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專題跟蹤檢測 電化學(xué)基礎(chǔ) 1．(2018濟(jì)南模擬)如圖甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若圖乙中橫坐標(biāo)X表示通過電極的電子的物質(zhì)的量。下列敘述正確的是(　　) A．F表示反應(yīng)生成Cu的物質(zhì)的量 B．F表示反應(yīng)生成H2SO4的物質(zhì)的量 C．E表示反應(yīng)生成O2的物質(zhì)的量 D．E表示反應(yīng)消耗H2O的物質(zhì)的量 解析：選D　由圖甲可得Cu為陰極，C為陽極，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液，電解總反應(yīng)為2CuSO4＋2H2O 2Cu＋2H2SO4＋O2↑，各物質(zhì)及電子轉(zhuǎn)移關(guān)系為2H2O～2Cu～2H2SO4～O2～4e－，再根據(jù)乙圖，所以E可以表示H2O、Cu和H2SO4的物質(zhì)的量，F(xiàn)表示O2的物質(zhì)的量。 2．(2018沈陽模擬)一定條件下，實(shí)驗(yàn)室利用如圖所示裝置，通過測量電壓求算Ksp(AgCl)。工作一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量均增大。下列說法正確的是(　　) A．右池中的銀電極作負(fù)極 B．總反應(yīng)為Ag＋＋Cl－===AgCl C．正極反應(yīng)為Ag－e－===Ag＋ D．鹽橋中的NO向右池方向移動(dòng) 解析：選B　A項(xiàng)，該裝置是原電池，左池Ag失電子，生成Ag＋，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以左池中的Ag電極作負(fù)極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，左邊的Ag失電子生成Ag＋，與電解質(zhì)溶液中的Cl－結(jié)合生成AgCl，右邊電解質(zhì)溶液中的Ag＋得電子生成單質(zhì)Ag，所以總反應(yīng)為Ag＋＋Cl－===AgCl，正確；C項(xiàng)，正極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，原電池中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以鹽橋中的NO向左池方向移動(dòng)，錯(cuò)誤。 3.(2018合肥模擬)電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量，其工作原理示意圖如圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．溶液中OH－向電極a移動(dòng) B．O2在電極b上發(fā)生還原反應(yīng) C．反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4∶5 D．電極a的反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 解析：選C　A項(xiàng)，因?yàn)閍極為負(fù)極，則溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，正確；B項(xiàng)，b極為正極，O2在b極發(fā)生還原反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，反應(yīng)中N元素化合價(jià)升高3價(jià)，O元素化合價(jià)降低2價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，消耗NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4∶3，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，負(fù)極是NH3發(fā)生氧化反應(yīng)變成N2，且OH－向a極移動(dòng)參與反應(yīng)，故電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，正確。 4．(2018邯鄲模擬)H2O2是一種常用綠色氧化劑，工業(yè)上利用電解法制備H2O2的裝置如圖所示，初始溶液為氫氧化鈉溶液。下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)為負(fù)極 B．通入空氣的電極反應(yīng)式為O2＋2e－＋2H＋===H2O2 C．電解一段時(shí)間后，左側(cè)溶液pH降低 D．若生成17 g雙氧水，則有1 mol H＋從左側(cè)向右側(cè)遷移 解析：選C　A項(xiàng)，通入的O2在陰極還原得到H2O2，元素化合價(jià)降低，則b為負(fù)極，a為正極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，通入空氣的電極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2e－＋2H2O===H2O2＋2OH－，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，左側(cè)OH－放電，生成H2O和O2，OH－濃度降低，故左側(cè)溶液pH降低，正確；D項(xiàng)，根據(jù)電極反應(yīng)O2＋2e－＋2H2O===H2O2＋2OH－，若生成17 g H2O2，轉(zhuǎn)移1 mol電子，有1 mol Na＋從左側(cè)向右側(cè)遷移，錯(cuò)誤。 5．(2018溫州模擬)SO2是大氣污染物，是造成酸雨的主要原因，用如圖所示裝置既可以吸收工廠排放的廢氣中的SO2，又可以生成一定量的硫酸，下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極 B．生產(chǎn)過程中H＋由右移向左 C．從左下口流出的硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定大于50% D．負(fù)極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋ 解析：選D　a電極上SO2發(fā)生氧化反應(yīng)生成H2SO4，電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，則a為負(fù)極，b為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確；B項(xiàng)，質(zhì)子膜只允許H＋通過，向正極移動(dòng)，即H＋由左向右移動(dòng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，負(fù)極區(qū)有H2SO4生成，但同時(shí)在增加H2O的量，則H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不一定大于50%，甚至還可能小于50%，錯(cuò)誤。 