2022届高考化学二轮复习 专题七 电化学基础专题强化练

2022届高考化学二轮复习 专题七 电化学基础专题强化练1下列做法有利于金属防护的是()A钢铁零件表面进行烤蓝处理B将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连C菜刀切菜后不洗净就放回刀架D埋在地下的钢管与铜块相连解析：A项，钢铁零件容易生锈，如果将钢铁零件的表面进行烤蓝处理，就能大大增强抗蚀能力，延长使用寿命，正确；B项，钢铁制成的闸门与直流电源的正极相连，闸门成为电解池的阳极，加速其腐蚀，错误；C项，菜刀切菜后不洗净，容易发生吸氧腐蚀，错误；D项，铁比铜活泼，当埋在地下的钢管与铜块相连时，钢管成为原电池的负极，加快了腐蚀，应该与比铁活泼的金属如锌块相连，错误。答案：A2(2018泉州一模)锂空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如下图所示。下列说法正确的是()A电解液中，Li由多孔电极迁移向锂电极B该电池放电时，负极发生了还原反应C充电时，电池正极的反应式为Li2O2=2LiO22eD电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等解析：锂电极作负极，多孔电极作正极，电解液中，阳离子移向阴极，所以Li由锂电极迁移向多孔电极，故A错误；该电池放电时，负极发生了氧化反应，故B错误；充电时，电池正极的反应式为Li2O2=2LiO22e，故C正确；金属锂与稀盐酸发生反应，所以电池中的电解液不可以是稀盐酸，故D错误。答案：C3(2017海南卷)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H。下列叙述错误的是()APd电极b为阴极B阴极的反应式为N26H6e=2NH3CH由阳极向阴极迁移D陶瓷可以隔离N2和H2解析：A项，此装置为电解池，总反应是N23H2=2NH3，Pd电极b上是氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，错误；B项，根据A项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N26H6e=2NH3，正确；C项，根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即有阳离子移向阴极，正确；D项，根据装置图，陶瓷隔离N2和H2，正确。答案：A4.(2018汕头模拟)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨电极上生成氧化物Y，Y可循环使用。下列说法正确的是()AO2在石墨附近发生氧化反应B该电池放电时NO向石墨电极迁移C石墨附近发生的反应：3NO22e=NO2NOD相同条件下，放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为41解析：石墨通入氧气，发生还原反应，为原电池的正极，电极方程式为O22N2O54e=4NO，A错误；原电池中阴离子移向负极，NO向石墨电极迁移，B错误；石墨为原电池的负极，发生氧化反应，电极方程式为NO2NOe=N2O5，C错误；电极方程式分别为NO2NOe=N2O5、O22N2O54e=4NO，则放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为41，D正确。答案：D5.(2018潍坊模拟)我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站，为循环利用人体呼出的CO2并提供氧气。我国科学家设计了一种装置(如图所示)，实现“太阳能电能化学能”转化，总反应为2CO2=2COO2，下列有关说法不正确的是()A该装置属于电解池BX极发生氧化反应，Y极发生还原反应C人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2H2O2e=CO2OHDX极每产生标准状况下22.4 L气体，有2 mol的OH从Y极移向X极解析：该装置实现“太阳能电能化学能”转化，将电能转化为化学能的装置为电解池，故A正确；根据图中电子的流向“XY”可知，X极为阳极，失电子发生氧化反应，Y为阴极，得电子，发生还原反应，故B正确；Y为阴极，根据总反应可知，阴极为CO2得电子，生成CO，电极反应为CO2H2O2e=CO2OH，故C正确；X极为阳极，OH放电生成氧气，电极反应为4OH4e=2H2OO2，每产生标况下22.4 L O2，即1 mol O2，阳极有4 mol OH放电，根据溶液电中性原理，X电极区阴离子减少，则会有4 mol OH从Y极透过阴离子交换膜移向X极，使得溶液保持电中性，故D错误。故选D。答案：D6.(2018肇庆模拟)将二氧化碳转化为乙烯的装置如图所示，使用的电极材料均为惰性电极。下列说法正确的是()Aa为电源的正极B每生成0.1 mol乙烯，同时生成6.72 L O2C阴极反应式为2CO212H12e=C2H44H2OD电解过程中，阳极区溶液中c(H)逐渐减小解析：根据图知，右侧电极上OH放电生成O2，则右侧电极为阳极，左侧电极为阴极，连接电解池阴极的电极为原电池负极、连接电解池阳极的电极为原电池正极，所以a为负极、b为正极，故A错误；阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水，电极反应式为2CO212H12e=C2H44H2O，阳极反应式为2H2O4e=O24H，每生成0.1 mol乙烯，转移1.2 mol电子，生成0.3 mol氧气，但未注明是否为标准状况，无法计算氧气的体积，故B错误；阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水，电极反应式为2CO212H12e=C2H44H2O，故C正确；电解过程中阳极反应式为2H2O4e=O24H，阳极附近有H生成，所以电解过程中，阳极区溶液中c(H)逐渐增大，故D错误。答案：C7.(2018广州调研)海水中含有大量Na、Cl及少量Ca2、Mg2、SO，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是()Ab膜是阳离子交换膜BA极室产生气泡并伴有少量沉淀生成C淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHApHBpHCDB极室产生的气体可使湿润的KI淀粉试纸变蓝解析：A项，因为阴极是阳离子反应，所以b为阳离子交换膜，正确；B项，A极室氯离子在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，错误；C项，淡化工作完成后，A室氯离子失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B室氢离子得电子产生氢气，氢氧根离子浓度增大，溶液呈碱性，C室溶液呈中性，pH大小为pHApHCpHB，错误；D项，B极室氢离子得电子产生氢气，不能使湿润的KI淀粉试纸变蓝，错误。答案：A8锂的化合物用途广泛。Li3N是非常有前途的储氢材料；LiFePO4、Li2FeSiO4等可以作为电池的正极材料。回答下列问题：(1)将锂在纯氮气中燃烧可制得Li3N，其反应的化学方程式为_。