1、1专题突破练 7 电化学一、选择题(本题包括 7个小题,每小题 8分,共 56分)1.(2018山东烟台高三诊断性测试)下列装置能证明反应 2Ag+2I- 2Ag+I2是否自发进行的是( )答案 C解析 A项中反应产生黄色沉淀,证明碘化钾与硝酸银反应生成碘化银和硝酸钾,错误;B 项中两个电极均为石墨电极,无法形成原电池,无法证明反应 2Ag+2I- 2Ag+I2是否自发进行,错误;C 项能构成原电池,可通过电极反应现象证明反应 2Ag+2I- 2Ag+I2是否自发进行,正确;D 项为电解装置,无法证明反应 2Ag+2I- 2Ag+I2是否自发进行,错误。2.(2018宁夏六盘山高级中学高三模拟
2、)据报道,我国研制出了“可充电钠二氧化碳电池”,电极材料为钠金属片和碳纳米管,电解质溶液为高氯酸钠四甘醇二甲醚,电池总反应为4Na+3CO2 2Na2CO3+C,生成的固体 Na2CO3沉积在碳纳米管上。下列叙述不正确的是( )A.放电时钠金属片发生氧化反应2B.放电时每消耗 3mol CO2,转移 12 mol电子C.充电时碳纳米管接直流电源的正极D.充电时阳极反应式为 C+2Na2CO3-4e- 4Na+3CO2答案 B解析 放电时钠金属片作负极失去电子发生氧化反应,A 项正确;放电时每消耗 3 mol CO2生成 1 mol C,转移 4 mol电子,B 项错误;充电时碳纳米管接直流电源
3、的正极作阳极失去电子生成二氧化碳,C项正确;充电时的阳极碳失去电子生成二氧化碳,其电极反应式为 C+2Na2CO3-4e- 4Na+3CO2,D项正确。3.(2018湖南 H11教育联盟高三联考)我国最近在太阳能光电催化-化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展,相关装置如图所示。下列说法正确的是 ( )A.该制氢工艺中光能最终转化为化学能B.该装置工作时,H +由 b极区流向 a极区C.a极上发生的电极反应为 Fe3+e- Fe2+D.a极区需不断补充含 Fe3+和 Fe2+的溶液答案 A解析 该制氢工艺中光能转化为电能,最终转化为化学能,故 A项正确;该装置工作时,H +在 b极区放电生成氢气,
4、H +由 a极区流向 b极区,故 B项错误;a 极上发生氧化反应,失电子,所以 a极上发生的电极反应为 Fe2+-e- Fe3+,故 C项错误;该过程中涉及两个反应步骤,第一步利用 Fe3+/Fe2+电对的氧化态高效捕获 H2S得到硫和还原态,第二步是 Fe3+/Fe2+的还原态转化为氧化态,所以 a极区无需不断补充含 Fe3+和 Fe2+的溶液,故 D项错误。4.(2018黑龙江哈尔滨师大附中高三期末)镁-空气电池的总反应方程式为 2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )A.反应过程中化学能转变成电能B.该电池的正极反应式为 O2+4e-+2H2
5、O 4OH-C.为防止负极区沉积 Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阴离子交换膜D.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面答案 C3解析 镁-空气电池是将化学能转化为电能的装置,A 项正确;正极上 O2得电子,与水反应生成 OH-,正极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-,B项正确;负极上 Mg失电子生成 Mg2+,为防止负极区沉积 Mg(OH)2,则负极区溶液中不能含有大量 OH-,所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜,C 项错误;反应物接触面积越大,反应速率越快,所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面,
