH渐渐减小
C．放电时，负极的电极反应为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
D．充电时，每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子
　3.用惰性电极电解确定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(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(　　)
A．0.4 mol B．0.5 mol
C．0.6 mol D．0.8 mol
　4.有下列4种燃料电池的工作原理示意图，其中正极反应的产物为水的是(　　)

　5.大容量Li－SO2电池有内阻小、放电功率高、能量大和低温性能好等特点。其电解质是LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，电池总反应式为：2Li＋2SO2Li2S2O4。下列说法不正确的是 (　　)
A．放电时，负极反应式为Li－e－===Li＋
B．充电时，阳极反应式为S2O－2e－===2SO2
C．放电时Li＋向负极移动
D．该电池的溶液不使用水溶液，缘由是Li易与水反应
　6.下列叙述正确的是(　　)
A．纯锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液，可使反应速率加快
B．甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中，其负极上发生的反应为：CH3OH＋6OH－＋6e－===CO2↑＋5H2O
C．在铁上镀铜时，金属铜作阴极
D．电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度不变
　7.如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极四周溶液呈红色，则下列说法正确的是(　　)

A．x是正极，y是负极，CuSO4溶液的pH渐渐减小
B．x是正极，y是负极，CuSO4溶液的pH保持不变
C．x是负极，y是正极，CuSO4溶液的pH渐渐减小
D．x是负极，y是正极，CuSO4溶液的pH保持不变
　8.市场上经常见到的标记为Li－ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：Li＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2，下列说法不正确的是(　　)
A．放电时，负极的电极反应式：Li－e－===Li＋
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质
D．放电过程中Li＋向负极移动
　9.以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是(　　)
①粗铜与直流电源负极相连　②阴极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu　③电路中每通过3.01×1023个电子，得到的精铜质量为16 g　④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥
A．①③ B．②④
C．③④ D．②③
10.由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。

①a处通入的气体是氢气，b处通入的气体是氧气；②该装置中只涉及两种形式的能量变化；③电池正极的电极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－；④P－型半导体连接的是电池负极。上述说法中正确的是(　　)
A．①② B．①③
C．③④ D．②④
11.利用右图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是(　　)

A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X四周能得到氢氧化钠
B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4
C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属
D．外加电流的阴极疼惜法中，Y是待疼惜金属

12. （2022•大同模拟）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如右图所示，电解总反应为：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　)
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成
13.如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解，下列说法正确的是(　　)

A．乙烧杯中d的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
B．a、c两极产生气体的物质的量相等
C．假如忽视水解，甲、乙两烧杯中溶液混合后溶液的pH＝7
D．乙烧杯中发生的反应为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
14.用惰性电极电解NaHSO3溶液可以得到硫酸，装置如图所示。

电解过程中①、②、③、④处的生成物依次是(　　)
A．硫酸、氧气和二氧化硫、氢气、亚硫酸钠
B．硫酸、氢气、氧气和二氧化硫、亚硫酸钠
C．亚硫酸钠、氧气和二氧化硫、氢气、硫酸
D．亚硫酸钠、氢气、氧气和二氧化硫、硫酸
15.关于下列装置说法正确的是(　　)

A．①装置中阴极处产生的气体能够使潮湿淀粉KI试纸变蓝
B．②装置中待镀铁制品应与电源正极相连
C．③装置中电子由b极流向a极
D．④装置盐桥中的K＋移向CuSO4溶液
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16.(14分)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法。

①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，缘由是　2Al＋2H2O＋2OH－　　2AlO＋3H2↑　(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的　b　。
a．NH3 b．CO2
c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为　2Al－6e－＋3H2O　　Al2O3＋6H＋　。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的缘由是　部分Al2O3与硫酸反应生成硫酸铝，加入NaHCO3中和酸后，进一步水解相互促进，生成Al(OH)3沉淀[或加入NaHCO3，降低了溶液中的氢离子浓度，氢离子浓度降低到确定程度时，产生Al(OH)3沉淀]　。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的缘由是　保证电解液中Cu2＋浓度不变　。
(3)利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。

