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第一部分 專題十二 電化學(xué)
一、選擇題
1.(2015安徽渦陽四中模擬)原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中正確的是( )
A.(1)(2)中Mg作負(fù)極,(3)(4)中Fe作負(fù)極
B.(2)中Mg作正極,電極反應(yīng)式為6H2O+6e-===6OH-+3H2↑
C.(3)中Fe作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+
D.(4)中Cu作正極,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑
解析:(1)中Mg作負(fù)極;(2)中Al作負(fù)極;(3)中銅作負(fù)極;(4)是鐵的吸氧腐蝕,F(xiàn)e作負(fù)極。
2、答案:B
2.(2015北京海淀期中)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕和防護(hù)的說法不正確的是( )
A.自行車的鋼圈上鍍一層鉻,防止生銹
B.外加直流電源保護(hù)鋼閘門時(shí),鋼閘門與電源的負(fù)極相連
C.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的正極反應(yīng):2H2O+O2+4e-===4OH-
D.鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕的負(fù)極反應(yīng):Fe-3e-===Fe3+
解析:鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕的負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:D
3.(2015山東19所名校調(diào)研)某興趣小組設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí),先斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產(chǎn)生;一段時(shí)間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是( )
3、
A.?dāng)嚅_K2,閉合K1時(shí),銅電極為陽極
B.?dāng)嚅_K2,閉合K1時(shí),石墨電極附近溶液變紅
C.?dāng)嚅_K1,閉合K2時(shí),銅電極發(fā)生還原反應(yīng)
D.?dāng)嚅_K2,閉合K2時(shí),石墨電極作正極
解析:本題解題關(guān)鍵在于由反應(yīng)現(xiàn)象判斷電源的正、負(fù)極,進(jìn)而確定其他各電極及其電極反應(yīng)式。由題意斷開K2,閉合K1時(shí),兩極均有氣泡生成,確定電源左側(cè)為正極,右側(cè)為負(fù)極,石墨為陽極,Cu為陰極,陽極的電極反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑,不能使酚酞變紅,故A、B選項(xiàng)都錯(cuò);斷開K1,閉合K2時(shí),形成原電池,Cu為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),H2-2e-+2OH-===2H2O,石墨為正極,發(fā)生還原反應(yīng),Cl2+2e-=
4、==2Cl-,故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。
答案:D
4.(2015海淀期末)關(guān)于下列裝置的說法正確的是( )
A.裝置①中鹽橋內(nèi)的K+移向CuSO4溶液
B.裝置①將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能
C.若裝置②用于鐵棒鍍銅,則N極為鐵棒
D.若裝置②用于電解精煉銅,則溶液中的Cu2+濃度保持不變
解析:本題考查了電化學(xué)知識(shí),意在考查考生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決問題的能力。裝置①為原電池,其將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,鋅為負(fù)極,銅為正極,鹽橋中的K+移向正極區(qū),A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;裝置②為電解池,若用于鐵棒鍍銅,則銅應(yīng)作陽極,即N極為銅棒,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若裝置②用于電解精煉銅,則粗銅應(yīng)作陽極,粗銅中比銅
5、活潑的金屬也會(huì)失電子,以離子形式進(jìn)入溶液,而比銅不活潑的金屬則形成陽極泥,在陰極只有Cu2+得電子形成Cu,根據(jù)陽極和陰極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可知電解質(zhì)溶液中Cu2+濃度減小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:A
5.(2015湖北六校聯(lián)考)某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.a(chǎn)和b不連接時(shí),鐵片質(zhì)量會(huì)增加
B.a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí),正極發(fā)生的電極反應(yīng)為:Cu2++2e-===Cu
C.無論a和b是否用導(dǎo)線連接,鐵片均被腐蝕
D.a(chǎn)和b分別連接電源正、負(fù)極時(shí),F(xiàn)e電極發(fā)生的電極反應(yīng)為:4OH--4e-===2H2O+O2↑
解析:本題考查了電化學(xué)原理,意在考查考生對(duì)原
6、電池原理和電解池原理的理解及應(yīng)用能力。a和b不連接時(shí),F(xiàn)e與溶液中的Cu2+發(fā)生置換反應(yīng),因Fe的相對(duì)原子質(zhì)量比Cu的小,故鐵片質(zhì)量增加,A項(xiàng)正確;a和b用導(dǎo)線連接時(shí),鐵、銅、硫酸銅溶液構(gòu)成原電池,正極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,B項(xiàng)正確;a和b用導(dǎo)線連接時(shí),F(xiàn)e作負(fù)極而被腐蝕,a和b不連接時(shí),F(xiàn)e與Cu2+發(fā)生置換反應(yīng)而被腐蝕,C項(xiàng)正確;a連接電源正極、b連接電源負(fù)極時(shí),鐵片作陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),F(xiàn)e失電子,而不是OH-失電子,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:D
6.(2015株洲一模)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置,電極Ⅰ為Al電極,其他均為Cu電極,則下列敘述正確的是( )
A.
