高考化學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 第1部分 知識(shí)整合 專題2 基本理論 第7講 電化學(xué)基礎(chǔ)

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第7講　電化學(xué)基礎(chǔ) [限時(shí)50分鐘，滿分70分] 一、選擇題(包括7個(gè)小題，每小題5分，共35分) 1．(2016啟東模擬)如圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面圖。下列說法正確的是 A．該電化腐蝕為析氫腐蝕 B．圖中生成鐵銹最多的是C區(qū)域 C．A區(qū)域比B區(qū)域更易腐蝕 D．鐵閘中的負(fù)極的電極反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋ 解析　海水溶液為弱酸性，發(fā)生吸氧腐蝕，在酸性較強(qiáng)的條件下才發(fā)生析氫腐蝕，A錯(cuò)誤；在B處，海水與氧氣接觸，與Fe最易形成原電池，發(fā)生的吸氧腐蝕的程度最大，生成鐵銹最多，B錯(cuò)誤；在B處，海水與氧氣接觸，與Fe最易形成原電池，所以B區(qū)域比A區(qū)域更易腐蝕，故C錯(cuò)誤；Fe作負(fù)極失電子生成亞鐵離子，則負(fù)極的電極反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋，故D正確。 答案　D 2．(2016上海高考)圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中，x軸表示實(shí)驗(yàn)時(shí)流入正極的電子的物質(zhì)的量，y軸表示 A．銅棒的質(zhì)量　　　　　　 B．c(Zn2＋) C．c(H＋) D．c(SO) 解析　該裝置構(gòu)成原電池，Zn是負(fù)極，Cu是正極。A.在正極Cu上溶液中的H＋獲得電子變?yōu)闅錃?，Cu棒的質(zhì)量不變，錯(cuò)誤；B.由于Zn是負(fù)極，不斷發(fā)生反應(yīng)Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，錯(cuò)誤；C.由于反應(yīng)不斷消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐漸降低，正確；D.SO不參加反應(yīng)，其濃度不變，錯(cuò)誤。 答案　C 3．(雙選)(2016海南高考)某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為電解溶質(zhì)溶液。下列說法正確的是 A．Zn為電池的負(fù)極 B．正極反應(yīng)式為2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C．該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度不變 D．電池工作時(shí)OH－向負(fù)極遷移 解析　A．根據(jù)化合價(jià)升降判斷，Zn化合價(jià)只能上升，故為負(fù)極材料，K2FeO4為正極材料，正確；B.KOH溶液為電解質(zhì)溶液，則正極電極反應(yīng)為2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－，錯(cuò)誤；C.該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度減小，錯(cuò)誤；D.電池工作時(shí)陰離子OH－向負(fù)極遷移，正確。 答案　AD 4．工業(yè)上可利用下圖所示電解裝置吸收和轉(zhuǎn)化SO2(A、B均為惰性電極)。下列說法正確的是 A．A電極接電源的正極 B．A極區(qū)溶液的堿性逐漸增強(qiáng) C．本裝置中使用的是陰離子交換膜 D．B極的電極反應(yīng)式為SO2＋2e－＋2H2O===SO＋4H＋ 解析　A．由HSO生成S2O，發(fā)生還原反應(yīng)，A應(yīng)為負(fù)極，故A錯(cuò)誤；B.陰極的電極反應(yīng)式為：2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O，堿性增強(qiáng)，故B正確；C.陽極的電極反應(yīng)式為：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，陰極的電極反應(yīng)式為：2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O，離子交換膜應(yīng)使H＋移動(dòng)，應(yīng)為陽離子交換膜，故C錯(cuò)誤；D.B為陽極，發(fā)生SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，故D錯(cuò)誤。 答案　B 5．科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4。下列關(guān)于該電池?cái)⑹鲥e(cuò)誤的是 A．電池工作時(shí)，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能 B．銅電極為正極，電極反應(yīng)式為CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O C．電池內(nèi)部H＋透過質(zhì)子交換膜從左向右移動(dòng) D．為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量鹽酸 解析　 A．該電池工作時(shí)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；B. 銅電極為正極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，B正確；C. H＋在Cu電極處參與反應(yīng)，因此電池內(nèi)部H＋透過質(zhì)子交換膜從左向右移動(dòng)，C正確；D. 為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量的酸，由于鹽酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會(huì)混有HCl氣體，因此應(yīng)該加入少量的硫酸，D錯(cuò)誤。 