若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于　N　处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为　牺牲阳极的阴极疼惜法(牺牲阳极疼惜法)　。
17.(10分)如图所示，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。A，B分别为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是多孔的Ni的电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都布满浓KOH溶液。若在滤纸中心点上一滴紫色的KMnO4溶液，K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。

(1)外电源的正、负极分别是R为______，S为______。
(2)A四周溶液的现象是　溶液变红　，B四周发生的电极反应式为________________________________________________________________________。
(3)滤纸上的紫色点向哪方移动？　B　。
(4)当C、D里的气体产生到确定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体渐渐削减，主要由于　氢气和氧气在碱性环境下发生的是电池反应(类似燃料电池)，消耗了氢气和氧气　，有关的反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
18.(8分)如图，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极四周显红色。试回答下列问题：

(1)A极为电源的　正　极。
(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)乙装置中F极四周显红色的缘由是　F极为阴极，H＋放电，促进了水的电离，使F极四周c(OH－)>c(H＋)，使酚酞显红色　。
(4)欲用丙装置精炼铜，G应当是　纯铜　(填“纯铜”或“粗铜”)，精炼液是　硫酸铜溶液　。
19.(14分)电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图表示一个电解池，装有电解液c；A、B分别是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

(1)若A、B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCl溶液，试验开头时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试液，试推断：
①a是　正　极(填“正”或“负”)，B是　阴　极(填“阴”或“阳”)；
②A电极上的电极反应式为________________________________________________________________________，
B电极上的电极反应式为________________________________________________________________________；
③检验A电极产物的方法是　把潮湿的淀粉碘化钾试纸放在A电极四周，试纸变蓝　。
(2)如用电解法精炼粗铜，电解液c选用CuSO4溶液，则
①A电极的材料是　粗铜　，电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②B电极的材料是　纯铜　，电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为3.2 g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为　0.56 L　；常温下，若将电解后的溶液稀释至1 L，则溶液的pH约为　1　。
20.(9分)某爱好小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题：

(1)发生氧化反应的烧杯是　乙　(填“甲”或“乙”)。
(2)外电路的电流方向为：从　a　到　b　(填“a”或“b”)。
(3)电池工作时，盐桥中的SO移向　乙　(填“甲”或“乙”)烧杯。
(4)甲烧杯中发生的电极反应为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

章末检测卷(九)
1．D　解析：铁锈的主要成分是Fe2O3，A项错；电化学腐蚀首先得到Fe(OH)3，分解得到Fe2O3，有分解反应，B项错；负极的反应为Fe－2e－=== Fe2＋，C项错。
2．B　解析：放电时为原电池，从化合价推断CH3OH为电池的负极，电极反应为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；充电时为电解池，阴极反应为CO＋6H2O＋6e－===CH3OH＋8OH－，溶液的pH增大，从电极反应来看，每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子，综上所述错误的为B项。
3．C　解析：通常电解CuSO4后脱离溶液的是2Cu＋O2，所以把脱离产物化合(成为CuO)再放回溶液，就可使其恢复原貌。现能使其恢复原貌的是Cu2(OH)2CO3，不考虑CO2的溶解，即Cu2(OH)2CO3―→Cu2(OH)2O―→2CuO·H2O，所以是先电解CuSO4后电解水。故有关系式：
Cu2(OH)2CO3～2CuO·H2O～转移6e－