6．(2018南京模擬)如圖所示為鎳鋅可充電電池放電時(shí)電極發(fā)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的示意圖，電池使用KOH和K2Zn(OH)4為電解質(zhì)溶液。下列關(guān)于該電池說法正確的是(　　) A．放電時(shí)溶液中的K＋移向負(fù)極 B．充電時(shí)陰極附近的pH會(huì)降低 C．放電時(shí)正極反應(yīng)為H＋＋NiOOH＋e－===Ni(OH)2 D．負(fù)極質(zhì)量每減少6.5 g，溶液質(zhì)量增加6.3 g 解析：選D　根據(jù)示意圖中電子的移動(dòng)方向可知放電時(shí)，Zn為負(fù)極，失去電子生成K2Zn(OH)4，NiOOH為正極，得到電子生成Ni(OH)2。A項(xiàng)，原電池中陽離子向正極移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，充電時(shí)陰極發(fā)生的電極反應(yīng)是放電時(shí)負(fù)極的逆反應(yīng)，反應(yīng)后電極附近的pH會(huì)升高，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，放電時(shí)NiOOH為正極，得到電子生成Ni(OH)2，電解質(zhì)溶液顯堿性，正極反應(yīng)為NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，負(fù)極質(zhì)量每減少6.5 g，即0.1 mol Zn，轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，正極上0.2 mol NiOOH轉(zhuǎn)化為0.2 mol Ni(OH)2，質(zhì)量增加0.2 g，溶液質(zhì)量增加6.5 g－0.2 g＝6.3 g，正確。 7．(2018棗莊模擬)工業(yè)上電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。下列說法不正確的是(　　) 已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中發(fā)生水解 ②氧化性：Ni2＋(高濃度)>H＋>Ni2＋(低濃度) A．碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．電解過程中，b中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小 C．為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pH D．若將圖中陽離子膜去掉，將a、b兩室合并，則電解總反應(yīng)式發(fā)生改變 解析：選B　由題圖知，碳棒與電源正極相連，是電解池的陽極，電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A項(xiàng)正確；鍍鎳鐵棒與電源負(fù)極相連，是電解池的陰極，電極反應(yīng)為Ni2＋＋2e－===Ni。電解過程中為平衡a、c中的電荷，a中的Na＋和c中的Cl－分別通過陽離子膜和陰離子膜移向b中，這使b中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因Ni2＋在弱酸性溶液中易發(fā)生水解，且氧化性：Ni2＋(高濃度)>H＋>Ni2＋(低濃度)，故為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pH，C項(xiàng)正確；若將題圖中陽離子膜去掉，由于放電順序：Cl－>OH－，則Cl－移向陽極放電：2Cl－－2e－===Cl2↑，電解總反應(yīng)式會(huì)發(fā)生改變，D項(xiàng)正確。 8．(2018太原模擬)某充電電池如圖所示，已知a、b為惰性電極，溶液呈酸性，充電時(shí)左槽溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)辄S色。下列敘述正確的是(　　) A．放電時(shí)，a極是電池的負(fù)極 B．充電時(shí)，a極的電極反應(yīng)式為VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O C．氧化性：VO>V3＋ D．放電時(shí)，H＋從左槽遷移進(jìn)右槽 解析：選C　根據(jù)題意，充電過程中左槽溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)辄S色，說明該電極反應(yīng)失電子，所以a是陽極，則b是陰極。A項(xiàng)，根據(jù)上述分析，充電時(shí)a是陽極，則放電時(shí)a極是電池的正極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，充電時(shí)，a極的電極反應(yīng)式應(yīng)該為VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，放電時(shí)，負(fù)極：V2＋－e－===V3＋，正極：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，總反應(yīng)為V2＋＋VO＋2H＋===VO2＋＋H2O＋V3＋，因此氧化性：VO>V3＋，正確；D項(xiàng)，放電時(shí)，a極是原電池正極，b極是原電池負(fù)極，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動(dòng)，所以H＋移向左槽，錯(cuò)誤。 9．(2018麗水模擬)(1)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機(jī)電池，可使手機(jī)連續(xù)使用一個(gè)月才充一次電。 ①該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為______________________________________________。 ②若以該電池為電源，用石墨作電極電解200 mL含有如下離子的溶液。 