7、電子流動(dòng)方向:電極Ⅳ→A→電極Ⅰ
B.電極Ⅰ發(fā)生氧化反應(yīng)
C.電極Ⅱ質(zhì)量不變
D.電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e-===Cu
解析:本題考查了電化學(xué)知識(shí),意在考查考生的理解記憶能力和對(duì)裝置的分析能力。由題給裝置可知,左邊燒杯和中間燒杯組成一個(gè)原電池裝置,Al作負(fù)極,Cu作正極,右邊燒杯是一個(gè)電解池裝置。電子從負(fù)極流出,即電子流動(dòng)方向:電極I→A→電極Ⅳ,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;電極I是負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B選項(xiàng)正確;電極Ⅱ上Cu2+得電子生成單質(zhì)銅,電極Ⅱ質(zhì)量增加,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;電極Ⅲ與原電池的正極相連,是陽極,發(fā)生反應(yīng)Cu-2e-===Cu2+,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:B
7.(2015太原一模
8、)鋅溴液流電池是一種新型電化學(xué)儲(chǔ)能裝置(如圖所示),電解液為溴化鋅水溶液,其在電解質(zhì)儲(chǔ)罐和電池間不斷循環(huán)。下列說法不正確的是( )
A.放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+
B.充電時(shí)電極a連接電源的負(fù)極
C.陽離子交換膜可阻止Br2與Zn直接發(fā)生反應(yīng)
D.放電時(shí)左側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度增大
解析:本題考查了電化學(xué)知識(shí),意在考查考生的識(shí)圖能力和分析判斷能力。由題知電解液為溴化鋅水溶液,結(jié)合電解裝置圖分析可知充電時(shí)左側(cè)電極上發(fā)生氧化反應(yīng):2Br--2e-===Br2,則左側(cè)電極為陽極,充電時(shí)電極a連接電源的正極;充電時(shí)右側(cè)電極上發(fā)生還原反應(yīng):Zn2++2e-==
9、=Zn,則右側(cè)電極為陰極,充電時(shí)電極b連接電源的負(fù)極,B選項(xiàng)錯(cuò)誤。該電池放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為充電時(shí)陰極反應(yīng)的逆反應(yīng),即為Zn-2e-===Zn2+,A選項(xiàng)正確。陽離子交換膜只允許陽離子通過,可阻止Br2與Zn直接發(fā)生反應(yīng),C選項(xiàng)正確。該電池放電時(shí)正極反應(yīng)為充電時(shí)陽極反應(yīng)的逆反應(yīng),即為Br2+2e-===2Br-,放電時(shí)作原電池,原電池中陽離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng),且該裝置使用了陽離子交換膜,其只允許陽離子通過,即左側(cè)電極上生成了Br-,同時(shí)Zn2+不斷移向左側(cè)電極區(qū),所以放電時(shí)左側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度增大,D選項(xiàng)正確。
答案:B
8.(2015日照調(diào)研)納米級(jí)Cu2O由于具有優(yōu)良的
10、催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度制備納米級(jí)Cu2O的裝置如圖所示,發(fā)生的反應(yīng)為:2Cu++H2OCu2O+H2↑。下列說法正確的是( )
A.鈦電極發(fā)生氧化反應(yīng)
B.陽極附近溶液的pH逐漸增大
C.離子交換膜應(yīng)采用陽離子交換膜
D.陽極反應(yīng)式是:2Cu++2OH--2e-===Cu2O+H2O
解析:本題考查了電解原理,意在考查考生運(yùn)用電解原理分析,解決實(shí)際問題的能力。鈦電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;銅作陽極,陽極上銅發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),陽極反應(yīng)式為2Cu++2OH--2e-===Cu2O+H2O,OH-由陰極區(qū)遷移到陽極區(qū)參與反應(yīng),離子交換膜應(yīng)為
11、陰離子交換膜,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;由陰極區(qū)遷移過來的OH-在陽極全部參與反應(yīng),陽極附近溶液的pH不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:D
