2021届高考化学二轮复习：第7讲-电化学基础-Word版含解析.docx

第7讲　电化学基础

一、小题对点练
一、原电池原理及其应用
1．(2022·呼和浩特测试)有关电化学学问的描述正确的是 (　　)。
A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液
C．由于铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为Mg－2e－＋
2OH－===Mg(OH)2
解析　A项，原电池反应是自发进行的氧化还原反应；B项，由于电解质溶液中有Ag＋，盐桥内不能有Cl－，由于二者反应会生成AgCl沉淀；C项，Fe、Cu、浓硝酸组成的原电池，由于铁遇浓硝酸钝化，则Cu为负极，Fe为正极，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；D项，由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，电池总反应为2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑，Al作负极，负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，D错。
答案　A
2．(2022·稽阳一中测试)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是 (　　)。

A．铁是阳极，电极反应为Fe－6e－＋4H2O===FeO＋8H＋
B．电解时电子的流淌方向为：负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极
C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动
D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH上升，撤去隔膜混合后，与原溶液比
较pH降低(假设电解前后体积变化忽视不计)
解析　A项，铁是阳极，由于溶液是碱性，不行能生成H＋，不正确；B项，电解时电子的流淌方向为：负极→Ni电极，溶液中是离子导电，再是Fe电极→正极，不正确；C项，因阳极发生反应Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，而消耗OH－，故OH－通过阴离子交换膜自左向右移动，不正确；D项，电解时阳极消耗OH－而使pH降低、阴极区因发生反应6H2O＋6e－===3H2↑＋
6OH－，生成OH－而pH上升；由于总反应消耗OH－，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低，正确。
答案　D
3．(2022·大纲卷，9)下图是在航天用高压氢镍电池基础上进展起来的一种金属氢化物镍电池(MH­Ni电池)。下列有关说法不正确的是 (　　)。

A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－―→Ni(OH)2＋OH－
B．电池的电解液可为KOH溶液
C．充电时负极反应为：MH＋OH－―→H2O＋M＋e－
D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高
解析　A项，依据题意可确定该电池的总反应为MH＋NiOOH===M＋Ni(OH)2，MH中M、H均为0价，MH作负极材料，而NiOOH为正极材料，负极反应式为MH－e－＋OH－===M＋H2O，正极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，正确；B项，电极材料MH和NiOOH及其反应产物在碱性溶液中均能稳定存在，故电解液可为KOH溶液，正确；C项，依据负极电极反应式可推知充电时阴极的电极反应式为M＋e－＋H2O===MH＋
OH－，错误；D项，MH中氢密度越大，单位体积的电极材料放出电量越多，电池的能量密度越高，正确。
答案　C
二、电解原理及其应用
4．(2022·台州一中模拟)某同学将电解池工作时电子、离子流淌方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是 (　　)。

A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
解析　电子由电源的负极流出，故a是阴极、d是正极，溶液中阳离子移向阴极。
答案　B
5．(2022·金丽衢联考)关于图中电解池工作时的相关叙述正确的是 (　　)。

A．Fe电极作阳极，发生氧化反应
B．Cl－向石墨电极做定向运动
C．石墨电极反应：Fe3＋＋3e－===Fe
D．电解池发生总反应：2Cl－＋2Fe3＋Cl2↑＋2Fe2＋
解析　依据电子的流向确定铁作阳极，发生氧化反应，A选项正确；电解质溶液中带负电的氯离子向阳极(铁电极)定向移动，进而形成闭合回路，B项错误；石墨作阴极，铁离子得到电子发生还原反应转化成亚铁离子，C选项错误；电解池中发生的总反应为2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，D选项错误。
答案　A
6．将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是 (　　)。

A．整个过程中两电极反应2Cl－－2e－===Cl2↑、2H＋＋2e－===H2↑不行能同时发生
B．电解至c点时，往电解液中加入适量CuCl2固体，即可使电解液恢复至原来的浓度
C．ab段表示电解过程中H＋被还原，pH上升
D．原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为2∶1
解析　图像分为三段，因此整个电解过程也有三个阶段，第一个阶段相当于电解CuCl2溶液，阳极反应为2Cl－－2e－＝Cl2，阴极反应为Cu2＋＋2e－＝Cu，CuCl2水解呈酸性，随着电解的进行，浓度减小，酸性减弱，pH上升，选项C错。若原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为2∶1，则达b点时CuCl2消耗完，接着只电解水，pH不变，则与图像不符，D错。b→c溶液的pH明显下降，说明b点时Cl－已耗完，而Cu2＋过量，相当于电解CuSO4溶液，阳极反应为：2H2O－4e－＝4H＋＋O2，阴极反应为2Cu2＋＋4e－＝2Cu，由于有H＋生成，则溶液的pH减小，又由于有O2生成，故电解至c点时，往电解质溶液中加入CuCl2固体不能使电解质溶液恢复至原来的浓度，B错误，c点时溶液中的电解质为K2SO4与H2SO4，则c～d段相当于电解水，阳极反应为
2OH－－2e－＝H2O＋O2，阴极反应为2H＋＋2e－＝H2，故A正确。
答案　A
三、金属腐蚀与防护
7．(2022·雅安一诊)化学与生活、生产有着亲密关系，下列叙述中正确的是 (　　)。
A．钢铁发生析氢腐蚀时，H＋得电子释放出H2，钢铁被腐蚀
B．钢铁发生吸氧腐蚀时，OH－失电子释放出O2，钢铁被腐蚀
C．船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以爱护船体
D．外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可爱护闸门
解析　发生吸氧腐蚀时正极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，整个过程是吸取O2而不是释放出O2，B错误。选项C中是牺牲阳极的阴极爱护法，金属锌发生氧化反应，C错。选项D中是外加电流的阴极爱护法，钢铁闸门应与外加电源的负极相连，D错。
答案　A
8．化学在日常生产生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是 (　　)。
A．钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．钢铁在海水中比在河水中更易腐蚀，主要缘由是海水含氧量高于河水
C．在海轮外壳上镶入锌块，锌作负极，可减缓船体的腐蚀速率
D．在潮湿的空气中，镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀
解析　选项A，钢铁发生吸氧腐蚀时，O2在正极获得电子，发生还原反应；选项B，钢铁在海水中比在河水中更易腐蚀，主要缘由是海水中电解质的浓度高于河水，钢铁在海水中更易发生电化学腐蚀；选项C，轮船外壳镶入比铁活泼的锌块，形成原电池，锌作负极，可减缓船体的腐蚀速率；选项D，在潮湿的空气中，铁板简洁发生电化学腐蚀，镀锌铁板中锌比铁活泼，锌铁构成原电池，铁作正极被爱护，不简洁被腐蚀；镀锡铁板中铁比锡活泼；铁锡构成原电池，铁作负极易被腐蚀。
答案　B
二、大题冲关练
9．(2022·上海市杨浦区高三上学期学业质量调研)某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。

