2019-2020年高考化学二轮复习专题能力提升练九第一篇专题通关攻略专题二基本理论5电化学原理及应用.doc

2019-2020年高考化学二轮复习专题能力提升练九第一篇专题通关攻略专题二基本理论5电化学原理及应用一、选择题1.(xx深圳一模)某兴趣小组设计了如图所示的原电池装置(盐桥中吸附有饱和K2SO4溶液)。下列说法正确的是()A.该原电池的正极反应是Cu2+2e-CuB.甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅C.盐桥中的S流向甲烧杯D.若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸,电流表指针反向偏转【解析】选B。正极发生还原反应Fe3+e-Fe2+,A错误;左边烧杯中发生Fe3+e-Fe2+,则左烧杯中溶液的红色逐渐变浅,B正确;阴离子向负极移动,C错误;若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸,与铜发生氧化还原反应,铜为负极,电流表指针偏转方向不变,D错误。【加固训练】某原电池装置如图所示。下列有关叙述中,正确的是()A.Fe作正极,发生氧化反应B.负极反应:2H+2e-H2C.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH均不变D.工作一段时间后,NaCl溶液中c(Cl-)增大【解析】选D。此原电池的负极是铁,发生氧化反应,A错误;正极是石墨,H+在此发生还原反应,B错误;工作一段时间后,右边烧杯中氢离子在石墨棒上被还原为H2不断逸出,使溶液酸性减弱,所以溶液的pH增大,C错误;盐桥中的Cl-移向负极,则NaCl溶液中c(Cl-)增大,D正确。2.(xx焦作一模)用氟硼酸(HBF4,属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液,可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良,反应方程式为:Pb+PbO2+4HBF4 2Pb(BF4)2+2H2O。Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质。下列说法正确的是()A.放电时的负极反应为PbO2+4H+2e-Pb2+2H2OB.充电时,当阳极质量增加23.9 g时,溶液中有0.2 mol电子通过C.放电时,正极区pH增大D.充电时,Pb电极与电源的正极相连【解析】选C。放电时,负极上应该是金属铅发生氧化反应,A错误;电子只能经过导线,不能经过电解质溶液,B错误;放电时正极上发生还原反应,PbO2+4H+2e- Pb2+2H2O,氢离子浓度减小,所以pH增大,C正确;充电时,Pb电极和电源的负极相连,D错误。【互动探究】(1)充电时的阳极的电极反应式为_。提示:Pb2+2H2O-2e-PbO2+4H+。充电时的阳极的电极反应式和放电时的正极的电极反应式相反。(2)该电池在放电过程中,负极质量_,正极质量_(填“减少”“增加”或“不变”)。提示:减少减少。因Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质,该电池在放电过程中,正极、负极质量都减少。(3)放电时,电解液中氟硼酸的浓度将_(填“减少”“增加”或“不变”)。提示:减少。放电时消耗氟硼酸生成水,氟硼酸的浓度将减少。3.(xx滨州一模)利用如图装置进行实验,开始时,a、b两处液面相平,密封好,放置一段时间。下列说法不正确的是()A.a处溶液的pH增大,b处溶液的pH减小B.一段时间后,a管液面高于b管液面C.a管发生吸氧腐蚀,b管发生析氢腐蚀D.a、b两处具有相同的电极反应式:Fe-2e-Fe2+【解析】选A。b处氢离子放电发生2H+2e-H2,溶液的pH增大,A错误;左边发生吸氧腐蚀时,右边发生析氢腐蚀,一段时间后,a管液面高于b管液面,B、C正确;a管发生吸氧腐蚀,b管发生析氢腐蚀,负极都是铁,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,D正确。4.(xx四川高考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池总反应为Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是 ()A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-xLi+C6C.充电时,若转移1 mol e-,石墨(C6)电极将增重7xgD.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+【解题指南】解答本题时应注意以下三点:(1)准确判断反应前后各元素的化合价。(2)明确放电时发生原电池反应,充电时发生电解池反应。(3)可充电电池的负极反应和阴极反应相反,正极反应和阳极反应相反。【解析】选C。放电时,阳离子向原电池的正极移动,A选项正确;Li1-xCoO2中Li显+1价,氧显-2价,则Co显+(3+x)价,LixC6中Li显+1价,则C显-价,LiCoO2中Co显+3价,C6中C显0价。