專題突破練7電化學(xué)一、選擇題(本題包括8個小題,每小題8分,共64分)1.(2019黑龍江大慶實驗中學(xué)高三上學(xué)期開學(xué)考試)有關(guān)下列四個常用電化學(xué)裝置的敘述正確的是()A.圖所示電池中,MnO2的作用是催化劑B.圖所示電池放電過程中,硫酸濃度不斷增大C.圖所示裝置工作過程中,電解質(zhì)溶液中Cu2+濃度始終不變D.圖所示電池中,Ag2O是氧化劑,電池工作過程中被還原為Ag2.(2019四川成都高三一診)港珠澳大橋設(shè)計壽命120年,對橋體鋼構(gòu)件采用了多種防腐方法。下列分析錯誤的是()A.防腐原理主要是避免發(fā)生反應(yīng):2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2B.鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層,是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池C.采用外加電流的陰極保護法時需外接鎂、鋅等作輔助陽極D.鋼構(gòu)件可采用不銹鋼材料以減緩電化學(xué)腐蝕3.(2018山東煙臺高三診斷性測試)下列裝置一定能證明2Ag+2I-2Ag+I2能否自發(fā)進行的是()4.(2019天津武清區(qū)大良中學(xué)高三月考)燃料電池作為安全性能較好的一類化學(xué)電源得到了更快的發(fā)展,一種以聯(lián)氨(N2H4)為燃料的環(huán)保電池工作原理如圖所示,工作時產(chǎn)生穩(wěn)定無污染的物質(zhì)。下列說法正確的是()A.M極生成氮氣且電極附近pH降低B.負(fù)極上每消耗1 mol N2H4,會有2 mol H+通過質(zhì)子交換膜C.正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-D.電極M是原電池的正極5.(2019廣東佛山普通高中教學(xué)質(zhì)量檢測)我國研制出非貴金屬鎳鉬基高效電催化劑,實現(xiàn)電解富尿素廢水低能耗制H2(裝置如圖)?？偡磻?yīng)為CO(NH2)2+H2O3H2+N2+CO2。下列說法中錯誤的是()A.a為陽極,CO(NH2)2發(fā)生氧化反應(yīng)B.b電極反應(yīng)為2H2O+2e-H2+2OH-C.每轉(zhuǎn)移6 mol電子,a電極產(chǎn)生1 mol N2D.電解一段時間,a極區(qū)溶液pH升高6.(2019湖南衡陽高三聯(lián)考)“ZEBRA”綠色電池是新型電動汽車的理想電源,結(jié)構(gòu)如圖所示,隔開兩極的陶瓷管作鈉離子導(dǎo)體。下列關(guān)于該電池的敘述錯誤的是()A.放電時,Na+、Al3+均向負(fù)極移動B.放電時,Na元素被氧化C.充電時的陽極反應(yīng)為Ni+2Cl-2e-NiCl2D.該電池具有可快充、高比功率、放電持久等優(yōu)點7.(2019山東濰坊高三二模)新型鋅碘液流電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)勢,其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.放電時電流從石墨電極流向鋅電極B.充電時陽極反應(yīng)式為:3I-2e-I3-C.若將陽離子交換膜換成陰離子交換膜,放電時正負(fù)極也隨之改變D.放電時左側(cè)電解質(zhì)儲罐中的離子總濃度增大8.(2019福建三明高三期末)某課題組以納米Fe2O3作為電極材料制備鋰離子電池(另一極為金屬鋰和石墨的復(fù)合材料),通過在室溫條件下對鋰離子電池進行循環(huán)充放電,成功地實現(xiàn)了對磁性的可逆調(diào)控(如圖)。下列說法正確的是()A.放電時,正極的電極反應(yīng)式為Fe2O3+6Li+6e-2Fe+3Li2OB.該電池可以用水溶液作電解質(zhì)溶液C.放電時,Fe作電池的負(fù)極,Fe2O3作電池的正極D.充電完成后,電池被磁鐵吸引二、非選擇題(本題包括2個小題,共36分)9.(2019山西運城臨猗中學(xué)高三月考)(18分)SO2、CO、CO2、NOx是對環(huán)境影響較大的幾種氣體,對它們的合理控制和治理是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。(1)利用電化學(xué)原理將CO、SO2轉(zhuǎn)化為重要化工原料,裝置如圖所示:若A為CO,B為H2,C為CH3OH,則通入CO的為(填“正”或“負(fù)”)極。 若A為SO2,B為O2,C為H2SO4,則負(fù)極的電極反應(yīng)式為。 (2)碳酸鹽燃料電池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質(zhì),操作溫度為650 ,在此溫度下以鎳為催化劑,以煤氣(CO、H2的體積比為11)直接做燃料,其工作原理如圖所示。電池總反應(yīng)為。 以此電源電解足量的硝酸銀溶液,若陰極產(chǎn)物的質(zhì)量為21.6 g,電解后溶液體積為2 L,溶液的pH約為。 (3)某研究小組利用下列裝置用N2O4生產(chǎn)新型硝化劑N2O5。現(xiàn)以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池,采用電解法制備N2O5,裝置如圖所示,其中Y為CO2。