解得n(e－)＝0.6 mol。
4．C　解析：燃料电池通入燃料的电极为负极，通入氧气或空气的电极为正极。

正极反应
负极反应
A
O2＋4e－===2O2－
2H2－4e－＋2O2－===2H2O
B
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
C
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
2H2－4e－===4H＋
D
O2＋4e－＋2CO2===2CO
2H2－4e－＋2CO===2H2O＋2CO2↑或CO－2e－＋CO===2CO2↑
5.C　解析：依据总反应可知负极发生反应的是锂，A项正确；充电时阳极发生氧化反应，B项正确；放电时Li＋向负极移动，C项错误；由于锂是活泼金属，能与水反应，D项正确。
6．A　解析：A项中加入少量CuSO4溶液发生反应：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu，置换出的铜和锌，以及硫酸溶液构成原电池，使反应速率加快，故A项正确；B项中甲醇作负极反应物，发生氧化反应，失去电子，正确的电极反应式为：CH3OH＋6OH－－6e－===CO2↑＋5H2O，所以B错；电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，若在铁上镀铜，金属铜应当作阳极，故C项错误；电解精炼铜时，由于粗铜中含有Zn、Fe等杂质，使电解质溶液中铜离子浓度减小，故D项错误。
7．A　解析：依据题意装置为两个电解池的串联装置，烧杯中电解硫酸铜溶液，U形管中电解氯化钠溶液，b极毁灭红色，为阴极，所以y为负极，电解硫酸铜溶液时阳极为由水电离的氢氧根离子失电子，破坏了水的电离平衡，溶液pH减小。
8．D　解析：Li从零价升至正价，失去电子，作为负极，A选项正确；反应逆向进行时，反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，B选项正确；由于Li可以与水反应，故该电池不能用水溶液作为电解质，C选项正确；原电池中负极产生的Li＋应迁移至正极参与反应，故D选项错误。
9．D　解析：粗铜应与电源正极相连，作阳极，①错误；阴极上Cu2＋＋2e－===Cu，②正确；电路中每通过2 mol e－析出铜64 g，通过3.01×1023个电子，即0.5 mol电子时析出铜0.25 mol，质量为16 g，③正确；粗铜中的Ag以单质形式形成阳极泥，④错误。
10．B　解析：依据电子的流向可知，a极是电子流出的极(负极)，所以a处通入H2，b处通入O2，①正确；该装置至少涉及化学能、电能、光能的转化，②错误；碱性条件时，电池正极的电极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－，③正确；P－型半导体连接的是电池正极，④错误。综合得到正确选项是B。
11．D　解析：电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH。铜的电解精炼时，应用粗铜作阳极、纯铜作阴极；电镀时，应以镀层金属作阳极、待镀金属作阴极。
12．A　解析：A项从反应中得知通电时，Cu在阳极放电，失电子发生氧化反应，另一电极(石墨)作阴极，发生还原反应，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，相应的CuCu2O，转移0.1 mol电子生成0.05 mol Cu2O，故B、C、D项错。
13．D　解析：据图可知a是阳极、d是阴极，d电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A项不正确；a极和c极产生的气体分别是O2和Cl2，依据得失电子相等，二者体积之比是1∶2，B项不正确；乙池中Cl2在溶液中溶解，使NaOH被消耗，故两池混合后，溶液的pH略小于7，C项不正确。
14．D　解析：阴极区存在电离平衡HSOSO＋H＋，阴极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，c(H＋)减小，促使H2O电离平衡正向移动，所以①处的生成物为Na2SO3，②处的生成物为H2。阴极区生成的SO部分通过阴离子交换膜进入阳极区，部分SO与加入的H2SO4反应生成SO2逸出，阳极电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，生成的O2将另一部分SO氧化生成SO，所以③处的生成物为O2和SO2，④处的生成物为H2SO4。
15．D　解析：A项中应是阳极产生Cl2；B项中电镀池中，待镀制品应作阴极，与电源负极相连；C项中原电池外电路电子是由负极流向正极。
16．(1)①2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO＋3H2↑　b　②2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋　部分Al2O3与硫酸反应生成硫酸铝，加入NaHCO3中和酸后，进一步水解相互促进，生成Al(OH)3沉淀[或加入NaHCO3，降低了溶液中的氢离子浓度，氢离子浓度降低到确定程度时，产生Al(OH)3沉淀]　(2)保证电解液中Cu2＋浓度不变　(3)N　牺牲阳极的阴极疼惜法(牺牲阳极疼惜法)
