2019年高三化學總復習 效果檢測9 電化學基礎 新人教版.doc

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2019年高三化學總復習 效果檢測9 電化學基礎 新人教版 高頻考點 對應題號 錯題記錄 原電池 1、2、4、9 電極反應式的書寫 3 電解池 5 電解原理 6、7、8、10 綜合應用 11 選項 電極反應式 出現的環(huán)境 A O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 堿性環(huán)境下氫氧燃料電池的負極反應 B 4OH－－e－===O2↑＋2H2O 弱酸性環(huán)境下鋼鐵的吸氧腐蝕 C 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 用銅作電極電解NaOH溶液的陰極反應 D H2－2e－===2H＋ 用惰性電極電解H2SO4溶液的陽極反應 B．充電時，陽極反應(還原反應)：6C＋xLi＋＋xe－===LixC6 C．充電時，電池的負極與電源的負極相連 D．放電時，Li＋向負極移動 解析：選C　充電時，陰極反應(還原反應)：6C＋xLi＋＋xe－===LixC6，A錯誤；充電時，陽極反應(氧化反應)：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，B錯誤；放電時，Li＋向正極移動，D錯誤。 5．某小組為研究電化學原理，設計甲、乙、丙三種裝置(C1、C2、C3均為石墨)。下列敘述正確的是(　　) A．甲、丙中是化學能轉變?yōu)殡娔?，乙中是電能轉變?yōu)榛瘜W能 B．C1、C2分別是陽極、陰極，鋅片、鐵片上都發(fā)生氧化反應 C．C1上和C3上放出的氣體相同，銅片上和鐵片上放出的氣體也相同 D．甲中溶液的pH逐漸升高，丙中溶液的pH逐漸減小 解析：選C　由圖可知，甲為原電池，將化學能轉變?yōu)殡娔埽琙n作負極，發(fā)生氧化反應：Zn－2e－===Zn2＋，Cu作正極，發(fā)生還原反應：2H＋＋2e－===H2↑，反應后溶液的pH逐漸升高；乙和丙為電解池，將電能轉化為化學能，乙中C1為陽極，發(fā)生氧化反應：2Cl－－2e－===Cl2↑，C2為陰極，發(fā)生還原反應：Cu2＋＋2e－===Cu，丙中C3為陽極，發(fā)生氧化反應：2Cl－－2e－===Cl2↑，Fe為陰極，發(fā)生還原反應：2H＋＋2e－===H2↑，電解后溶液的pH逐漸升高。綜上所述，C正確。 6．用石墨電極電解一定量的硫酸銅溶液，電解一段時間后，向電解液中加入0.1 mol堿式碳酸銅晶體(不含結晶水)，恰好使溶液恢復到電解前的濃度和pH。下列有關敘述錯誤的是(　　) A．加入堿式碳酸銅的反應是Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O B．電解過程中發(fā)生的反應為2H2O＋2CuSO42Cu＋2H2SO4＋O2↑ C．標準狀況下，電解過程中產生的氣體體積約為5.6 L D．電解過程中轉移電子的物質的量為0.6 mol 解析：選B　電解硫酸銅溶液時，起始反應為2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋O2↑＋2Cu，當溶質CuSO4被完全電解后，溶液變?yōu)橄×蛩?，繼續(xù)電解時相當于電解水。故向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅晶體發(fā)生反應：Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O；由題意及向電解液中加入堿式碳酸銅發(fā)生反應的方程式知，電解過程中消耗0.3 mol H2O與0.2 mol CuSO4，電解0.2 mol CuSO4的同時有0.2 mol H2O參與電解，由此可知當CuSO4電解完全時，又有0.1 mol H2O被電解；結合前面分析可知，電解過程產生的氣體(先電解CuSO4溶液時產生氧氣、后電解水時產生氫氣和氧氣)在標準狀況下的總體積為(0.1 mol＋0.1 mol)22.4 Lmol－1＝5.6 L；電解過程中轉移電子的物質的量為0.2 mol2＋0.1 mol2＝0.6 mol。 二、非選擇題(本題共有5個小題，共64分) 7．(14分)(xx長春外國語學校月考)某課外活動小組設計了如下圖所示的裝置，調節(jié)滑動變阻器，控制電流強度適中的情況下用其進行緩慢電解NaCl溶液及相關實驗(此時，打開止水夾a，關閉止水夾b)。由于粗心，實驗并未達到預期目的，但也看到了令人很高興的現象。請幫助他們分析并回答下列問題(圖中陽離子交換膜只允許陽離子和水通過)： (1)寫出B裝置中的電極反應式：Pt極________；Fe極________。 (2)觀察到A裝置中的現象為①______________________________________； ②______________________________________； ③______________________________________。 (3)當觀察到A裝置中的現象后，他們關閉止水夾a，打開止水夾b，再觀察C裝置。若無現象，說明理由；若有現象，請寫出有關反應式：_______________________________。 (4)若想達到電解NaCl溶液的目的，應改進裝置，請?zhí)岢瞿愕囊庖姡? ______________________________________。 解析：Pt極是陰極，發(fā)生反應為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；Fe極是陽極，發(fā)生反應為Fe－2e－===Fe2＋。打開止水夾a、關閉止水夾b時，氫氣進入燒瓶，壓強增大，將氨氣排出，氨氣溶于燒杯中的水引起燒杯中的水倒吸并產生紅色噴泉，燒瓶中液面上升到高于左側導管一定程度后，由于氫氣的產生，液面又逐漸下落至與導管相平，最后燒杯中溶液呈紅色，導管有氣泡逸出。關閉止水夾a、打開止水夾b時，氫氣將U形管中溶液壓入C裝置，發(fā)生反應Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。若想達到電解NaCl溶液的目的，應把Fe電極換成C、Pt等惰性電極或將裝置中兩電極調換位置或將電源反接等。 答案：(1)2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ (或2H＋＋2e－===H2↑)　Fe－2e－===Fe2＋ (2)①燒杯中的水倒吸并產生紅色噴泉 ②燒瓶中液面上升到高于左側導管一定程度后又逐漸下落至與A中左側導管口相平 ③最后燒杯中溶液呈紅色，導管有氣泡逸出 (3)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3[或4Fe2＋＋8OH－＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓] (4)把Fe電極換成C、Pt等惰性電極或將裝置中兩電極調換位置或將電源反接等 8．(12分)Ⅰ.(xx山東高考)(1)以CuSO4溶液為電解質溶液進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質)的電解精煉，下列說法正確的是________。 a．電能全部轉化為化學能 b．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應 c．溶液中Cu2＋向陽極移動 d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬 (2)利用反應2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應設計為原電池，其正極電極反應式為______________________________________。 Ⅱ.(xx福建高考)(1)電鍍時，鍍件與電源的________極連接。 (2)化學鍍的原理是利用化學反應生成金屬單質沉積在鍍件表面形成鍍層。若用銅鹽進行化學鍍銅，應選用________(填“氧化劑”或“還原劑”)與之反應。 Ⅲ.(xx重慶高考)尿素[CO(NH2)2]是首個由無機物人工合成的有機物。人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素，原理如圖。 (1)電源的負極為________(填“A”或“B”)。 (2)陽極室中發(fā)生的反應依次為________、________。 (3)電解結束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將________；若兩極共收集到氣體13.44 L(標準狀況)，則除去的尿素為________ g(忽略氣體的溶解)。 解析：Ⅰ.(1)在電解過程中，會有一部分電能損失轉化為熱能，因此電能不可能全部轉化為化學能，a錯誤；c項，溶液中的Cu2＋應向陰極(精銅)移動，c錯誤；正確答案為b、d。 (2)本題可采取兩種方法書寫：一是直接法，通過化學反應可以看出，O2發(fā)生還原反應，正極反應物一定為O2，其對應的還原產物為H2O，故正極的電極反應式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O；二是先寫出負極電極反應：銅作為負極反應物，氧化產物為CuSO4，故其電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，在電量相同的前提下，設轉移4 mol電子用總反應式減去該電極反應式，可得正極的電極反應式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 Ⅱ.(1)電鍍時，鍍層金屬作電解池的陽極，鍍件作電解池的陰極，與電源的負極相連。 (2)鍍銅是將Cu2＋變成Cu，需要加入還原劑與之反應。 Ⅲ.(1)圖像中產生氯氣的電極為陽極，與陽極相連的電極為正極； (2)根據圖像信息，陽極上先產生氯氣，氯氣具有氧化性，尿素中的氮原子為－3價，具有還原性，兩者相遇發(fā)生氧化還原反應。 (3)反應過程中實際上發(fā)生兩個反應(條件略去)： 2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl 兩方程式相加消去中間產物可得 總反應方程式：CO(NH2)2＋H2O===N2↑＋CO2↑＋3H2↑ 由此可知反應的最終結果是沒有酸或者堿生成，陰極室的酸堿性不會發(fā)生改變；兩極產生的氣體是氫氣、氮氣和二氧化碳，根據反應方程式，若設氫氣的物質的量為x，氮氣和二氧化碳各為x/3，x＝0.36 mol，求出x的值后根據尿素和氯氣的反應方程式可計算出尿素的量。 答案：Ⅰ.(1)b、d (2)4H＋＋O2＋4e－===2H2O Ⅱ.(1)負　(2)還原劑 Ⅲ.(1)B　 (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl (3)不變　7.2 9．(12分)(xx湖南師大附中月考)鉛蓄電池是常見的一種二次電池，因其價格低廉、原料易得、性能可靠、容易回收和適于大電流放電等特點，被廣泛應用于汽車、通信、電力、鐵路、電動車等各個領域。其電池組成為(＋)PbO2，PbSO4|硫酸溶液|PbSO4，Pb(－)。 (1)該電池放電時負極的電極反應式為________。放電時的正極材料在充電時應作為電解池的________極，該電極(充電)的電極反應式為__________________________。 事實證明，當硫酸溶液的密度降低到1.18 g/cm3時就應充電，當升到1.28 g/cm3時就應停止充電，設此過程中電池容積保持不變?yōu)? L，則從開始充電到充電結束時轉移電子為________ mol。 (2)當電解液的密度為A g/cm3，硫酸質量分數為50%時，此時硫酸的物質的量濃度為________ mol/L(用含A的式子表示，式中只能出現一個數字)。 (3)四價鉛具有強氧化性，表現在PbO2不溶于濃硝酸但溶于濃鹽酸。二價鉛比較穩(wěn)定。 Pb3O4可看成由兩種氧化物組成，試寫出它的氧化物形式：________。 試寫出Pb3O4分別溶于濃硝酸和濃鹽酸的化學方程式： ______________________________________。 解析：(1)二次電池放電時為原電池原理，負極發(fā)生氧化反應，反應式為Pb－2e－＋SO===PbSO4，充電時，原電池的正極接電解池的陽極，充電時的反應式為PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO，由電解方程式知：2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4，生成H2SO4的物質的量等于轉移電子的物質的量，由溶液的變化知，設生成H2SO4為x mol，則消耗H2O為x mol，即98x－18x＝1.285 000－1.185 000，x＝6.25 mol。 (2)根據c＝得：＝5.1 A mol/L。 (3)Pb3O4可以看成PbO22PbO，Pb3O4與濃硝酸反應可以看成PbO與濃HNO3發(fā)生復分解反應，而PbO2與濃HNO3不反應；Pb3O4與濃鹽酸反應可以看成PbO與濃鹽酸發(fā)生復分解反應，而PbO2與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應。 答案：(1)Pb＋SO－2e－===PbSO4　陽　PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO　6.25 (2)5.1A (3)PbO22PbO　Pb3O4＋4HNO3===2Pb(NO3)2＋PbO2＋2H2O　Pb3O4＋8HCl===3PbCl2＋Cl2↑＋4H2O 10．(14分)某課外小組分別用如圖所示裝置對原電池和電解池的原理進行實驗探究。 請回答： Ⅰ.用圖1所示裝置進行第一組實驗。 (1)在保證電極反應不變的情況下，能替代Cu作電極的是________(填字母序號) A．鋁　　 B．石墨　　 C．鎂　　 D．鉑 (2)M極發(fā)生反應的電極反應式為______________________________________。 (3)實驗過程中，SO________(填“從左向右”、“從右向左”或“不”)移動；濾紙上能觀察到的現象有______________，寫出產生此現象的反應方程式：______________。 Ⅱ.用圖2所示裝置進行第二組實驗。實驗過程中，兩極均有氣體產生，Y極區(qū)溶液逐漸變成紫紅色；停止實驗，鐵電極明顯變細，電解液仍然澄清。查閱資料發(fā)現，高鐵酸根(FeO)在溶液中呈紫紅色。 (4)電解過程中，X極區(qū)溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (5)電解過程中，Y極發(fā)生反應的電極反應式為Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O和4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，若在X極收集到672 mL氣體，在Y極收集到168 mL氣體(均已折算為標準狀況時氣體體積)，則Y電極(鐵電極)質量減少________g。 (6)在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池總反應式為2K2FeO4＋3Zn===Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2，該電池正極的電極反應式為__________________________________。 解析：(1)由圖1可知，銅作正極，所以能替代Cu作電極的是比鋅活潑性弱的電極。(2)M極為陽極，鐵直接參與放電，但電解質溶液為NaOH，生成的Fe2＋與NaOH發(fā)生反應，Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2。(3)在電池放電過程中，陰離子向負極移動，即從右向左移動。濾紙上生成的Fe(OH)2易被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3，發(fā)生反應：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，所以有紅褐色斑點產生。(4)由題給條件和圖2可知，鐵作陽極，失電子，X極是H＋放電，所以pH增大。(5)根據兩極得失電子數相等，可知n(H2)＝672 mL10－3L/mL22.4 Lmol－1＝0.03 mol，轉移電子為0.06 mol，n(O2)＝168 mL10－3L/mL22.4 Lmol－1＝0.007 5 mol，轉移電子為0.03 mol，所以鐵失去的電子為0.06 mol－0.03 mol＝0.03 mol，鐵電極減少的質量為0.03 mol656 gmol－1＝0.28 g。 答案：(1)BD (2)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 (3)從右向左　濾紙上有紅褐色斑點產生(答出“紅褐色斑點”或“紅褐色沉淀”即可給分)　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4)增大 (5)0.28 (6)2FeO＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－ 11．(12分)(xx重慶高考)化學在環(huán)境保護中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。 (1)催化反硝化法中，H2能將NO還原為N2。25℃時，反應進行10 min，溶液的pH由7變?yōu)?2。 ①N2的結構式為________。 ②上述反應離子方程式為________________________，其平均反應速率v(NO)為________ molL－1min－1。 ③還原過程中可生成中間產物NO，寫出3種促進NO水解的方法：________。 (2)電化學降解NO的原理如圖所示。 ①電源正極為____________(填“A”或“B”)，陰極反應式為________________ ______________________。 ②若電解過程中轉移了2 mol電子，則膜兩側電解液的質量變化差(Δm左－Δm右)為________g。 解析：(1)①N2的結構式為NN。 ②由題意可得反應的離子方程式為2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O。 反應后pH＝12，則c(OH－)＝0.01 molL－1，Δc(OH－)＝0.01 molL－1－10－7molL－1≈0.01 molL－1 v(OH－)＝＝＝0.001 mol(Lmin)－1， v(NO)＝v(OH－)＝0.001 mol(Lmin)－1 ③促進NO水解的方法有：加酸，升高溫度，加水。 (2)①圖中NO在Ag—Pt電極附近轉化成N2，說明NO在該極得電子，則Ag—Pt電極作陰極，B為負極，A為正極。陰極反應式為：2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－ ②陽極反應為：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，當轉移2 mol電子時，左側生成16 g O2，同時有2 mol H＋向右側移動，所以左側溶液質量減少了16 g＋2 g＝18 g；右側生成5.6 g N2，同時質量又增加了2 mol H＋，所以右側溶液質量減少了3.6 g，兩側質量變化差為18 g－3.6 g＝14.4 g。 答案：(1)①NN ②2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O　0.001 ③加酸，升高溫度，加水 (2)①A　2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－ ②14.4