1、1电化学原理及其应用1原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是( )A(1)(2)中 Mg 作负极，(3)(4)中 Fe 作负极B(2)中 Mg 作正极，电极反应式为 6H2O6e =6OH 3H 2C(3)中 Fe 作负极，电极反应式为 Fe2e =Fe2D(4)中 Cu 作正极，电极反应式为 2H 2e =H2解析 (1)中 Mg 作负极；(2)中 Al 作负极；(3)中铜作负极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe 作负极。答案 B2下列有关电化学的示意图中正确的是( )答案 D23.在常温下用惰性电极电解 1 L pH6 的硝酸银溶液，装置如图所示。关于该
2、电解池，下列叙述中不正确的是( )A在电解过程中烧杯中溶液的 pH 逐渐减小B电极增重 216 g，则电极上生成 11.2 L 气体 C要使电解后的溶液恢复原状可以加入 Ag2O 固体D溶液中离子的流向为：Ag 电极，NO 电极 3解析 用惰性电极 Pt 电解 AgNO3溶液，总反应为 4AgNO32H 2O4AgO 24HNO 3，在电解过程中溶液的 pH 减小，A 项正确；根据装置图中电子的流向，可知电极 I 作阴极，电极反应为 Ag e =Ag，电极作阳极，电极反应为 4OH 4e =2H2OO 2；根据两极转移电子相等可知 n(e ) 2 mol，则产生的 n(O2)0.5 mol，在
3、标准状况下体积才是 11.2 L，B 项错误；硝酸216 g108 g mol 1银溶液在电解过程中析出银，放出 O2，电解后溶液要恢复原状，可以加入 Ag2O 固体，C 项正确；电解池工作时溶液中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，故 D 项正确。 答案 A7利用如图所示装置进行实验，甲乙两池均为 1 molL1 的 AgNO3溶液，A、B 均为 Ag 电极。实验开始先闭合 K1，断开 K2，一段时间后，断开 K1，闭合 K2，形成浓差电池，电流计指针偏转(Ag 浓度越大，氧化性越强)。下列说法不正确的是( )A闭合 K1，断开 K2后，A 极质 量增大B闭合 K1，断开 K2后，乙池溶液浓度增
4、大C断开 K1，闭合 K2后，NO 向 B 极移动 3D断开 K1，闭合 K2后，A 极 发生氧化反应解析 A 项，闭合 K1，断开 K2后，形成电解池，A 为阴极，Ag 发生还原反应生成银，A 极质量增大，正确；B 项，阳极金属银被氧化， c(Ag )增大，NO 向阳极移动，乙池溶液浓度增大，正确；C 项，断开 3K1，闭合 K2后，形成浓差电池，由上述分析可知 B 为正极，A 为负极，NO 向负极移动，错误；D 项，A 3为负极，发生氧化反应，正确。 3答案 C12全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的
5、是 ( )A土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池B金属棒 M 的材料应该是比镁活泼的金属C金属棒 M 上发生反应：M ne M nD这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法答案 B13下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的 pH 明显下降的是( )解析 A 项，发生反应：ZnH 2SO4=ZnSO4H 2， c(H )减小，pH 增大；B 项，阳极：Cu 2e 2OH =Cu(OH)2，阴极：2H 2O2e =H22OH ，总反应为：Cu2H 2O Cu(OH)2H 2，pH 变化不明显；C 项，总反应为：2NaCl2H 2O= = = = =电 解 2NaOHH 2Cl 2，pH
6、 增大；D 项，总反应为：= = = = =电 解 2CuSO42H 2O 2CuO 22H 2SO4，pH 减小。 = = = = =电 解 4答案 B17纳米级 Cu2O 由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液 中 OH 的浓度制备纳米级 Cu2O 的装置如图所示，发生的反应为：2CuH 2O Cu2OH 2。下列说法正确的是= = = = =电 解 ( )A钛电极发生氧化反应B阳极附近溶液的 pH 逐渐增大C离子交换膜应采用阳离子交换膜D阳极反应式是：2Cu2OH 2e =Cu2OH 2O答案 D18一种碳纳米管能够吸附氢气，可做充电电池(如图所示)的碳电极，该电池的
7、电解质溶液为 6 molL1 KOH 溶液，下列说法中正确的是( )A充电时将碳电极与电源的正极相连B充电时阴极发生氧化反应C放电时镍电极反应为：NiO(OH)H 2Oe =Ni(OH)2OH D. 放电时碳电极反应为：2H 2e =H25解析 A 项，碳纳米管能够吸附氢气，可做充电电池的负极，放电时氢气发生氧化反应，故充电时该电极与外接电源的负极相连，错误；B 项，充电时阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，错误；C 项，放电时镍电极为正极，得到电子，发生还原反应，其电极反应为：NiO(OH)H 2Oe =Ni(OH)2OH ，正确；D 项，放电时碳电极反应为：H 22e 2OH =2H2O，