9.(2015合肥一模)電解硫酸鈉溶液生產(chǎn)硫酸和燒堿的裝置加圖所示,其中陰極和陽極均為惰性電極。測得同溫同壓下,氣體甲與氣體乙的體積比約為1∶2,下列有關(guān)說法正確的是( )
(說明:陽離子交換膜只允許陽離子通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過)
A.a(chǎn)電極反應(yīng)式為:2H++2e-===H2↑
B.產(chǎn)物丙為硫酸
C.d為陰離子交換膜
D.Na2SO4溶液濃度增大
解析:本題考查電解硫酸鈉溶液相關(guān)知識(shí),意在考查考生對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用能力。電解硫酸鈉溶液
12、的實(shí)質(zhì)是電解水,又同溫同壓下氣體甲與氣體乙的體積比約為1∶2,則甲為O2,乙為H2,故a電極上為H2O電離出的OH-放電,產(chǎn)生氧氣,A項(xiàng)錯(cuò)誤;a電極為陽極,陽極上H2O電離出的OH-放電,SO向陽極移動(dòng),因此產(chǎn)物丙為硫酸,B項(xiàng)正確;b為陰極,陰極上H2O電離出的H+放電,Na+向陰極移動(dòng),則d為陽離子交換膜,C項(xiàng)錯(cuò)誤;Na2SO4溶液中Na+向陰極移動(dòng)、SO向陽極移動(dòng),因此Na2SO4溶液的濃度減小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:B
10.(2015湖南雅禮中學(xué)月考)用惰性電極電解100 mL CuSO4溶液一段時(shí)間后,可以通過添加0.1 mol Cu(OH)2將溶液的量與濃度完全復(fù)原,則電解時(shí)電路中
13、通過的電子為( )
A.0.1 mol B.0.2 mol
C.0.4 mol D.0.8 mol
解析:本題解題關(guān)鍵是通過加入Cu(OH)2將溶液完全復(fù)原這一信息,確定該電解過程分為兩個(gè)過程,分別為電解CuSO4溶液和H2O,可分別進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)題意知,通過添加0.1 mol Cu(OH)2將溶液的量與濃度完全復(fù)原,可知電解時(shí)Cu2+放電完全,且電解了一部分水。由0.1 mol Cu(OH)2可知,電解時(shí)陽極產(chǎn)生了0.1 mol Cu和0.1 mol H2,結(jié)合電極反應(yīng)式知,通過的電子為0.4 mol。
答案:C
二、填空題
11.(2015湖北六校聯(lián)考)電解法可消除甲醇對(duì)
14、水質(zhì)造成的污染,原理是:通電將Co2+氧化成Co3+,然后Co3+將甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯吸附除去Co2+)?,F(xiàn)用如圖所示裝置模擬上述過程,則Co2+在陽極的電極反應(yīng)式為______________________________;除去甲醇的離子方程式為______________________________。
解析:通電后,將Co2+氧化成Co3+,電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陽極的電極反應(yīng)式為Co2+-e-===Co3+。以Co3+作氧化劑將水中的甲醇氧化成CO2和H+,Co3+被還原成Co2+,反應(yīng)的離子方程式為6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+
15、6H+。
答案:Co2+-e-===Co3+
6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+
12.(2015廣東六校聯(lián)考)美國Simons等科學(xué)家發(fā)明了使NH3直接用于燃料電池的方法,其裝置用鉑作為電極、加入堿性電解質(zhì)溶液,其電池反應(yīng)為4NH3+3O2===2N2+6H2O。
(1)寫出該燃料電池的正極反應(yīng)式______________________________。
(2)若用該燃料電池產(chǎn)生的電能在鐵皮上鍍鋅(制白鐵皮),某鐵皮上現(xiàn)需要鍍上9.75 g鋅,理論上至少需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氨氣________L。
解析:(1)由總反應(yīng)式可知,正極是氧氣得電子,發(fā)生反應(yīng):O2+4e-+2H2O===4OH-。(2)9.75 g Zn的物質(zhì)的量為0.15 mol,鍍鋅時(shí)轉(zhuǎn)移電子0.3 mol,由4NH3+3O2===2N2+6H2O可知,4 mol氨氣參與反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移12 mol電子,故轉(zhuǎn)移0.3 mol電子時(shí)消耗0.1 mol NH3,其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L。
答案:(1)O2+4e-+2H2O===4OH-
(2)2.24