负极发生氧化反应,其电极反应式为LixC6-xe-xLi+C6,B选项正确;充电时,C6为电解池的阴极,电极反应式为xLi+C6+xe-LixC6,若转移1 mol电子,则消耗mol C6,其质量减小mol72 gmol-1=g,C选项错误;正极发生还原反应,其电极反应式为Li1-xCoO2+xLi+xe-LiCoO2,则充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,D选项正确。二、非选择题5.(xx宜春一模)电解原理在工业生产中有广泛的应用。(1)如图为离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图,下列说法不正确的是_。A.直流电源的左侧为负极B.从E口逸出的气体是H2C.从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性D.从C口出来的溶液为NaOH溶液E.每生成22.4 L Cl2,便产生2 mol NaOHF.粗盐水中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、S等离子,精制时先加Na2CO3溶液G.该离子交换膜为阳离子交换膜(2)高铁酸钾(K2FeO4)易溶于水,具有强氧化性,是一种新型水处理剂。工业上用如下方法制备高铁酸钾:以Fe2O3为阳极电解KOH溶液。高铁酸钾溶液长时间放置不稳定,会产生红色絮状物质及气泡,则该过程的离子方程式为_。电解制高铁酸钾时阳极的电极反应式为_。【解析】(1)电解池中阳离子移向阴极,因此右边是阴极,生成H2,OH-在右边生成,氯气在左边生成,直流电源的左侧为正极,A、B错误;C正确;从D口出来的溶液为NaOH溶液,D错误;标准状况下每生成22.4 L Cl2,便产生2 mol NaOH,E错误;粗盐水精制时氯化钡加在Na2CO3溶液之前,F错误;G正确。(2)根据高铁酸钾溶液长时间放置不稳定,会产生红色絮状物质及气泡,得出生成氢氧化铁和氧气,该过程的离子方程式为4Fe+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2,以Fe2O3为阳极电解KOH溶液制备高铁酸钾,电极反应式为Fe2O3+10OH-6e-2Fe+5H2O。答案:(1)ABDEF(2)4Fe+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2Fe2O3+10OH-6e-2Fe+5H2O(建议用时:25分钟)一、选择题1.根据下图分析下列说法正确的是()A.装置和装置中负极反应均是Fe-2e-Fe2+B.装置和装置中正极反应均是O2+2H2O+4e-4OH-C.装置和装置中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D.放电过程中,装置左侧烧杯和装置右侧烧杯中溶液的pH均增大【解析】选D。第一个装置为原电池,锌作负极,锌失去电子变成锌离子,A错误;第一个装置正极的电解质溶液是氯化钠溶液,发生吸氧腐蚀,而第二个装置正极的溶液为酸性溶液,发生析氢腐蚀,B错误;第一个装置中左侧为正极,阳离子向左侧移动,第二个装置中铜为正极,阳离子向右侧移动,C错误;放电过程中,装置中左侧烧杯中发生吸氧腐蚀,产生氢氧根离子,装置中右侧烧杯发生析氢腐蚀,氢离子浓度减小,二者的pH都增大,D正确。【加固训练】相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()【解析】选C。A、D均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀;在B中,食盐水提供电解质溶液环境,炒锅和铁铲都是铁碳合金,符合原电池形成的条件,铁是活泼金属作负极,易被腐蚀;C中均匀的铜镀层把铁完全覆盖,构不成原电池而不易被腐蚀。2.控制合适的条件,KI溶液过量,将反应2Fe3+2I-2Fe2+I2设计成如下图所示的原电池。下列判断正确的是()A.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+发生氧化反应B.反应开始时,乙中石墨电极的反应式:I2+2e-2I-C.电流计读数为零时,在甲中加入KSCN溶液,出现红色D.电流计读数为零时,反应处在停止状态【解析】选C。根据所给原电池的反应原理可知,甲池中Fe3+在正极发生还原反应,A错误;乙池为负极,失电子的物质是I-,B错误;此反应是可逆反应,电流计的读数为零时说明反应处于平衡状态,故甲池中含有Fe3+,C正确,D错误。【互动探究】(1)电流计指针为零时,上述反应的正反应速率与逆反应速率的大小关系如何?提示:当电流计指针为零时,说明没有电子发生转移,则反应达到平衡,正逆反应速率相等。(2)平衡时甲中溶入FeCl2固体后,电流计读数是否为零?提示:当加入Fe2+,导致平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+,作为负极;而乙中石墨成为正极,故电流计读数不为零。3.下图装置()是一种可充电电池,装置()为电解池。装置()的离子交换膜只允许Na+通过,已知电池充、放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr,当闭合开关K时,X电极附近溶液变红。下列说法正确的是()A.