6、从而提高反应速率,D 项正确。5.(2018河南郑州高三模拟)全钒液流电池充电时间短,续航能力强,其充放电原理为 VO2+V3+H2OV +V2+2H+。以此电池为电源,用石墨电极电解 Na2SO3溶液可得到 NaOH和 H2SO4,示意图如下。+2下列说法错误的是( )A.全钒液流电池放电时,正极的电极反应式为 V +2H+e- VO2+H2O+2B.图中 a电极为阴极,N 物质是 H2C.全钒液流电池充电时,V 3+被氧化为 V+2D.电解时,b 电极的反应式为 S +H2O-2e- S +2H+2-3 2-4答案 C解析 根据全钒液流电池的充放电原理,放电时的电池反应为 V +V2+2H
7、+ VO2+V3+H2O,放电时正+2极发生得电子的还原反应,正极的电极反应式为 V +2H+e- VO2+H2O,A项正确;根据图示,图中+2b电极上 S 发生失电子的氧化反应生成 H2SO4,b电极为阳极,a 电极为阴极,由于放电顺序:2-3H+Na+,故 a电极上的电极反应式为 2H2O+2e- H2+2OH -,N物质是 H2,B项正确;全钒液流电池充电时的反应为 VO2+V3+H2O V +V2+2H+,根据“只靠拢、不交叉”,V 3+被还原为 V2+,VO2+被氧化+2为 V ,C项错误 ;电解时,b 电极上 S 发生失电子的氧化反应生成 H2SO4,电极反应式为 S -+2 2-
8、3 2-32e-+H2O S +2H+,D项正确。2-46.(2018云南师大附中高三适应性考试)在通电条件下,用如图所示装置由乙二醛(OHCCHO)制备乙二酸(HOOCCOOH),其制备反应为 OHCCHO+2Cl2+2H2O HOOCCOOH+4HCl,下列说法不正确的是( )A.盐酸是起提供 Cl-和增强导电性的作用B.Pt1的电极反应为 2H+2e- H2C.每得到 1 mol乙二酸将有 2 mol H+从右室迁移到左室D.每消粍 0.1 mol乙二醛在 Pt1极放出 4.48 L气体(标准状况)答案 C4解析 HCl是电解质,在水溶液中起提供 Cl-和增强导电性的作用,故 A项正确;
9、Pt 1为阴极,得电子发生还原反应,故电极反应式为 2H+2e- H2,故 B项正确;Pt 2为阳极,发生的电极反应式为 2Cl-2e- Cl2,产生的 Cl2再将乙二醛氧化为乙二酸。根据题中给出的乙二醛和 Cl2反应的化学方程式,可知每得到 1 mol乙二酸将有 4 mol H+从右室迁移到左室,故 C项错误;每消粍 0.1 mol乙二醛将转移 0.4 mol电子,在 Pt1极放出 0.2 mol H2,0.2 mol H2在标准状况下的体积为 4.48 L,故 D项正确。7.(2018福建三明高三质量检查)有一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池,其原理如图所示。下列说法不正确的是(
10、 )A.电池工作时,能量的转化形式至少有三种B.放电时,I -和 的浓度均减小-3C.Y电极为电池的正极,发生的反应为 +2e- 3I-3D.电池工作时,X 电极上发生氧化反应答案 B解析 电池工作时,能量的转化形式至少有三种:太阳能转化为化学能,化学能转化为电能及热能,A 项正确;放电时,正极电极反应式为 +2e- 3I-,I-浓度增大, 的浓度减小,B 项错误;Y 电极为电-3 -3池的正极,电极反应式为 +2e- 3I-,C项正确;电池工作时,X 电极为负极,发生氧化反应,D 项正-3确。二、非选择题(本题包括 2个小题,共 44分)8.(2018北京四中高三期中)(22 分)某小组同学
11、利用下图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验:装置 分别进行的操作 现象.连接好装置一段时间后,向烧杯中滴加酚酞溶液 .连接好装置一段时间后,向烧杯中滴加 K3Fe(CN)6溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法,均能证明铁发生了吸氧腐蚀。实验中的现象是 。 用化学用语解释实验中的现象: 。 (2)查阅资料:K 3Fe(CN)6具有氧化性。据此有同学认为仅通过中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是 。 进行下列实验,在实验几分钟后的记录如下:实验 滴管 试管 现象.蒸馏水 无明显变化0.5 molL-1 .1.0 molL -1 铁片表面产生大5NaCl溶液 量蓝色沉