在該電極上同時還引入CO2的目的是。 電解過程中,生成N2O5的電極反應(yīng)式為。 10.(2019湖北鄂州、黃岡高三調(diào)研)(18分)化學(xué)電源在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。.如下圖所示,某同學(xué)設(shè)計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關(guān)問題。(1)甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式為。 (2)石墨(C)極的電極反應(yīng)式為。 (3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,有2.24 L氧氣參加反應(yīng),則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為 L。丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為 g,一段時間后燒杯中c(Cu2+)(填“增大”“減小”或“不變”)。 .“長征”火箭發(fā)射使用的燃料是液態(tài)偏二甲肼(C2H8N2),并使用四氧化二氮作為氧化劑,這種組合的兩大優(yōu)點是,既能在短時間內(nèi)產(chǎn)生巨大能量將火箭送上太空,而且產(chǎn)物又不污染空氣(產(chǎn)物都是空氣的組分)。某校外研究性學(xué)習(xí)小組擬將此原理設(shè)計為原電池,如圖所示,結(jié)合學(xué)習(xí)過的電化學(xué)原理分析其設(shè)計方案,回答相關(guān)問題:(4)從a口加入(填名稱)。H+移動方向是(填“A到B”或“B到A”)。 (5)A極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為。 (6)若以該電池為電源用石墨作電極電解200 mL 0.5 mol·L-1的CuSO4溶液,電解一段時間后,兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體,則整個電解過程轉(zhuǎn)移的電子的數(shù)目是。 參考答案專題突破練7電化學(xué)1.D解析 堿性鋅錳電池反應(yīng)中二氧化錳得到電子被還原,為原電池的正極,A錯誤;鉛蓄電池放電時電池反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,該反應(yīng)中硫酸參加反應(yīng),所以濃度降低,B錯誤;電解精煉銅時,粗銅中不僅含有銅還含有其他金屬,電解時,粗銅中比銅活潑的金屬失電子,純銅上只有銅離子得電子,所以陰極上析出的銅大于陽極上減少的銅,所以溶液中銅離子濃度降低,C錯誤;銀鋅紐扣電池工作時,正極上氧化銀得電子生成銀,所以氧化銀作氧化劑發(fā)生還原反應(yīng),D正確。2.C解析 鐵為活潑金屬,在潮濕的空氣中容易發(fā)生吸氧腐蝕,發(fā)生的主要反應(yīng)有2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3等,故A正確;鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層,可以隔絕空氣、水等防止形成原電池,防止鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕,故B正確;外接鎂、鋅等作輔助陽極屬于犧牲陽極的陰極保護法,采用外加電流的陰極保護時需外接電源,故C錯誤;不銹鋼具有較強的抗腐蝕性,采用不銹鋼材料做鋼構(gòu)件可以防止或減緩電化學(xué)腐蝕,故D正確。3.C解析 KI溶液與AgNO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生黃色沉淀,證明碘化鉀與硝酸銀反應(yīng)生成碘化銀和硝酸鉀,A項錯誤;兩個電極為石墨電極不能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng),無法形成原電池,無法證明2Ag+2I-2Ag+I2能否自發(fā)進行,B項錯誤;左邊銀電極上碘離子失電子產(chǎn)生碘單質(zhì),右邊銀離子在電極上得電子析出銀,能證明2Ag+2I-2Ag+I2能否自發(fā)進行,C項正確;碘化銀連接電源的正極作陽極,陽極上氫氧根離子失電子產(chǎn)生氧氣,銀電極連接電源負(fù)極作陰極,陰極上銀離子得電子產(chǎn)生銀單質(zhì),證明電解硝酸銀產(chǎn)生銀、氧氣和硝酸,無法證明反應(yīng)2Ag+2I-2Ag+I2能否自發(fā)進行,D項錯誤。4.A解析 根據(jù)圖中氫離子的移動方向可知電極N為正極,電極M為負(fù)極,燃料電池中的聯(lián)氨在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為N2H4-4e-N2+4H+,氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4H+4e-2H2O。