8、错误。 答案 B22空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC 是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为 RFC 工作原理示意图，有关说法正确的是( )A当有 0.1 mol 电子转移时，a 极产生标准状况下 1.12 L O2Bb 极上发生的电极反应是：4H 2O4e =2H24OH Cc 极上发生还原反应，B 中的 H 可以通过隔膜进入 ADd 极上发生的电极反应是：O 24H 4e =2H2O答案 C23.一种处理污水的燃料电池模型如图所示。该电池工作时，只需把污水注入反应池，细菌就可将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子和乙。
9、下列叙述不正确的是( )AB 电极为正极B气体乙可能为 CO2CO 2在 A 电极得电子D电池工作时，B 电极附近的 pH 逐渐减小解析：根据题意，该电池工作时，只需把污水注入反应池，细菌就可将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子和乙，则 B 电极为负极，A 项错误；有机物是含碳元素的化合物，有机物失电子生6成乙，则气体乙可能为 CO2，B 项正确；根据上述分析，电极 A 为正极，在燃料电池中，氧气在正极得到电子，即 O2在 A 电解得电子，C 项正确；根据题意，细菌将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子和乙，质子(H )浓度增大，则 B 电极附近的 pH 逐渐减小，D 项
10、正确。 答案：D25硼化钒(VB 2)空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如图所示，该电池工作时反应为4VB211O 2=4B2O32V 2O5，下列说法正确的是( )(导学号 56470083)A电极 a 为电池负极 B图中选择性透过膜只能让阳离子选择性透过 C电子由 VB2极经 KOH 溶液流向 a 电极 DVB 2极发生的电极反应为 2VB222OH 22e =V2O52B 2O311H 2O答案：D26全钒液流储能电池利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能的相互转化，充电时，惰性电极 M、N 分别连接电源的正极和负极。电池工作原理如图所示，下列说法不正确的是( )A
11、充电过程中，N 电极附近酸性减弱B充电过程中，N 电极上 V3 被还原为 V2C放电过程中，H 由 N 电极向 M 电极移动D放电过程中，M 电极反应为 VO 2H e =VO H 2O 2 2解析：充电过程中，N 电极是阴极，氢离子移向阴极，故附近酸性增强，A 项错误；充电过程中，N 电极是阴极，发生反应：V 3 e =V2 ，B 项正确；放电过程中，N 极是负极，H 由 N 电极向 M 电极移动，7C 项正确；放电过程中，M 电极为正极，反应为 VO 2H e =VO2 H 2O，D 项正确。 2答案：A27.如图装置电解一段时间，当某极析出 0.32 g Cu 时，、中溶液 pH 分别为
12、(溶液足量，体积均为 100 mL 且电解前后溶液体积变化忽略不计)( )(导学号 56470084)A13、7、1 B12、7、2C1、7、13 D7、13、1答案：A28工业上通过电化学原理在铝表面形成氧化膜来提高其抗腐蚀能力，工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )A碳棒可用铜棒代替，其作用是传递电流B通电一段时间后，溶液的 pH 减小C通电后电子被强制从碳棒流向铝片使铝表面形成氧化膜D可通过调节滑动变阻器来控制氧化膜的形成速率【答案】C 【解析】该电解装置中碳棒为阴极，其自身不参与电极反应，故可用铜棒代替，其作用是传递电流，A 项正确；通电时电解总反应式为 2Al3H 2O 电解,A
13、l 2O33H 2，电解质溶液中溶剂水减少，硫酸浓度增大，故溶液 pH 减小，B 项正确；通电后电子流向：电源负极阴极碳棒，阳极铝片电源正极，C 项错误；8调节滑动变阻器可以控制电流大小，从而控制氧化膜的形成速率，D 项正确。 34.一种以 NaBH4和 H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )A电池的正极反应式为 H2O22e =2OHB电池放电时 Na 从 a 极区移向 b 极区C电子从电极 b 经外电路流向电极 aDb 极室的输出液经处理后可输入 a 极室循 环利用【答案】C 35用镁次氯酸钠燃料电池作电源模拟消除工业酸性废水中的 Cr2O 的过程(将“Cr 2
14、O ”还原为27 27“Cr3 ”)，装置如图所示 。下列说法错误的是( )A金属铁电极的电极反应式为 Fe2e =Fe2B装置中电子的流动路线是：C 电极惰性电极金属铁电极D 电极C装置工作过程中消耗 7.2 g Mg，理 论上可消除 0.1 mol Cr2O27D将 Cr2O 处理后的废水比原工业废水的 pH 大27【答案】B 【解析】阳极上 Fe 失去电子，阳极的电极反应式为 Fe2e =Fe2 ，A 项正确；装置中电子从负极阴极，阳极正极，即电子从 C 电极惰性电极，金属铁电极D 电极，B 项错误；装置工作过程中消耗 7.2 g Mg 时转移 0.6 mol 电子，根据各电极上转移电子