離子 Cu2＋ H＋ Cl－ SO c/(molL－1) 0.5 2 2 0.5 電解一段時(shí)間后，當(dāng)兩極收集到相同體積(相同條件下)的氣體時(shí)(忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為________。 (2)用電解法分開處理含有Cr2O及含有NO的酸性廢水[最終Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3，NO轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)]，其裝置如圖所示。 ①左池中Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋的離子方程式是_________________________________。 ②當(dāng)陰極區(qū)消耗2 mol NO時(shí)，右池減少的H＋的物質(zhì)的量為________ mol。 解析：(1)①燃料電池的一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入甲醇?xì)怏w，電解質(zhì)是NaOH溶液，根據(jù)原電池原理，負(fù)極電極反應(yīng)是CH3OH失去電子生成CO：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。②首先陰極上是Cu2＋得電子，Cu2＋＋2e－===Cu,200 mL 0.5 molL－1的Cu2＋得電子的物質(zhì)的量是0.2 mol，然后是2H＋＋2e－===H2↑，在陽極上是0.4 mol Cl－失電子產(chǎn)生0.2 mol Cl2,2Cl－－2e－===Cl2↑，轉(zhuǎn)移電子0.4 mol，然后是OH－失電子產(chǎn)生O2,4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，當(dāng)兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時(shí)，假設(shè)產(chǎn)生O2的物質(zhì)的量是x，在陽極上產(chǎn)生氣體是(0.2＋x) mol，根據(jù)電子守恒，得到0.4＋4x＝0.2＋2(0.2＋x)，解得x＝0.1 mol，即陽極上收集到O2的質(zhì)量為3.2 g。(2)①Fe作陽極，根據(jù)電解原理，陽極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，利用Fe2＋的還原性，與Cr2O發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子反應(yīng)是Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。②陰極反應(yīng)式為2NO＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O，消耗2 mol NO的同時(shí)消耗8 mol H＋，左池需要向右池轉(zhuǎn)移6 mol H＋，因此右池減少H＋的物質(zhì)的量為2 mol。 答案：(1)①CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O ②3.2 g (2)①Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe2＋＋7H2O　②2 10．電解法處理氮氧化物廢氣有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益(圖中電極均為石墨)。 (1)電解NO制備NH4NO3原理如圖1所示。 ①陽極為________(填“X”或“Y”)，Y的電極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________。 ②為使電解產(chǎn)物完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需要補(bǔ)充的物質(zhì)A的化學(xué)式為____________。 (2)用圖2裝置進(jìn)行模擬電解NO2氣體實(shí)驗(yàn)，可回收硝酸。 ①電解時(shí)NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L NO2被吸收，通過陽離子交換膜(只允許陽離子通過)的H＋為________ mol。 解析：(1)①根據(jù)裝置圖1可知Y極上NO轉(zhuǎn)化為NO，則該電極是陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋。②X電極反應(yīng)式為NO＋6H＋＋5e－===NH＋H2O；生成一個(gè)NH需要得到5個(gè)電子，生成一個(gè)NO需要失去3個(gè)電子，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等知，生成的NH濃度小于NO濃度，要使NO完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，應(yīng)該加入NH3，所以加入的A為NH3。(2)①通過分析裝置圖2知左室為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，右室為電解池的陽極，NO2發(fā)生氧化反應(yīng)生成硝酸，電極反應(yīng)式為NO2＋H2O－e－===NO＋2H＋。②根據(jù)陰、陽兩極的電極反應(yīng)式知，若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L NO2被吸收，轉(zhuǎn)移電子0.1 mol，陰極區(qū)生成的OH－為0.1 mol，為維持電荷守恒通過陽離子交換膜的H＋為0.1 mol。 答案：(1)①Y　NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋　②NH3 (2)①NO2＋H2O－e－===NO＋2H＋?、?.1 11．(2018棗莊模擬)(1)二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體，是國際上公認(rèn)的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝，原理如圖所示。 ①圖中用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2。則陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式為____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為________ mol；用平衡移動(dòng)原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)Na2FeO4是一種既能殺菌、消毒，又能絮凝凈水的高效水處理劑，其電解制法如圖所示。