答案　D 6．(2016北京高考)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)二 裝置 現(xiàn)象 a、d處試紙變藍(lán)；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化 兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；…… 下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是 A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．b處：2Cl－－2e－===Cl2↑ C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋ D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅 解析　A、a、d處試紙變藍(lán)，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子剩余造成的，故正確；B、b處變紅，局部褪色，說明是溶液中的氫氧根離子和氯離子同時(shí)放電，故錯(cuò)誤；C、c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，故正確；D、實(shí)驗(yàn)一中ac形成電解池，db形成電解池，所以實(shí)驗(yàn)二中也相當(dāng)于形成三個(gè)電解池(一個(gè)球兩面為不同的兩極)，m為電解池的陰極，另一球朝m的一面為陽極(n的背面)，故相當(dāng)于電鍍，即m上有銅析出，正確。 答案　B 7．(2016華師大附中模擬)把物質(zhì)的量均為0.1 mol的AlCl3、CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液，用石墨作電極電解，并收集兩電極所產(chǎn)生的氣體，一段時(shí)間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同。則下列描述正確的是 A．陽極得到的氣體中有O2且為0.35 mol B．鋁元素僅以Al(OH)3的形式存在 C．陰極質(zhì)量增加3.2 g D．電路中共轉(zhuǎn)移0.9 mol電子 解析　用惰性電極電解，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑；陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；根據(jù)各離子的放電順序可知，該電解過程可分為以下幾個(gè)階段： (1)階段一：電解0.1 mol CuCl2，轉(zhuǎn)移0.2 mol e－，陰極增重質(zhì)量為銅的質(zhì)量，為6.4 g；陽極產(chǎn)生0.1 mol Cl2；故C項(xiàng)錯(cuò)誤； (2)階段二：電解0.2 mol HCl，轉(zhuǎn)移0.2 mol e－，陽極又產(chǎn)生0.1 mol Cl2，陰極產(chǎn)生0.1 mol H2； (3)階段三：電解0.1 mol HCl，轉(zhuǎn)移0.1 mol e－，此階段H＋來源于水，Cl－完全電解，陽極又產(chǎn)生0.05 mol Cl2，陰極又產(chǎn)生0.05 mol H2；此時(shí)由于水的電離平衡被破壞，體系中產(chǎn)生多余的OH－，所以部分Al3＋以Al(OH)3的形式沉淀，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；綜上分析可知，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.5 mol e－時(shí)，陽極共產(chǎn)生0.25 mol Cl2，陰極產(chǎn)生0.15 mol H2，如果使兩極最終所得氣體的體積相等，還需要繼續(xù)電解水。假設(shè)還需電解x mol H2O，則陽極產(chǎn)生0.5x mol O2，陰極產(chǎn)生x mol H2。此時(shí)陽極氣體為0.25 mol＋0.5x mol，陰極氣體為0.15 mol＋x mol，由二者相等得x=0.2，由此可得再電解0.2 mol H2O，還需轉(zhuǎn)移電子0.4 mol，所以該過程中共轉(zhuǎn)移0.9 mol e－，D項(xiàng)正確；陽極共產(chǎn)生0.25 mol Cl2,0.1 mol O2，A項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　D 二、非選擇題(包括4個(gè)小題，共35分) 8．(8分)(2016陜西師大附中模擬) 25 ℃時(shí)，用兩個(gè)質(zhì)量相同的銅棒作電極，電解500 mL 0.1 molL－1 H2SO4溶液，電解過程中，電解液的pH變化如表所示(假定溶液溫度保持不變)。電解2 h后，取出電極，對(duì)電極進(jìn)行干燥，并稱量，測得兩電極的質(zhì)量差為9.6 g。已知，25 ℃時(shí)0.1 molL－1 CuSO4溶液的pH為4.17。 時(shí)間/h 0.5 1 1.5 2 pH 1.3 2.4 3.0 3.0 (1)實(shí)驗(yàn)剛開始階段電解池陰極所發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為____________________________________________________________________。 (2)電解進(jìn)行到1.5 h后，電解質(zhì)溶液的pH不再發(fā)生變化的原因是_____________________________________________________________________； 用離子反應(yīng)方程式表示0.1 molL－1 CuSO4溶液的pH為4.17的原因____________________________________________________________________。 (3)電解進(jìn)行的2 h中，轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)的量__________0.15 mol(填“<”、“=”或“>”)。 (4)若欲使所得電解質(zhì)溶液復(fù)原到500 mL 0.1 molL－1 H2SO4溶液，應(yīng)對(duì)溶液進(jìn)行怎樣處理？________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 解析　根據(jù)題意及表中數(shù)據(jù)可知，電解剛開始階段，陽極反應(yīng)式是Cu－2e－===Cu2＋，陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑；隨著電解的繼續(xù)，溶液中Cu2＋的濃度增大，此時(shí)陽極反應(yīng)不變，而H＋已被電解完，陰極反應(yīng)則變成Cu2＋＋2e－===Cu；若電解過程中只有電鍍銅的過程，陽極溶解的銅與陰極生成的銅質(zhì)量相同，溶液的組成保持不變，則陽極銅的減少量為9.6 g/2=4.8 g，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.15 mol，而實(shí)際上先有H2產(chǎn)生，后有電鍍銅的過程，故實(shí)際轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量大于0.15 mol；要使溶液復(fù)原則需要通入H2S，H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4。 答案　(1)2H＋＋2e－===H2↑ (2)電解持續(xù)進(jìn)行，H＋電解完后，電解過程發(fā)生轉(zhuǎn)變，陽極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，電解質(zhì)溶液的組成、濃度不再發(fā)生變化，溶液的pH也不再發(fā)生變化　Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋ (3)>　(4)向溶液中通入約0.05 mol H2S 9．(9分)(2015重慶高考)我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值，但出土的青銅器因受到環(huán)境腐蝕，欲對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。 (1)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，該化學(xué)方程式為____________________________________________________________________。 (2)下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕的示意圖。 ①腐蝕過程中，負(fù)極是________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)； ②環(huán)境中的Cl－擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔銅銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為_____________________________________ _____________________________________________________________________； ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 解析　(1)復(fù)分解反應(yīng)為相互交換成分的反應(yīng)，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O。 (2)①負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，銅作負(fù)極失電子，因此負(fù)極為c。負(fù)極反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋，正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ②正極產(chǎn)物為OH－，負(fù)極產(chǎn)物為Cu2＋，兩者與Cl－反應(yīng)生成Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。 ③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為0.02 mol，由Cu元素守恒知，發(fā)生電化腐蝕失電子的Cu單質(zhì)的物質(zhì)的量為0.04 mol，失去電子0.08 mol，根據(jù)電子守恒可得，消耗O2的物質(zhì)的量為0.02 mol，所以理論上消耗氧氣的體積為0.448 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 答案　(1)Ag2O ＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O　(2)①c ②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓?、?.448 10．(9分)(2016長春模擬)化學(xué)電池的研究一直是化學(xué)工作者研究的熱點(diǎn)之一。 Ⅰ.美國科學(xué)家S魯賓成功開發(fā)鋅汞紐扣式電池，以鋅和氧化汞為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解液的原電池，有效地解決電池使用壽命短，易發(fā)生漏液等問題。電池總反應(yīng)為：Zn＋HgO===ZnO＋Hg。 (1)該電池的正極反應(yīng)式為__________________________________________。 (2)含汞電池生產(chǎn)企業(yè)的污水中會(huì)含有一定量的＋2價(jià)的汞離子，通常采用處理成本較低的硫化物沉淀法，即向污水中投入一定量的硫化鈉，反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________。 (3)該方法的缺點(diǎn)是產(chǎn)物的顆粒比較小，大部分懸浮于污水中，通常采用投入一定量的明礬晶體進(jìn)行后續(xù)處理，請(qǐng)解釋其原因_____________________________ ____________________________________________________________________。 Ⅱ.鋰離子電池由于輕便、比能量大等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今社會(huì)最為常見的電池。其中的重要材料磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)通常按照下列流程進(jìn)行生產(chǎn)： 請(qǐng)回答下列問題： (4)生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是__________________，氣體X的化學(xué)式為________。 (5)請(qǐng)寫出一定條件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化學(xué)方程式____________________________，當(dāng)生成1 mol磷酸亞鐵鋰時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_________________________________________________________________。 (6)生成LiFePO4的過程可能產(chǎn)生一種雜質(zhì)對(duì)電池有致命的影響，則該雜質(zhì)可能為________________________________________________________________。 解析?、?(1)正極發(fā)生還原反應(yīng)，HgO獲得電子生成Hg，堿性條件下還生成氫氧根離子，該電池的正極反應(yīng)式為HgO＋H2O＋2e－===Hg＋2OH－； (2)硫離子與汞離子反應(yīng)生成HgS沉淀，反應(yīng)離子方程式為Hg2＋＋S2－===HgS↓； (3)鋁離子水解得到氫氧化鋁膠體具有吸附性，吸附HgS顆粒，加快HgS微粒的沉降。 Ⅱ.(4)生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的：使反應(yīng)物充分混合，提高反應(yīng)速率，銨根離子與氫氧根離子反應(yīng)生成氨氣，即X為NH3； (5)流程圖中LiH2PO4與Fe2O3、C反應(yīng)生成LiFePO4，F(xiàn)e元素被還原，C元素被氧化生成CO，還有水生成，反應(yīng)方程式為：2LiH2PO4＋Fe2O3＋C===2LiFePO4＋CO↑＋2H2O，當(dāng)生成1 mol磷酸亞鐵鋰時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子為1 mol，即轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為6.021023； (6)碳可能將氧化鐵中Fe元素還原為Fe單質(zhì)，對(duì)電池有致命的影響。 答案　Ⅰ.(1)HgO＋H2O＋2e－===Hg＋2OH－ (2)Hg2＋＋S2－===HgS↓ (3)鋁離子水解得到氫氧化鋁膠體具有吸附性，吸附HgS顆粒，加快HgS微粒的沉降 Ⅱ.(4)使反應(yīng)物充分混合，提高反應(yīng)速率　NH3 (5)2LiH2PO4＋Fe2O3＋C===2LiFePO4＋CO↑＋2H2O　6.021023 (6)Fe 11．(9分)(2016聊城模擬)已知鉛蓄電池的工作原理為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，現(xiàn)用如圖裝置進(jìn)行電解(電解液足量)，測得當(dāng)鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時(shí)鐵電極的質(zhì)量減少11.2 g。請(qǐng)回答下列問題。 (1)A是鉛蓄電池的________極，鉛蓄電池正極反應(yīng)式為_____________________________________________________________________， 放電過程中電解液的密度________(填“減小”、“增大”或“不變”)。 (2)Ag電極的電極反應(yīng)式是_________________________________________， 該電極的電極產(chǎn)物共___________g。 (3)Cu電極的電極反應(yīng)式是_________________________________________，CuSO4溶液的濃度________(填“減小”、“增大”或“不變”)。 (4)如圖表示電解進(jìn)行過程中某個(gè)量(縱坐標(biāo)x)隨時(shí)間的變化曲線，則x表示____________________________________________________________________。 a．各U形管中產(chǎn)生的氣體的體積 b．各U形管中陽極質(zhì)量的減少量 c．各U形管中陰極質(zhì)量的增加量 解析　根據(jù)在電解過程中鐵電極質(zhì)量的減少可判斷A是電源的負(fù)極，B是電源的正極，電解時(shí)Ag極作陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，F(xiàn)e作陽極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，左側(cè)U形管中總反應(yīng)式為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。右側(cè)U形管相當(dāng)于電鍍裝置，Zn電極作陰極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，銅電極作陽極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，電鍍過程中CuSO4溶液的濃度保持不變，根據(jù)上述分析可得答案。 答案　(1)負(fù)　PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　減小 (2)2H＋＋2e－===H2↑　0.4 (3)Cu－2e－===Cu2＋　不變　(4)b