2019-2020年高考化学 专题十一 电化学（全国通用）.doc

2019-2020年高考化学 专题十一 电化学（全国通用）一、选择题1(xx沈阳质检)关于右图装置说法正确的是()A装置中电子移动的途径是：负极FeM溶液石墨 正极B若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能生成 NaClOC若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁D若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀解析电子移动的途径是：负极Fe，石墨正极，溶液中通过离子导电而不是电子，A错误；石墨为阳极，铁为阴极，若M为NaCl溶液，电解NaCl溶液属于“放氢生碱”型，阳极产生的氯气与阴极产生的氢氧化钠可能发生反应生成NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液，铁电极(阴极)：Fe22e=Fe；石墨电极(阳极)：2Cl2e=Cl2，C错误；若M是海水，该装置属于“外加电源的阴极保护法”，D错误。答案B2(xx岳阳质检，11)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：MneMnD这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法解析钢铁中的铁、碳(原电池的两极)在潮湿的环境(电解质溶液)中构成原电池，铁作负极，易被腐蚀，A项正确；如图所示，利用原电池原理保护钢质管道，说明管道作正极，金属棒M作负极，要比铁活泼，不一定比镁活泼，发生反应：Mne= Mn，这叫牺牲阳极的阴极保护法，B错误，C、D正确。答案B3(xx洛阳统考，9)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：ZnH2SO4=ZnSO4H2，c(H)减小，pH增大；B项，阳极：Cu 2e2OH=Cu(OH)2，阴极：2H2O2e=H22OH，总反应为：Cu2H2OCu(OH)2H2，pH变化不明显；C项，总反应为：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，pH增大；D项，总反应为：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，pH减小。答案D4(xx保定期末，15)两个装置中，液体体积均为200 mL，开始工作前电解质 溶液的浓度均为0.5 mol/L，工作一段时间后，测得有0.2 mol电子通过，若忽 略溶液体积的变化，下列叙述正确的是()A产生气体体积 B中阴极质量增加，中正极质量减小C电极反应式：中阳极：4OH4e=2H2OO2中负极：2H2e=H2D溶液的pH变化：减小，增大解析发生电解反应，阳极反应为2H2O4e=4HO2，阴极反应为2Cu24e=2Cu；中发生原电池反应，负极反应为：Zn2e=Zn2，正极反应为：2H2e=H2。两个电池中的CuSO4和H2SO4的物质的量都是0.1 mol，当通过0.2 mol电子时两种物质正好完全反应，生成0.05 mol O2，生成0.1 mol H2，由此可知只有D正确。答案D5(xx豫南九校质检，8)近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本” 锂铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中 放电过程为2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH，下列说法不正确的是 ()A放电时，Li透过固体电解质向Cu极移动B放电时，负极的电极反应式为Cu2OH2O2e=Cu2OHC通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD整个反应过程中，铜相当于催化剂解析放电时，负极反应为：Li e=Li，Li透过固体电解质向Cu极移动，A项正确；正极反应为：Cu2O2eH2O=2Cu2OH，B项错误；通空气时，铜被氧化为Cu2O：4CuO2=2Cu2O，总反应为：4LiO22H2O=4LiOH，铜相当于催化剂，C、D正确。答案B6(xx湖北孝感统考，13)气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。 下图为电池的工作示意图：气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传 感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。待测气体部分电极反应产物NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4则下列说法中正确的是()A，上述气体检测时，敏感电极均作电池正极B检测Cl2气体时，敏感电极的电极反应式为Cl22e=2ClC检测H2S气体时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O22H2O 4e=4OHD检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大 小相同解析由待测气体及产物的化合价可知NO2，Cl2作正极，CO、H2S作负极，A选项错误；由H2S氧化后产物为H2SO4可知，电解质溶液为酸性，电极中不能有OH，C选项错误；D选项，H2S中1个S的化合价升高8、而CO中1个C的化合价只升高2，错误。答案B二、非选择题7(xx贵阳期末，20)某化学兴趣小组同学利用电化学原理对某一氧化还原反 应设计了如图装置，并进行一系列探究活动。请回答下列问题：(1)写出该氧化还原反应的离子方程式：_；(2)已知该原电池装置在反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12.1 g，此时导线中通过_mol电子；(3)在其他条件不变的情况下，若将(NH4)2SO4溶液替换FeSO4溶液，石墨电极的反应式为_，其原因是(NH4)2SO4溶液显_(填“酸性”、“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因_；(4)若以上述原电池作电源，用石墨作电极电解某金属氯化物(XCl2)溶液，则与该原电池中石墨电极相连的是电解池的_(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)极，该电极的反应式为_；一段时间后，电解池的一极收集到448 mL气体(已换算成标准状况)，另一极增重1.28 g，则X的相对原子质量为_。解析(1)如图构成原电池，锌为负极发生反应：Zn2e=Zn2，石墨为正极，溶液的Fe2得电子被还原：Fe22e=Fe，总反应为：ZnFe2=FeZn2。(2)设导线中转移x mol电子，则负极质量减少：65 g，正极质量增加56g，有655612.1 g，得x0.2 mol。(3)因为NH水解使溶液呈酸性：NHH2ONH3H2OH，溶液中的H在正极得电子。(4)和正极(石墨)的相连的极为阳极，溶液的阴离子(Cl)放电：2Cl2e=Cl2。