闭合开关K时,Na+从右到左通过离子交换膜B.闭合开关K时,负极反应式为3NaBr-2e-NaBr3+2Na+C.闭合开关K时,X电极反应式为2Cl-2e-Cl2D.闭合开关K时,当有0.1 mol Na+通过离子交换膜时,X电极上放出标准状况下气体1.12 L【解析】选D。“当闭合开关K时,X电极附近溶液变红”说明X是阴极,Y为阳极,则电池的左侧是负极,右侧为正极,Na+从左到右通过离子交换膜,A错误;放电时,X电极反应式为2Na2S2-2e-Na2S4+2Na+,B错误;X极是阴极,发生的电极反应式为2H+2e-H2,C错误;“当有0.1 mol Na+通过离子交换膜时”说明转移了0.1 mol电子,则X电极生成0.05 mol H2,在标准状况下体积为1.12 L,D正确。二、非选择题4.一种三室微生物燃料电池污水净化系统工作原理如图所示,图中含苯的酸性废水中所含有机物可用C6H6表示,左、中、右室间分别以离子交换膜分隔。(1)右室电极为该电池的_极,电极反应式为_。(2)左室电极反应式可表示为_。(3)用此电池电解含有0.1 molL-1的CuSO4溶液100 mL,当电路转移0.02 mol电子时,阳极产生标准状况下的气体体积为_L;将电解后的溶液加水稀释至2 L,溶液的pH=_。【解析】(1)该原电池中,硝酸根离子反应生成N2,得电子发生还原反应,则右边装置中电极是正极,电极反应式为2N+10e-+12H+N2+6H2O。(2)左边装置电极是负极,负极上C6H6失电子发生氧化反应,C6H6在厌氧菌作用下生成二氧化碳,电极反应式为C6H6-30e-+12H2O6CO2+30H+。(3)当电路转移0.02 mol电子时,电解含有0.1 molL-1的CuSO4溶液100 mL,阳极产生O2,根据4e-O2,产生氧气0.112 L,同时有0.02 mol H+生成,将电解后的溶液加水稀释至2 L,溶液的pH=2。答案:(1)正2N+10e-+12H+N2+6H2O(2)C6H6-30e-+12H2O6CO2+30H+(3)0.11225.人类活动产生的CO2长期积累引起温室效应,将煤燃烧产生的二氧化碳回收利用已经迫在眉捷。(1)下图是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出图示转化过程的化学反应方程式:_。连接催化剂a、b的导线上电子的流动方向是_(填“ab”或“ba”)。(2)高温电解CO2可以转化为化工产品。原理CO2+H2OCO+H2+O2,如下图,电极b上放出的气体X为_,与电极b相连的Y极为外接电源的_(填“正”或“负”)极。(3)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2得KHCO3溶液,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置如图所示。在阳极区附近发生的反应包括_和H+HCCO2+H2O。【解析】(1)根据题图可知反应物是CO2和H2O,生成物是HCOOH和O2,然后配平得2CO2+2H2O2HCOOH+O2,反应过程中H2O失去电子生成O2和H+,CO2得到电子后与H+结合转化为HCOOH,所以电子流动方向是ab。(2)根据图可知电极a上,CO2和H2O得到电子生成CO和H2,电极a是阴极,所以电极b应该是阳极,连接外接电源的正极,电极反应是2O2-4e-O2。(3)右侧为阳极区,生成物是O2和CO2,电极反应是4OH-4e-2H2O+O2和H+HC CO2+H2O。答案:(1)2CO2+2H2O2HCOOH+O2ab(2)O2正(3)4OH-4e-2H2O+O2【加固训练】磷酸铁锂(LiFePO4)以其高倍率性、高比能量、高循环特性、高安全性、低成本、环保等优点而逐渐成为“能源新星”。据此,回答下列问题:(1)磷酸铁锂电池比铅酸锂电池或锰酸锂电池更环保的原因是_。(2)磷酸铁锂电池装置如图所示,其中正极材料橄榄石型LiFePO4通过粘合剂附着在铝箔表面,负极石墨材料附着在铜箔表面,电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐。电池工作时的总反应为Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+6C,则充电时,Li+迁移方向为_(选填“由左向右”或“由右向左”),图中的聚合物隔膜应为_(选填“阳”或“阴”)离子交换膜。(3)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液用磷酸铁锂电池进行电解,可循环再生NaOH,同时得到某种副产物,其原理如图所示(电极材料为石墨)。则b电极上的电极反应是_,当有1 molNa+通过阳离子交换膜时,a极生成标准状况下_L气体。【解析】(1)磷酸铁锂电池不会产生重金属污染(2)电池充电时,相当于电解池,阳离子移向阴极,Li+迁移方向为由左向右,聚合物隔膜发生的是Li+迁移,应为阳离子交换膜。(3)由题图可知a电极的电极反应式为2H+2e-H2,b电极的电极反应式为S-2e-+H2OS+2H+;当有1 mol Na+通过阳离子交换膜时,电路中通过1 mol电子,a电极生成0.5 mol H2,标准状况是11.2L。答案:(1)使用磷酸铁锂电池不会产生重金属污染(2)由左向右阳(3)S-2e-+H2OS+2H+11.2