2021高考化学(江西专用)二轮专题提升练：第9讲-电化学基础(含新题及解析).docx

第9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·德阳一中测试)Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2，下列说法错误的是 (　　)。
A．该电池工作时，正极反应为2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2
B．锂电极作该电池负极，负极反应为Li－e－===Li＋
C．该电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
D．该电池组装时，必需在无水无氧条件下进行
解析　A项，正极上SOCl2发生还原反应；B项，Li为负极，发生氧化反应：Li－e－===Li＋；C项，电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极；D项，Li能与水、氧气反应，因此该电池组装时必需在无水无氧条件下进行。
答案　C
3．(2022·浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：
Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH
已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO
下列说法正确的是 (　　)。
A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
B．充电过程中OH－ 离子从阳极向阴极迁移
C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e－===MH＋OH－ ，H2O中的H被M还原
D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液
解析　A项，由NiMH充电的总反应方程式知，其逆反应为放电时的总反应，正极发生还原反应：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，正确；B项，充电时相当于电解池，阴离子(OH－)向阳极移动，错误；C项，由于MH中M与H均为0价，反应前后M的化合价没有变化，故H2O中的H是由于电解而被还原，并不是被M还原，错误；D项，由信息可知NiOOH与KOH溶液、氨水反应，故电解质溶液不能用KOH溶液、氨水，错误。
答案　A
二、电解原理及其应用
4．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·成都摸底)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．(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。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%