收集到448 mL氯气，n(Cl2)0.02 mol，由XCl2XCl2，得生成X 0.02 mol，则X的摩尔质量为64 gmol1。答案(1)ZnFe2=Zn2Fe(2)0.2(3)2H2e=H2酸性NHH2ONH3H2OH(4)阳2Cl2e=Cl264B组专项能力训练一、选择题1(xx日照质检，14)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：2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是()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：2Cu2OH2e=Cu2OH2O解析A项，钛电极是阴极，发生还原反应，错误；阳极反应为2Cu2e2OH=Cu2OH2O ，溶液的pH逐渐减小，B项错误，D项正确；C项，采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度，所以离子交换膜应采用阴离子交换膜，错误。答案D2(xx广州检测)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)H2Oe=Ni(OH)2OHD. 放电时碳电极反应为：2H2e=H2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)H2Oe=Ni(OH)2OH，正确；D项，放电时碳电极反应为：H22e2OH=2H2O，错误。答案C3(xx郑州质检，15)某可充电电池的原理如图所示，已知a、b为惰性电极，溶液呈酸性。充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色。下列叙述正确的是()A. 充电时，b极接直流电源正极，a极接直流电源负极B. 充电过程中，a极的电极反应式为：VO2He=VO2H2OC. 放电时，H从左槽迁移进右槽D. 放电过程中，左槽溶液颜色由黄色变为蓝色解析由题“充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色”，说明充电时右槽发生反应：V3e=V2，为还原反应，因此右槽为阴极区，b接电源负极，A项错误；充电时左槽发生氧化反应：VO2eH2O=VO2H，B项错误；由B项分析可知，放电时，左槽反应为VO2He=VO2H2O，溶液颜色由黄色变蓝色，H从右槽进入左槽，C项错误，D项正确。答案D4(xx广东六校模拟，10)利用如图装置，可完成很多电化学实验。下列有关叙述正确的是()A 若X为锌棒，开关K置于A处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阴极的阳极保护法B若X为铜棒，开关K置于A处，装置中发生的总反应为2NaCl2H2O2NaOHCl2H2C若X为碳棒，开关K置于B处，在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液可看到溶液变红色D若X为碳棒，开关K置于B处，向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红解析若X为锌棒，开关K置于A处，则构成电解池，铁作阴极，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外加电流的阴极保护法，A项不正确；若X为铜棒，开关K置于A处，则构成电解池，铜作阳极，失去电子，铁作阴极，B项不正确；若X为碳棒，开关K置于B处，则构成原电池，铁作负极，失去电子生成亚铁离子，因此在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液看不到溶液变红色，C项不正确；若X为碳棒，开关K置于B处，则构成原电池，铁作负极，碳棒作正极，因此向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红，D项正确。答案D5(xx湖南十三校一联，18)某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1xCoO2LixC6=6CLiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是()A放电时，LixC6发生氧化反应B充电时，Li通过阳离子交换膜从左向右移动C充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连D放电时，电池的正极反应为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2解析由电子流向可知LixC6作负极，发生氧化反应，Li1xCoO2作正极发生还原反应，Co的化合价降低x，A，D选项正确；充电时，原电池的负极接电源的负极，作电解池的阴极，阳离子向阴极移动，B选项错误。答案B6(xx湖南十二校一模)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：4H2O4e=2H24OHCc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：O24H4e=2H2O解析由图可知a为阴极、b为阳极、气体X为H2、气体Y为O2、c为正极、d为负极。正极、阴极发生还原反应，负极、阳极发生氧化反应，A项、B项、D项错误；在原电池中阳离子移向正极，C项正确。答案C二、非选择题7(xx豫南九校质检，18)对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。(1)微生物电池可以除去废水中的乙酸钠和对氯酚()，其原理如图所示。B是电池的_(填“正”或“负”)极。A极的电极反应式为_。(2)电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A表示乳酸根离子)。阳极的电极反应式为_。简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：_。解析(1)由图B极CH3COO(碳平均显0价)HCO(碳显4价)，发生氧化反应，B极为负极。A为正极发生还原反应：中6个碳显2价)2e (C6H6O中6个碳显4价)，质子交换膜，利用H、H2O配平。(2)阳极，溶液中的阴离子(OH)放电。答案(1)负(2)4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=O24H)阳极OH放电，c(H)增大，H从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，发生反应：HA=HA，从而使乳酸的浓度增大热点一原电池(xx课标12，xx北京理综8，xx课标10，xx课标11，xx安徽理综10，xx江苏化学9)【演练1】 原电池电极反应式和电池反应式的书写(1)xx北京理综，26(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：Pt电极上发生的是_反应(填“氧化”或“还原”)写出NiO电极的电极反应式：_。(2)(xx海南，13，4)肼空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为_。