专题2化学基本理论第5讲电化学基础提能力.doc

1．[双选题]根据下图，下列判断中正确的是(　　)

A．烧杯a中的溶液pH升高
B．烧杯b中发生氧化反应
C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2
D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2
解析：题中给出的物质表明，该电池的总反应是2Zn＋O2＋2H2O===2Zn(OH)2，a烧杯中电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，b中Zn－2e－===Zn2＋，所以正确选项为A、B。
答案：AB
2．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是(　　)
A．水既是氧化剂又是溶剂
B．放电时正极上有氢气生成
C．放电时OH－向正极移动
D．总反应为：2Li ＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析：本题考查原电池工作原理及考生解决新情境中实际问题的能力 。该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电子生成氢气，电解质是LiOH，故A、B、D项正确；原电池中OH－向负极移动，C项错误。
答案：C
3．1 L某溶液中含有的离子如下表：
离子
Cu2＋
Al3＋
NO
Cl－
物质的量浓度(mol/L)
1
1
a
1

用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e－通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是(　　)
A．电解后溶液的pH＝0
B．a＝3
C．阳极生成1.5 mol Cl2
D．阴极析出的金属是铜与铝
解析：根据离子的放电顺序及电子守恒可知，先电解0.5 mol CuCl2，生成0.5 mol Cu和0.5 mol Cl2，再电解0.5 mol Cu(NO3)2，生成0.5 mol Cu和0.25 mol O2、1 mol H＋，再电解Al(NO3)3溶液(即电解水)，溶液中产生氢离子浓度为1 mol/L，故A正确，D不正确。阳极氯离子放电只能产生0.5 mol氯气，C不正确。根据电荷守恒可推知a应等于4，B不正确。
答案：A
4.如图装置中，小试管内为红墨水，带有支管的U型管中盛有pH＝4的雨水和生铁片。经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U型管中的液面。以下有关解释合理的是(　　)
A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片始终发生析氢腐蚀
C．墨水液面回升时，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．U型管中溶液pH逐渐减小
解析：铁发生电化学腐蚀时铁作负极、碳作正极。反应开始时导气管内液面下降，说明有气体生成，是析氢腐蚀；一段时间后液面上升，说明有气体被吸收，是吸氧腐蚀。故A、B、D错误，C正确。
答案：C
5.如图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极。
按要求回答下列问题：
(1)打开K2，闭合K1，B为__________极，A的电极反应为______________，最终可观察到的现象是________________，涉及的化学反应方程式有
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)打开K1，闭合K2，E为________极，F极的电极反应为________________，检验F极产生气体的方法是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若往U型管中滴加酚酞，进行(1)、(2)操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是________。
解析：(1)打开K2，闭合K1时，左侧装置是原电池，A作正极，B作负极。(2)打开K1，闭合K2时，右侧装置是电解池E作阴极，F作阳极。
答案：(1)负　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　溶液中有红褐色沉淀生成　2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(2)阴　2Cl－－2e－===Cl2↑　用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气
(3)A、E

(限时45分钟，满分100分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分)
1．[双选题]下列叙述中，正确的是(　　)
A．钢铁腐蚀的负极反应为：Fe－3e－===Fe3＋
B．Mg—Al及NaOH溶液构成的原电池中负极材料为Al
C．甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质)的正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为：C2H5OH－12e－===2CO2↑＋3H2O
解析：电极反应中，单质铁先变成Fe2＋，A错误；镁不能与NaOH溶液反应而铝能反应，故铝作负极，B正确；在碱性燃料电池中，CO2应转化为CO，D错误。
答案：BC
2．一种充电电池放电时的电极反应为
H2＋2OH－－2e－===2H2O；
NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－。当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是(　　)
A．H2O的还原　　　　　　 B．NiO(OH)的还原
C．H2的氧化 D．Ni(OH)2的氧化
解析：由题中给出的电极反应可判断出做原电池时，H2是还原剂被氧化、NiO(OH)是氧化剂被还原，则充电时H2是还原产物、NiO(OH)是氧化产物，与正极相连的是阳极发生氧化反应，所以“Ni(OH)2的氧化”正确。
答案：D
3．如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，下列说法不正确的是(　　)