15、数目相等，结合阴极的电极反应式9Cr2O 6e 14H =2Cr3 7H 2O 可知，理论上能消除 0.1 mol Cr2O ，C 项正确；处理 Cr2O 时消27 27 27耗废水中的 H ，即被处理后的废水中 H 浓度减小，pH 增大，D 项正确。36验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的 3% NaCl 溶液)。 在 Fe 表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是( )A对比，可以判定 Zn 保护了 FeB对比，K 3【解析】Fe(CN) 6可能将 Fe 氧化C验证 Zn 保护 Fe 时不能用的方法D将 Zn 换成 Cu，用的方法可判断
16、Fe 比 Cu 活泼【答案】D 37现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池、原电池中。电解 NaB(OH)4溶液可制备 H3BO3，其工作原理如图。下列叙述错误的是( )AM 室发生的电极反应式：2H 2O4e =O24H 10BN 室： a bC产品室发生的反应是 B(OH) H H3BO3H 2O 4D理论上每生成 1 mol 产品，阴极室可生成标准状况下 5.6 L 气体【答案】D 38近期使用的一种可控电池锂水电池工作原理如图。下列说法错误的是( )A锂电极是电池的负极B正极发生的反应为 2H2O2e =2OH H 2C水中 H 经固体电解质向锂 电极移动D理论上每消耗
17、14 g 锂，转移的电子数为 2NA【答案】C 【解析】A 项，Li 是活泼金属，作为原电池的负极，正确；B 项，根据图示，正极生成氢气，电极反应式为 2H2O2e =2OH H 2，正确；C 项，由于正极生成 OH ，负极生成 Li ，所以通过固体电解质向锂电极移动的离子为 OH ，不是 H ，错误；D 项，14 g Li 的物质的量为 2 mol，理论上转移电子数为2NA，正确。39在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是( )图 图 图A用图所示装置进行实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可用酒精灯加热
18、具支试管11B图是图所示装置的原理示意图，图所示装置的正极材料是铁C铝制品表面出现白斑的原理可以通过图所示装置进行探究，Cl 由活性炭向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl 2e =Cl2D图所示装置的总反应式为 4Al3O 26H 2O=4Al(OH)3，生成的 Al(OH)3进一步脱水形成白斑【答案】D 40(1)利用生物电池，以 H2、N 2为原料合成氨的装置如图所示。Q、R 均为催化剂，据图判断，负极反应的催化剂为_(填“Q”或“R”)；正极的电极反应式为_。(2)过二硫酸钾(K 2S2O8)可通过“电解转化提纯”方法制得， 电解装置示意图如图所示。电解时，铁电极连接电源的_极。常温下
19、，电解液中含硫微粒的主要存在形式与 pH 的关系如 图所示。在阳极放电的离子主要是 HSO ，阳极区电解质溶液的 pH 范围为_，阳极的电极反应式为 4_。往电解产品中加入硫酸钾，使其转化为过二硫酸钾粗产品，提纯粗产品的方法是_。【解析】 (1)负极上 H2发生氧化反应转化为 H ，根据题图，负极反应的催化剂为 Q；正极上 N2发生还原反应转化为 NH3，电极反应式 为 N26H 6e =2NH3。12(2)根据题中信息知，电解 NaHSO4溶液制备 K2S2O8，则 Fe 电极应为阴极，即 Fe 电极应与电源的负极相连。根据题图及题意可知阳极的电极反应式为 2HSO 2e =S2O 2H ，
20、阳极区电解质溶液的 4 28pH 在 02 之间。可用重结晶法对 K2S2O8粗产品进行提纯。【答案】 (1)Q N 26H 6e =2NH3(2)负 02 2HSO 2e =S2O 2H 4 28重结晶41氮的重要化合物如氨(NH 3)、氮氧化物(N xOx)、肼(N 2H4)、三氟化氮(NF 3)等，在生产、生活中具有重要作用。(1)利用反应 NO2NH 3N 2H 2O(未配平)消除 NO2的简易装置如下图所示。电极 b 的电极反应式为_，消耗标准状况下 4.48 L NH3时，被消除的 NO2的物质的量为_mol。(2)在微电子工业中 NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含 NH
21、4F 等的无水熔融物生产 NF3，其电解原理如下图所示。a 电极为电解池的_(填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反应式：_；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是_。(2)由题图可知，H 在 b 电极上得到电子生成氢气，故 b 为阴极，则 a 为阳极，阳极上 NH 失去电子 4生成 NF3，电极反应方程式为 NH 3F 6e =NF34H ，依据电解原理可知，F 也可能失去电子生成 413氟单质，故氧化性较强的单质为氟气。【答案】 (1)2NO 28e 4H 2O=8OH N 2 0.15 (2)阳 NH 3F 6e =NF34H F 2 442氢氧燃料电池是符合绿色