12、淀K3Fe(CN)6溶液.0.5 molL -1 Na2SO4溶液 无明显变化a.以上实验表明:在 条件下,K 3Fe(CN)6溶液可以与铁片发生反应。 b.为探究 Cl-的存在对反应的影响,小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验,发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明 Cl-的作用是 。 (3)有同学认为上述实验仍不严谨。为进一步探究 K3Fe(CN)6的氧化性对实验结果的影响,又利用(2)中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是 (填字母序号)。 实验 试剂 现象A 酸洗后的铁片、K 3Fe(CN)6溶液(已除 O2)产生蓝色沉淀B 酸洗后的铁片、K 3Fe(CN)6
13、和 NaCl混合溶液(未除 O2)产生蓝色沉淀C 铁片、K 3Fe(CN)6和 NaCl混合溶液(已除 O2)产生蓝色沉淀D 铁片、K 3Fe(CN)6和盐酸混合溶液(已除 O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上实验分析,利用实验中试剂,设计能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案。答案 (1)碳棒附近溶液变红 O 2+4e-+2H2O 4OH-(2)K 3Fe(CN)6可能氧化 Fe生成 Fe2+,会干扰由于电化学腐蚀在负极生成 Fe2+的检验 Cl -存在 破坏了铁片表面的氧化膜(3)AC(4)连接好装置一段时间后,取铁片(负极)附近溶液置于试管中,滴加 K3Fe(CN)6溶液,若出现蓝色沉淀,则说明
14、负极附近溶液中产生了 Fe2+,即发生了电化学腐蚀解析 (1)铁、碳棒及氯化钠溶液可组成吸氧腐蚀的原电池,铁为负极,碳棒为正极,正极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-,所以正极附近溶液显碱性,滴加酚酞溶液会变红。(2)仅仅通过加入K3Fe(CN)6有蓝色沉淀只能说明溶液中有亚铁离子,由于 K3Fe(CN)6具有氧化性,因此亚铁离子是来自于铁的腐蚀还是 K3Fe(CN)6的氧化,此时还无法确定。a:通过实验得到 K3Fe(CN)6不能氧化单质铁,根据实验得到 Na+对实验过程无影响,所以实验的结果说明 Cl-对于 K3Fe(CN)6溶液与铁片的反应有一定影响。因此可得结论:K 3Fe(CN)
15、6溶液与铁的反应需要有 Cl-。b:加入硫酸清洗铁的目的是除去表面的氧化膜,此时产生了蓝色沉淀,说明 K3Fe(CN)6溶液可以与铁片发生反应,前面的实验中没有看到蓝色沉淀的原因是铁表面有氧化膜,所以前面的实验中 Cl-的作用是破坏了氧化膜。(3)从题中的实验看出,实验的目的是排除氧气可能对实验的影响,即要证明前面的反应中不是氧气在氧化单质铁,所以实验中一定要排除氧气,因此选项 B一定错误。而选项 D中加入盐酸,盐酸与单质铁反应会生成亚铁离子,不能证明是 K3Fe(CN)6溶液与铁片发生了反应,则选项 D错误。选项 A的实验证明了 K3Fe(CN)6溶液可以与铁片发生反应,选项 C的实验证明了
16、在 Cl-存在下,6K3Fe(CN)6溶液可以与未除去氧化膜的铁片发生反应,两个实验综合,证明 Cl-破坏了铁片表面的氧化膜,所以正确的是 AC。(4)前面的(1)的主要问题在于,加入的 K3Fe(CN)6可以与单质铁接触,有可能是发生了 K3Fe(CN)6溶液与铁片的反应,所以应该取负极附近溶液置于试管中,再向其中加入K3Fe(CN)6溶液,观察是否有蓝色沉淀,这样就避免了发生 K3Fe(CN)6溶液与铁片的反应。9.(22分)(1)高铁酸钠(Na 2FeO4)易溶于水,是一种新型多功能水处理剂。从环境保护的角度看,制备Na2FeO4较好的方法为电解法,其装置如图甲所示。电解过程中阳极的电极