A．溶液的质量变化：甲减小乙增大
B．溶液pH变化：甲减小乙增大
C．相同条件下产生气体的体积：V甲＝V乙
D．电极反应式：甲中阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，乙中负极：Mg－2e－===Mg2＋
解析：甲中总反应为：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，乙中总反应为：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，故甲溶液质量减小，乙溶液质量增大，A对；甲中生成H2SO4，pH减小，乙中消耗盐酸，pH增大，B对；当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，甲中产生0.25 mol O2，乙中产生0.5 mol H2，故相同条件下，甲乙中产生气体的体积比为1∶2，C错；甲中阴极为Cu2＋放电，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，乙中负极为Mg放电，电极反应为：Mg－2e－===Mg2＋，D对。
答案：C
4．用惰性电极电解NaCl和CuSO4混合溶液250 mL，经过一段时间后两极均得到11.2 L气体(标准状况下)，则下列有关描述中，正确的是(　　)
A．阳极发生的电极反应只有：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．两极得到的气体均为混合物气体
C．若Cu2＋的起始浓度为1 mol/L，则c(Cl－)起始浓度为2 mol/L
D．Cu2＋的起始浓度最大应小于4 mol/L
解析：根据放电顺序，阴极放电顺序为：铜离子、氢离子，阳极放电顺序为氯离子、氢氧根离子，因此阳极可能生成氯气、氧气，而阴极只能生成氢气；若Cu2＋的起始浓度为1 mol/L，则阴极得到氢气11.2 L时共转移的电子数为1.5 mol，若Cl－起始浓度为2 mol/L，则阳极得到氯气0.25 mol、氧气0.25 mol，阴极转移的电子总数也为1.5 mol，符合电子守恒定律；由于阴极得到氢气，故Cu2＋的起始浓度最大应小于2 mol/L。
答案：C
5．以KCl和ZnCl2 混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是(　　)
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
解析：本题考查电镀，意在考查考生对电镀原理的理解和应用能力。未通电前，题述装置不能构成原电池，A项错误；锌的析出量与通过的电量成正比，B错；电镀时电解反应速率只与电流大小有关，与温度无关，C项对；镀锌层破损后，会形成铁锌原电池，铁作正极，得到保护，D项错误。
答案：C
6．[双选题]如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K＋通过，该电池工作的化学方程式为：2K2S2＋KI3 K2S4＋3KI，装置(Ⅱ)为电解池的示意图。当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。则闭合K时，下列说法正确的是
(　　)

A．电极A上发生的反应为：2S－2e－===S
B．K＋从左到右通过离子交换膜
C．电极X上发生的反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．当有0.1 mol K＋通过离子交换膜时，Y电极上产生2.24 L(标准状况)气体
解析：闭合开关K时，电极X附近溶液先变红，说明电极A是原电池的负极，电子流出，A正确；随着电池工作的进行，负极区阳离子转移到正极区，故K＋从左到右通过离子交换膜，B正确；电极X上是氢离子放电，C错误；有0.1 mol K＋通过离子交换膜即电路上通过0.1 mol电子，则Y电极上产生1.12 L(标准状况)气体，D错误。
答案：AB
7．将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是(　　)

A．液滴中的 Cl－由 a 区向 b 区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．液滴下的 Fe 因发生还原反应而被腐蚀，生成的 Fe2＋由 a 区向 b 区迁移，与 b 区的OH－形成 Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e－===Cu2＋
解析：本题考查金属的腐蚀，意在考查考生运用电化学原理分析金属腐蚀过程的能力。铁板为铁和碳的合金，滴入 NaCl 溶液，形成原电池，显然 a 区为负极，溶液中 Cl－由 b区向a区迁移，A错；液滴边缘为正极区，溶解在溶液中的 O2 放电，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B 对；液滴下的 Fe 因发生氧化反应而被腐蚀，C 错；改用嵌有铜螺丝钉的铁板，则铁为负极，D 错。
答案：B
二、非选择题(本题包括4小题，共58分)
8．(14分)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0 ～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。

(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的________。
A．BaSO4　　　　　 B．CH3CH2OH
C．Na2SO4 D．NaOH
(2)电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是
Ⅰ.________________________；
Ⅱ.________________________。
(3)电极反应I和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH3)沉淀的离子方程式是__________________________。
(4)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)。A物质的化学式是__________________________。
解析：(1)为了增强溶液的导电性，因此可选用易溶性强电解质溶液，排除A和B，考虑到题中要求电解时保持污水的pH在5.0～6.0之间，因此不能添加NaOH。
(2)电解时铁作阳极，因此主要发生Fe－2e－===Fe2＋，同时也发生副反应，即溶液中的OH－失电子被氧化生成O2。
(3)根据得失电子守恒和电荷守恒即可得离子方程式。
(4)由于原电池的负极产物有水生成，所以负极必有CO参加反应，同时根据碳守恒可知A必为CO2，负极反应式可表示为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。
答案：(1)C　(2)Fe－2e－===Fe2＋
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(3)4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋　(4)CO2
9．(14分)M、R都是生活中常见的金属单质，其中R是用量最多的金属。甲、乙是化合物，其中甲是黑色晶体，可由R在X中燃烧得到。

(1)M与甲在高温下反应的化学方程式是______
________________________________________________________________________。
(2)电解法制R的低价氢氧化物的装置如图Ⅰ。a是4 mol·L－1 NaCl、1 mol·L－1NaOH的混合溶液。
①配制a时需要除去蒸馏水中溶解的O2，常采用________的方法。
②石墨电极应与电源的________(填“正”或“负”)极相连接，通电后，R电极附近的现象是__________________________，R极的电极反应式是______________
③停止实验一段时间后，在R极上部有红褐色物质产生，反应的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)把R的某氧化物粉末与M粉末混合后分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应；另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体质量比是a∶b，则R的氧化物的化学式是_
(4)如图Ⅱ所示，装置中出口①处的物质是________，出口②处的物质是________。该装置是将________能转化为________能。