解析： (1)①Al、Al2O3和Al(OH)3均既能与强酸反应又能与强碱反应，因此，用碱处理铝材表面的氧化膜时，当氧化膜溶解后，暴露出的Al可以连续与强碱反应放出氢气，反应方程式为：2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO＋3H2↑，碱洗废液中含有AlO，加入酸性物质可以生成Al(OH)3，由于Al(OH)3可以溶于强酸(HNO3为强酸)，因此酸性物质选用CO2，选b。
②题目给出，电解目的是在铝材表面生成氧化膜，因此电极反应为：2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋；由于电解液是硫酸，因此难免会溶解确定量的Al2O3，在电极上也可能生成确定量的Al3＋，由于Al3＋水解呈酸性，HCO水解呈碱性，二者相互促进，产生气体CO2和沉淀氢氧化铝。也可以解释为，加入NaHCO3，提高了溶液的pH，当pH上升到确定程度，Al(OH)3沉淀析出。
(2)电镀过程中，为保持电镀质量，必需保持电镀液浓度的稳定，因此用Cu作为阳极，这样用阳极溶解的Cu，补充阴极析出的Cu，从而保持电解液的浓度稳定。
(3)利用电化学法疼惜金属，从原理上来说，就是被疼惜金属材料上发生还原反应，从而保证金属不被腐蚀。碳棒为惰性电极，Fe为活泼电极，疼惜Fe只能用电解法，此时Fe作为阴极，故选N；但X为Zn时，Zn活泼性大于Fe，Fe可以作为原电池的正极被疼惜，这种方法叫做牺牲阳极的阴极疼惜法。
17．(1)负极　正极　(2)溶液变红　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　(3)B　(4)氢气和氧气在碱性环境下发生的是电池反应(类似燃料电池)，消耗了氢气和氧气　(负极)2H2＋4OH－－4e－===4H2O，(正极)O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：(1)C、D产生气体的体积是不相同的，由此可以推断C端的气体是氢气，D端产生的气体是氧气，所以确定R为负极而S端为正极。(2)A四周溶液的变化是变为红色，由于D端放氧气，N端为阳极，而A端为阴极，吸引阳离子，阳离子放电2H＋＋2e－===H2↑。由于电解破坏了水的电离平衡，所以，此处OH－浓度增大，溶液显红色，而在B端发生OH－放电，其反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(3)由于B端是阳极，所以MnO向B端移动，而显示紫色。
18．(1)正　(2)CuCl2Cu＋Cl2↑　(3)F极为阴极，H＋放电，促进了水的电离，使F极四周c(OH－)>c(H＋)，使酚酞显红色　(4)纯铜　硫酸铜溶液
解析：本题的突破口为“F极四周显红色”，显红色的缘由是溶液显碱性，而显碱性是由于水电离出的H＋放电，促进了水的电离而形成的。H＋放电说明该极为阴极，B极为负极，则A极为正极。
(4)电解精炼铜时应将粗铜作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液。
19．(1)①正　阴　②2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　③把潮湿的淀粉碘化钾试纸放在A电极四周，试纸变蓝　(2)①粗铜　Cu－2e－===Cu2＋　②纯铜　Cu2＋＋2e－===Cu　(3)0.56 L　1
解析：(1)电流从正极流出，流入电解池的阳极，所以a是正极，B是阴极；A电极的反应式为：2Cl－===Cl2↑＋2e－，B电极的反应式为：2H＋＋2e－===H2；检验Cl2的方法一般用潮湿的淀粉碘化钾试纸，Cl2能使试纸变蓝；也可以用潮湿的有色布条或纸条，Cl2能使布条或纸条褪色。
(3)电解的总反应方程式为：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。当阴极上析出3.2 g Cu时，产生的O2在标准状况下的体积为0.56 L，同时产生的H＋为0.1 mol，c(H＋)＝0.1 mol·L－1，故pH＝1。
20．(1)乙　(2)a　b　(3)乙　(4)MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O
解析：依据氧化还原反应可知：甲烧杯中石墨作正极，发生还原反应，电极反应为：MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中石墨作负极，发生氧化反应，电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋；外电路电流方向从正极流向负极，即从a到b；电池工作时，盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，即SO移向乙烧杯。