17、反应式为 。 图甲装置中的电源采用 NaBH4(硼元素的化合价为+3 价)和 H2O2作原料的燃料电池,该电池工作原理如图乙所示。工作过程中该电源的正极反应式为 ,Na +由 (填“a”或“b”,下同)极区移向 极区。 (2)如图所示 X是直流电源。Y 槽中 c、d 均为石墨棒,Z 槽中 e、f 是质量相同的铜棒。接通电路后,发现 d附近显红色。电源上 b为 (填“正”或“负”)极。 Z 槽中 e为 (填“阴”或“阳”)极。 连接 Y、Z 槽线路中,电子流动的方向是 d (填“”或“”)e。 写出 c极的电极反应式: 。 写出 e极的电极反应式: 。 (3)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料
18、电池,其效率更高,可用于航空航天设备。如图 1所示装置,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入 CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了 Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导正极生成的 O2-(O2+4e- 2O2-)。7c 电极的名称为 ,d 电极上的电极反应式为 。 如图 2所示为用惰性电极电解 100 mL 0.5 molL-1 CuSO4溶液,a 电极上的电极反应式为 。若 a电极产生 56 mL(标准状况)气体,则所得溶液的 pH= (不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入 (填序号)。 a.CuO b.Cu(OH)2c.CuCO3 d.Cu2(OH)2
19、CO3答案 (1)Fe+8OH -6e- Fe +4H2O2-4H 2O2+2e- 2OH- a b(2)负 阳 2Cl -2e- Cl2Cu-2e - Cu2+(3)正极 CH 4-8e-+4O2- CO2+2H2O 4OH -4e- 2H2O+O2 1 ac解析 (1)电解时阳极 Fe失电子被氧化为 Fe ,结合电解质溶液为碱性可得阳极电极反应式为2-4Fe+8OH-6e- Fe +4H2O;电池工作时正极发生还原反应 ,结合图示原理知正极反应为 H2O2得2-4电子,被还原为 OH-;电解质溶液中的阳离子(Na +)应由负极区(a 极)移向正极区(b 极)。(2)d 极附近显红色,说明
20、d为阴极,电极反应式为 2H2O+2e- H2+2OH -,c为阳极,电极反应式为 2Cl-2e-Cl2;直流电源中 a为正极,b 为负极,Z 槽中 f为阴极,e 为阳极,活性电极作阳极,电极本身失电子发生氧化反应,则 e电极反应式为 Cu-2e- Cu2+,连接 Y、Z 槽线路中,电子流动方向为ed。(3)根据电流的方向,电流从正极流向负极,即 c为正极,d 为负极,通入的 B为 CH4,电解质传导 O2-,因此负极电极反应式为 CH4+4O2-8e- CO2+2H2O;a 连接电源的正极,a 为阳极,a 电极反应式为 4OH-4e- 2H2O+O2;电解 CuSO4溶液总反应方程式为 2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H +,假设Cu2+全部被电解成 Cu,此时产生氧气的物质的量为 mol=0.025 mol,体积为10010-30.520.02522.4 L=0.56 L56 mL,因此 Cu2+没有完全电解,因此有 n(H+)= mol=0.01 5610-3422.4mol,c(H+)= molL-1=0.1 molL-1,则所得溶液的 pH=1;根据上述分析,只电解部分0.0110010-3Cu2+,因此要恢复到电解前的状态,应加入 CuO或 CuCO3,即 ac正确。