解析：(1)由题干信息和框图可推得M为Al，R为Fe，甲是Fe3O4，乙为Al2O3。
(2)要想使Fe(OH)2不被氧化要确保溶液中无O2。
(3)设该铁的氧化物的化学式为：FexOy，写出该反应的化学方程式：2yAl＋3FexOy高温,yAl2O3＋3xFe，Fe与盐酸反应产生的H2与Al与NaOH溶液反应产生的H2的比值为a∶b，即＝，因此＝，故该铁的氧化物的化学式为：FeaOb。
(4)根据排放的液体产物可知膜左边发生的反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，膜右边发生的反应为：2H＋＋2e－===H2↑。
答案：(1)8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe
(2)①煮沸　②负　生成白色沉淀
Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2↓
③4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)FeaOb　
(4)Cl2　H2　电　化学
10．(16分)开发氢能是实现社会可持续发展的需要。硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。

请回答下列问题：
(1)已知1 g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该循环工艺过程的总反应方程式为_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：
NiO(OH)＋MH Ni(OH)2＋M

①电池放电时，负极的电极反应式为____________________________________。
②充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为_______________________________________________________。
解析：本题主要考查化学反应原理知识，如热化学方程式的书写、工艺流程反应分析、化学平衡原理的理解与应用、电极反应的书写等，本题最大亮点在于题目基础而灵活，如第(4)问中，将重点内容通过巧妙包装考查学生是否能用所学知识来分析新问题。(1)1 g FeS2完全燃烧释放出7.1 kJ热量，则4 mol FeS2完全燃烧释放出的热量为4×120×7.1 kJ＝3408 kJ，故FeS2燃烧的热化学方程式为：4FeS2(s)＋11O2(g)2Fe2O3(s)＋8SO2(g)；ΔH＝－3408 kJ/mol。(4)①负极实际上是稀土储氢合金吸附的H2失去电子生成H＋，H＋再与OH－结合生成H2O，所以负极的电极反应为：MH－e－＋OH－===H2O＋M。②O2被消耗相当于O2在阴极获得电子：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
答案：(1)4FeS2(s)＋11O2(g)2Fe2O3(s)＋8SO2(g)；ΔH＝－3408 kJ/mol
(2)2H2O＋SO2===H2SO4＋H2
(3)减小H2浓度，使HI分解平衡正向移动，提高HI的分解率
(4)①MH＋OH－－e－===M＋H2O
②2H2O＋O2＋4e－===4OH－
11．(14分)某校探究性学习小组对消毒液次氯酸钠(NaClO)的制备与性质等进行了探究。
甲同学：为制备消毒液，探究并制作了一种家用环保型消毒液(NaClO溶液)发生器，设计了如图所示的装置，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。请完成下列问题：若通电时，为使生成的Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，则电源的a电极名称为_______极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)，与其相连的电极的电极反应式为______________________________
________________________________________________________________________；
装置溶液中反应生成NaClO的离子方程式为________________________。
乙同学：从某超市中查询到某品牌消毒液包装说明的部分内容摘录如下：

请完成以下实验探究过程：
Ⅰ.阅读材料，根据学过的知识回答问题。
(1)室温条件下，该消毒液(NaClO)溶液的pH________7(填“>”<”或“＝”)，原因是(用离子方程式表示)__________________________________________________________。
(2)该消毒液还具有的化学性质是________(填字母序号)。
A．强氧化性　B．强还原性　C．不稳定性　D．漂白性　E．弱酸性
Ⅱ.为探究该消毒液对碳钢制品的腐蚀原理，设计方案进行研究。
(1)用烧杯取少量样品，将一颗光亮的普通碳钢钉放入烧杯，浸泡一段时间。预期的实验现象是_____________________________________。
(2)为了进一步探究碳钢钉在该消毒液(NaClO)中的腐蚀原理，丙同学设计了如图实验装置，写出碳(C)极上发生的电极反应式________________________________。
解析：甲同学为制备消毒液，要求阳极产生的氯气在底部，从而保证上升过程中与阴极产生的氢氧化钠溶液充分反应。
乙同学探究次氯酸钠的性质要充分考虑它能水解显碱性，结合说明内容可知具有强氧化性可以漂白衣物。探究其对碳钢制品的腐蚀原理，根据其强氧化性可知它可氧化铁生成三价铁，再考虑到溶液的碱性会生成氢氧化铁，氢氧化铁失水得到红色铁锈。在原电池中碳棒作正极，次氯酸根得电子被还原生成氯离子。
答案：负　2H＋＋2e－===H2↑
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
Ⅰ.(1)>　ClO－＋H2OHClO＋OH－　(2)A、D
Ⅱ.(1)碳钢钉表面有红褐色物质生成
(2)ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－