(2)氮化锂在氢气中加热时可得到氨基锂(LiNH2)，其反应的化学方程式为Li3N2H2LiNH22LiH，氧化产物为_(填化学式)。在270 时，该反应可逆向进行放出H2，因而氮化锂可作为储氢材料，储存氢气最多可达Li3N质量的_%(精确到0.1)。(3)将Li2CO3、FeC2O42H2O和SiO2粉末均匀混合，在800 的氩气中烧结6小时制得Li2FeSiO4，写出反应的化学方程式：_。制备Li2FeSiO4的过程必须在惰性气体氛围中进行，其原因是_。(4)将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出LiFePO4沉淀，阳极的电极反应为_。解析：(1)反应物为金属锂和氮气，生成物为Li3N，因此其反应的化学方程式为6LiN22Li3N。(2)分析给出的化学方程式中三种元素的化合价，N、Li两种元素在反应前后化合价不变，而H从H2中的0价转化为LiNH2中的1价和LiH中的1价，故LiNH2为氧化产物。由给出的化学方程式知，35 g (1 mol)Li3N最多可储存氢气4 g(2 mol)，故储存氢气最多可达Li3N质量的11.4%。(3)根据给出的反应物Li2CO3、FeC2O42H2O、SiO2，生成物之一Li2FeSiO4及反应条件，结合化学反应中的元素守恒可知生成物还有H2O、CO2及CO，由此可写出反应的化学方程式。对比反应物FeC2O42H2O和生成物Li2FeSiO4可知反应前后Fe的化合价没有变化，且为2价，故在惰性气体氛围中进行的目的是防止2价铁被氧化。(4)铁作阳极，Fe发生氧化反应，电极反应为Fe2e=Fe2，然后发生离子反应：Fe2LiH2PO=LiFePO42H。答案：(1)6LiN22Li3N(2)LiNH211.4(3)Li2CO3FeC2O42H2OSiO2Li2FeSiO4CO2CO22H2O防止二价铁被氧化(4)FeH2POLi2e=LiFePO42H(或Fe2e=Fe2)9.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，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主要形式是_，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(NH2)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7.00 g N2，则此时B极产生_L H2(标准状况下)。解析：(1)氢氧燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，所以该燃料电池中能量主要转化形式是化学能转化为电能；燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，电子从负极沿导线流向正极，所以通入氢气的电极是负极、通入氧气的电极是正极，电子流动方向为a到b。(2)碱性氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H22e2OH=2H2O。(3)反应物接触面积越大，反应速率越快，电极表面镀铂粉能增大反应物的接触面积，所以能增大反应速度。(4)该电池反应时中，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)28OH6e=CON26H2O。若A极产生7.00 g即0.25 mol N2，则转移电子是1.5 mol，此时B极产生氢气，B电极反应为：2H2O2e=H22OH，转移1.5 mol电子，产生氢气的体积是：22.4 Lmol116.8 L。答案：(1)化学能转化为电能ab(2)H22e2OH=2H2O(或2H24e4OH=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(NH2)28OH6e=CON26H2O16.810(2016天津卷)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_。(2)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。 图1图2电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_。c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。解析：(1)汽油是不可再生的能源，燃烧会产生CO、氮的氧化物和硫的氧化物等污染性气体，而氢气燃烧的产物是水，故其优点有：污染小、可再生、来源广、资源丰富和燃烧热值高等。碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H22OH2e=2H2O。(2)根据电解总反应：Fe2H2O2OHFeO3H2，结合阳极发生氧化反应知，阳极反应式为Fe6e8OH=FeO4H2O，结合阴极发生还原反应知，阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，则阳极室消耗OH且无补充，故c(OH)降低。结合题给信息“Na2FeO4易被氢气还原”知，阴极产生的氢气不能接触到Na2FeO4，故需及时排出。图示中随着c(NaOH)增大，c(Na2FeO4)先增大后减小，结合已知信息“Na2FeO4只在强碱性条件下稳定”知，M点c(Na2FeO4)低的原因是c(OH)低，反应速率小且Na2FeO4稳定性差。结合已知信息“若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质”知，N点c(Na2FeO4)低的原因是c(OH)过高，铁电极上产生Fe(OH)3或Fe2O3，使Na2FeO4产率降低。答案：(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2条)H22OH2e=2H2O(2)阳极室防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低(任写其中1条)11(1)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。该电池的正极反应式为_。电池反应的离子方程式为_。(2)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量。(3)新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子(O2)在其间通过。如图所示，其中多孔电极不参与电极反应。该电池的负极反应式为_。如果用该电池作为电解装置，当有16 g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表达式为_C(1个电子的电量为1.61019 C)。答案：(1)MnO2He=MnOOH2MnO2Zn2H=2MnOOHZn2注：式中Zn2可写为Zn(NH3)、Zn(NH3)2Cl2等，H可写为NH(2)CH3OCH312e3H2O=2CO212H12(3)CH3OH6e3O2=CO22H2O0.5 mol61.61019C6.021023mol1(或2.890105)