22、化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。(1)氢氧燃料电池的能量转化形式主要是_，在导线中电子流动方向为_(用 a、b 和箭头表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因为_。(4)氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术。有人提出利用光伏发电装置电解尿素的碱性溶液来制备氢气。光伏发电是当今世界利用太阳能最主要方式之一。图 1 为光伏并网发电装置，图 2 为电解尿素CO(NH 2)2(C 为4 价)的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。图 1 光 伏 并 网发 电
23、装 置 图 2 电 解 尿 素 的 碱 性 溶 液 制氢 装 置 图 1 中 N 型半导体为_(填“正极”或“负极”) 该系统工作时，A 极的电极反应式为_。 若 A 极产生 7.00g N2，则此时 B 极产生_L H 2(标准状况下)。该电池反应时，氮元素化合价由3 价变为 0 价，H 元素化合价由1 价变为 0 价，则氮元素被氧化，氢元素被还原，所以生成氮气的电极 A 是阳极，生成氢气的电极 B 是阴极，则图 1 中 N 型半导体为负极，P 型半导体为正极；A 极为阳极，电极反应式为 CO(NH2)28OH 6e =CO N 26H 2O；A 极为阳极，23电极反应式为 CO(NH2)2
24、8OH 6e =CO N 26H 2O，若 A 极产生 7.00 g 即 0.25 mol N2，则转移电2314子是 1.5 mol，此时 B 极产生氢气，B 电极反应为 H2O2e =H22OH ，转移 1.5 mol 电子，产生氢气的体积： 22.4 L/mol16.8 L。1.5 mol2答案：(1)化学能转化为电能 ab(2)H22e 2OH =2H2O(或 2H24e 4OH =4H2O)(3)增大电极单位面积吸附 H2和 O2的分子数，加快电极反应速率(4)负极 CO(NH 2)28OH 6e =CO N 26H 2O 16.82343我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历
25、史价值，但出土的青铜器易受到环境腐蚀，所以对其进行修复和防护具有重要意义。(导学号 56470085)(1)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状 Ag2O 涂在被腐蚀部位，Ag 2O 与有害组分 CuCl 发生复分解反应，该化学方程式为_。(2)下图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。腐蚀过程中，负极是_(填“a” “b”或“c”)；环境中的 Cl 扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈 Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_；若生成 4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_L(标准状况)。答案：(1)Ag 2O2CuCl= =2
26、AgClCu 2O(2)c 2Cu 2 3OH Cl =Cu2(OH)3Cl 0.44844如图，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中的 X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：15(1)甲烷燃料电池的负极反应为_。(2)石墨(C)极的电极反应为_。(3)若在标准状况下，有 2.24 L 氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体的体积为_L；丙装置中阴极析出铜的质量为_g。(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或 Fe(OH)2的实验装置(如图)。若用于制漂白液，a 为电池的_极，电解质溶液最好用_。若用于制 Fe(OH)2，使用硫酸钠溶液作电
27、解质溶液，阳极选用_作电极。(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl 2H 2O 2OH Cl 2H 2，Cl 22OH =Cl ClO H 2O，气体与液体反应，最好= = = = =通 电 采用逆向接触，即气体在下端产生，碱溶液在上端生成，使其充分反应，所以该装置的下端为阳极，上端为阴极，阴极与电源负极相连，故 a 极为负极。生活中常见且廉价的氯化物是氯化钠，故电解质溶液最好用饱和氯化钠溶液。若制备氢氧化亚铁，用硫酸钠溶液作电解质溶液，选用铁作阳极。答案：(1)CH 48e 10OH =CO 7H 2O23(2)2Cl 2e =Cl2 (3)4.48 12.8 (4)负 饱和氯化钠溶液(或饱和食盐水) 铁16