(3)xx新课标全国卷，26(4)节选与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为_，该电池总反应的离子方程式为_。(4)xx江苏，20，(3)铝电池性能优越，AlAg2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为_。解析(1)根据氧离子的移动方向可得Pt电极为正极，应发生还原反应；NiO电极上NO失电子，与O2结合为NO2，根据原子守恒和电荷守恒可写出其电极反应式。该燃料电池中N2H4在负极发生氧化反应，其电极反应式为N2H44OH4e=4H2ON2。(2)正极发生还原反应，K2FeO4被还原为Fe3，由于是碱性环境，故生成Fe(OH)3，电极反应式为2FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH；负极发生氧化反应，由于是碱性环境，Zn被氧化生成Zn(OH)2，电极反应式为3Zn6e6OH=3Zn(OH)2，两电极反应式相加得2FeO3Zn8H2O=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH。(3)由铝电池原理图可知，Al作负极，Ag2O/Ag作正极，电池反应式为2Al3Ag2O2NaOH=2NaAlO26AgH2O。答案(1)还原NOO22e=NO2(2)N2H44OH4e=4H2ON2(3)FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH3Zn2FeO8H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34OH(4)2Al3Ag2O2NaOH=2NaAlO26AgH2O【演练2】 原电池工作原理的应用把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是_。解析 加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，(1)a中Zn减少，H2体积减小；(2)中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COOHCH3COOH，a中c(H)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。答案(1)A(2)B(3)C热点二电解池(xx广东理综11，xx北京理综9，xx天津理综6，xx浙江理综11)【演练3】 如图中，甲烧杯中盛有100mL 0.50 molL1 AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 molL1 CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9 g，则(1)电源E为_极，F为_极。(2)A极的电极反应式为_，析出的物质_mol。(3)B极的电极反应式为_，析出气体_ mL(标准状况)。(4)C极的电极反应式为_，析出的物质_mol。(5)D极的电极反应式为_，析出气体_mL(标准状况)。(6)甲烧杯中滴入石蕊试液，_极附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到_溶液。解析由电解一段时间后A极比C极重，可知A极上有Ag析出，C极上有Cu析出，若A极上析出银的物质的量为n(Ag)，则C极上析出Cu的物质的量为n(Ag)，有关系式108 gmol1n(Ag)64 gmol1n(Ag)1.9 g，n(Ag)0.025 mol。由此可知，两电解池内的电解质均是足量的，故两池电极反应式分别为：A极：4Ag4e=4Ag；B极：4OH4e=2H2OO2；C极：Cu22e=Cu；D极：2Cl2e=Cl2。A、C两极析出物质的物质的量分别为0.025 mol和0.012 5 mol；B极析出O2的体积为：0.006 25 mol22.4 Lmol10.14 L140 mL；D极析出Cl2的体积为0.012 5 mol22.4 Lmol10.28 L280 mL。答案(1)负正(2)Age=Ag0.025(3)4OH4e=2H2OO2140(4)Cu22e=Cu0.012 5(5)2Cl2e=Cl2280(6)BHNO3热点三金属的腐蚀与防护(xx天津理综1，xx北京理综7，xx山东理综13)【演练4】 利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁 的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。解析铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极，故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案N牺牲阳极的阴极保护法热点四有关电化学的计算xx海南化学，16，xx重庆理综，11(2)，xx重庆理综，29(3)【演练5】 下图是一个化学过程的示意图。(1)图中甲池是_装置(填“电解池”或“原电池”)，其中OH移向_极(填“CH3OH”或“O2”)。(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：_。(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为_极(填“A”或“B”)，并写出此电极的反应式：_。(4)乙池中总反应的离子方程式：_。(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，乙池的pH是_(若此时乙池中溶液的体积为500 mL)；此时丙池某电极析出1.60 g某金属，则丙中的某盐溶液可能是_(填序号)。AMgSO4 BCuSO4 CNaCl DAgNO3解析(3)碳电极(A极)与原电池装置中通入O2的电极相连，则作阳极，电极反应式为4OH4e=O22H2O，银电极(B极)与原电池装置中通入甲醇的电极相连，则作阴极，电极反应式为Age=Ag，电解过程的总反应式为4Ag2H2O4AgO24H，因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为A电极。(5)当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时，即析出Ag的物质的量为0.05 mol，则生成H的物质的量为0.05 mol，由此可得溶液的pH1。根据放电规律，本题首先排除选项A和选项C。当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时，此时转移的电子为0.05 mol，当丙池中电极上析出1.60 g金属铜时，正好转移0.05 mol电子，因此选项B正确。当丙装置中为AgNO3溶液，且AgNO3溶液足量时，可知析出金属的质量也应为5.40 g，若AgNO3溶液不足时，析出金属的质量必小于5.40 g，故选项D也有可能。答案(1)原电池CH3OH(2)CH3OH6e8OH=CO6H2O(3)A4OH4e=O22H2O(4)4Ag2H2O4AgO24H(5)1BD