電解過程中，兩極均有氣體產(chǎn)生，Y極區(qū)域溶液逐漸變成紫紅色；停止實(shí)驗(yàn)，鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍澄清。查閱資料得知，高鐵酸根離子(FeO)在溶液中呈紫紅色。 ①電解過程中，X極區(qū)溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 ②電解過程中，Y極發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O和________________________________________________________________________。 ③若在X極收集到672 mL氣體，在Y極收集到168 mL氣體(均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積)，則Y電極(Fe電極)質(zhì)量減少________g。 ④在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應(yīng)為2K2FeO4＋3Zn===Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2。該電池正極發(fā)生的反應(yīng)的電極反應(yīng)式為__________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)①陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。②H2O電離產(chǎn)生的H＋在陰極上放電產(chǎn)生H2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n(e－)＝2n(H2)＝2＝0.01 mol，則通過的Na＋為0.01 mol。(2)①圖示為電解NaOH溶液的裝置，在此裝置中X(C)為陰極，Y(Fe)為陽極，電解過程中，溶液中的H＋在X極上放電，故c(H＋)降低，pH增大。②由題干知，Y電極上有氣體生成，應(yīng)為OH－放電得到O2。③X極收集到的氣體是H2，n(H2)＝＝0.03 mol，Y極析出O2的物質(zhì)的量＝＝0.007 5 mol，根據(jù)電解池中電子守恒，H＋得到的電子等于OH－與Fe失去的電子之和，m(Fe)＝56 gmol－1＝0.28 g。 答案：(1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②0.01　在陰極發(fā)生2H＋＋2e－===H2↑，H＋濃度減小，使H2OH＋＋OH－的平衡向右移動(dòng)，OH－濃度增大，pH增大　(2)①增大　②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　③0.28 ④2FeO＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－ 12．對工業(yè)廢水和生活污水進(jìn)行處理是防止水體污染、改善水質(zhì)的主要措施。 (1)含氰廢水中的CN－有劇毒。 ①CN－中C元素顯＋2價(jià)，N元素顯________價(jià)。 ②在微生物的作用下，CN－能夠被氧氣氧化成HCO，同時(shí)生成NH3，該反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)含乙酸鈉和對氯酚()的廢水可以利用微生物電池除去，其原理如圖所示。 ①B是電池的________(填“正”或“負(fù)”)極。 ②A極的電極反應(yīng)式為____________________________________________________。 (3)電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液，同時(shí)得到乳酸的原理如圖所示(圖中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根離子)。 ①陽極的電極反應(yīng)式為______________________________________________。 ②簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理：______________________________________ ________________________________________________________________________。 ③電解過程中，采取一定的措施可控制陽極室的pH約為6～8，此時(shí)進(jìn)入濃縮室的OH－可忽略不計(jì)。400 mL 10 gL－1乳酸溶液通電一段時(shí)間后，濃度上升為145 gL－1(溶液體積變化忽略不計(jì))，陰極上產(chǎn)生的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為________L。(乳酸的摩爾質(zhì)量為90 gmol－1) 解析：(1)①因CN－中C為＋2價(jià)，則N為－3價(jià)。②在微生物的作用下，CN－被氧氣氧化成HCO，同時(shí)生成NH3的離子方程式為2CN－＋4H2O＋O22HCO＋2NH3。(2)①由圖示可知，陽離子H＋移向A極，說明A極為正極，B極為負(fù)極。②A極為正極，正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為 (3)①在陽極，OH－放電，電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。②濃縮室中得到濃乳酸的原理：陽極OH－放電，c(H＋)增大，H＋從陽極通過陽離子交換膜進(jìn)入濃縮室；陰極中的A－通過陰離子交換膜從陰極進(jìn)入濃縮室，H＋＋A－===HA，乳酸濃度增大。③Δn(HA)＝＝0.6 mol，故進(jìn)入濃縮室的n(A－)＝0.6 mol，轉(zhuǎn)移電子n(e－)＝0.6 mol，陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，n(H2)＝n(e－)＝0.3 mol，V(H2)＝0.3 mol22.4 Lmol－1＝6.72 L。 答案：(1)①－3 ②2CN－＋4H2O＋O22HCO＋2NH3 (2)①負(fù) ② (3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ ②陽極OH－放電，c(H＋)增大，H＋從陽極通過陽離子交換膜進(jìn)入濃縮室；A－通過陰離子交換膜從陰極進(jìn)入濃縮室，H＋＋A－===HA，乳酸濃度增大　③6.72