完成下列填空：
(1)图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式；在方括号内用箭头表示出电子流淌的方向。
(2)写出正、负极反应的方程式。
正极：__________，负极：____________。
(3)按图1装置试验，约8分钟才看到导管中液柱上升，下列措施可以更快更清楚地观看到液柱上升的是________(填字母序号)。
a．用纯氧气代替具支试管内的空气
b．用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物
c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水
(4)上升温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施________(填“可行”或“不行”)。
解析　(1)电子由负极流向正极，
(2)正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，
负极：2Fe－4e－===2Fe2＋。
(3)a项，增大O2的浓度，加快腐蚀，b项，增大接触面积，加快腐蚀，c项，可以对试验现象进行放大，且加入红墨水易于观看。
(4)由于加热具支试管，把空气赶出，腐蚀更慢。
答案　(1)

(2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
Fe－2e－===Fe2＋
(3)abc
(4)不行
10．(2022·湖州一中测试)(1)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机供应推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图1所示，其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2。

图1
依据所给信息推断，混合动力车上坡或加速时，乙电极四周溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为___
_________________________________________________________________。
(2)图2是一种新型燃料电池，以CO为燃料，肯定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质，图3是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼试验。

　　　图2　 　　　　　　　图3
回答下列问题：
①A极为电源________(填“正”或“负”)极，写出A极的电极反应式：_______________________________________________________________。
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼试验，则B极应当与________极(填“C”或“D”)相连。
③当消耗标准状况下2.24 L CO时，C电极的质量变化为________。
解析　(1)上坡或加速时，电动机工作，为原电池，乙电极中NiOOH→Ni(OH)2，Ni的化合价降低，乙电极为正极，电极反应式为NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2，四周溶液的pH增大。(2)①在燃料电池中可燃性气体作负极，即A为负极，依据所给新型燃料电池的构成原理装置图，结合原电池的工作原理，可直接写出A极的电极反应式：CO－2e－＋CO===2CO2。②依据电解精炼原理，粗铜应与电源的正极相连，精铜应与电源的负极相连，因B极是正极，所以B极应与D极相连。③标准状况下2.24 L CO失去0.2 mol e－，依据得失电子守恒，C极上增加Cu的质量为6.4 g。
答案　(1)增大　NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2
(2)①负　CO－2e－＋CO===2CO2　②D
③增加6.4 g
11．(高考题组合)(1)[2022·四川，11(4)]①MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是_________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
②MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是____________________________________________________________。
(2)[(2022·江苏，20，(1)]硫化氢的转化是资源利用和环境爱护的重要争辩课题。
由硫化氢获得硫单质有多种方法。

将烧碱吸取H2S后的溶液加入到如上图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：
S2－－2e－===S
(n－1)S＋S2－===S
①写出电解时阴极的电极反应式：___________________________________。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成________________________________________________________________。
(3)[2022·重庆，11，(4)]肯定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽视其他有机物)。

①导线中电子移动方向为________。(用A、D表示)
②生成目标产物的电极反应式为________。
③该储氢装置的电流效率η＝________(η＝×100%，计算结果保留小数点后1位)
解析　(1)①依据Mn的化合价，从＋2价→＋4价，失电子发生氧化反应，则阳极电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋。②碱性锌锰干电池中，MnO2作为正极，发生还原反应，其电极反应式MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－。
(2)①电解时，阴极溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H＋放电生成H2和 OH－。②由题给反应可知，阳极区生成了S，S可以理解为(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质同时还有H2S气体。
(3)①由于从 到发生了得电子的还原反应，故D为阴极，E为阳极，A为负极，B为正极，导线中电子移动方向为A→D。②由①知D电极生成目标产物的电极反应式为 ＋6H＋＋6e－===。③由①知，E电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则生成2.8 mol O2转移的电子为2.8 mol×4＝11.2 mol，电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等，即阴极得到电子也为11.2 mol，阴极上发生的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12，2H＋＋2e－===H2↑，设参与反应的苯的物质的量为x，其转移电子的物质的量为6x，生成的H2为 mol，依题意得×100%＝10%，x＝1.2。生成目标产物消耗的电子为1.2 mol×6＝7.2 mol，电流效率η＝×100%≈64.3%。
答案　(1)①Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋
②MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
(2)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑
(3)①A→D　②C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12
③64.3%