結(jié)合分析可知電極M為負(fù)極,電極反應(yīng)式為N2H4-4e-N2+4H+,生成氮氣,且會生成H+,導(dǎo)致電極M附近的pH降低,故A項正確;結(jié)合分析可知電極M為負(fù)極,聯(lián)氨在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),根據(jù)電極反應(yīng)式可知每消耗1molN2H4,轉(zhuǎn)移4mol電子,會有4molH+通過質(zhì)子交換膜,故B項錯誤;結(jié)合分析可知正極的電極反應(yīng)為O2+4H+4e-2H2O,故C項錯誤;根據(jù)圖中氫離子的移動方向可知電極N為正極,電極M為負(fù)極,故D項錯誤。5.D解析 電解池工作時,CO(NH2)2失去電子,a為陽極發(fā)生氧化反應(yīng),故A正確;陰極水得電子產(chǎn)生H2,則陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2,故B正確;陽極的電極反應(yīng)式為CO(NH2)2-6e-+H2OCO2+N2+6H+,若電路中通過6mol電子,陽極產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量為n(N2)=6mol×16=1mol,故C正確;a極發(fā)生反應(yīng)CO(NH2)2-6e-+H2OCO2+N2+6H+,a極區(qū)溶液中氫離子濃度增大,溶液的pH降低,故D錯誤。6.A解析 放電為原電池裝置,根據(jù)原電池的工作原理,陽離子向正極移動,故A項錯誤;根據(jù)裝置圖,金屬鈉為活潑金屬,金屬鈉作負(fù)極失電子,被氧化,故B項正確;充電為電解池,根據(jù)裝置圖,陽極反應(yīng)式為Ni+2Cl-2e-NiCl2,故C項正確;根據(jù)題中信息,該電池應(yīng)具有可快充、高比功率、放電持久等特點,故D項正確。7.C解析 圖中電極材料為鋅和石墨,放電時鋅較活潑作負(fù)極,石墨作正極,負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+,失去的電子經(jīng)外電路流向石墨,電流從石墨電極經(jīng)外電路流向鋅電極,A項正確;充電過程與放電過程相反,充電時鋅為陰極,電極反應(yīng)式為Zn2+2e-Zn,石墨為陽極,電極反應(yīng)式為3I-2e-I3-,B項正確;將陽離子交換膜換成陰離子交換膜,放電時正負(fù)極均不變,C項錯誤;放電時左側(cè)正極反應(yīng)為I3-+2e-3I-,反應(yīng)中離子總數(shù)增加,則左側(cè)電解質(zhì)儲罐中的離子總濃度增大,D項正確。8.A解析 正極發(fā)生還原反應(yīng),Fe2O3得電子被還原,所以放電時電池正極的電極反應(yīng)式為Fe2O3+6Li+6e-3Li2O+2Fe,A正確;鋰與水能發(fā)生反應(yīng),所以不可以用水溶液作電解質(zhì)溶液,B錯誤;放電時,Li作電池的負(fù)極,Fe2O3作電池的正極,C錯誤;充電時,Fe作為陽極生成Fe2O3,磁鐵不可吸引Fe2O3,D錯誤。9.答案 (1)正SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+(2)CO+H2+O2CO2+H2O1(3)氧氣可以和二氧化碳共同轉(zhuǎn)化為碳酸根離子,保持熔融鹽的成分不變N2O4+2HNO3-2e-2N2O5+2H+解析 (1)燃料電池中,通入氧化劑的電極是正極、通入還原劑的電極是負(fù)極,題給反應(yīng)中碳元素化合價由+2價變?yōu)?2價、氫元素化合價由0價變?yōu)?1價,所以CO是氧化劑,則通入CO的電極為正極。若A為SO2,B為O2,C為H2SO4,負(fù)極上二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子,電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+。(2)該燃料電池中,負(fù)極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水,正極上是氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),電池總反應(yīng)為一氧化碳、氫氣與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水,總反應(yīng)方程式為CO+H2+O2CO2+H2O。電解足量的硝酸銀溶液,陽極為氫氧根失電子生成氧氣,陰極電極反應(yīng)式為Ag+e-Ag,產(chǎn)物的質(zhì)量為21.6g,其物質(zhì)的量為0.2mol,轉(zhuǎn)移電子是0.2mol,陽極電極反應(yīng)式為4OH-4e-2H2O+O2,產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量是0.05mol,則消耗氫氧根的物質(zhì)的量為0.2mol,則溶液中氫離子為0.2mol,c(H+)=0.2mol2L=0.1mol·L-1,所以溶液的pH為1。(3)在正極上氧氣得電子生成的氧離子可以和二氧化碳結(jié)合為碳酸根離子,可以保持熔融鹽的成分不變。N2O5中氮元素的化合價是+5價,而硝酸中氮元素也是+5價,因此應(yīng)該在左側(cè)生成N2O5,即在陽極區(qū)域生成,則生成N2O5的電極反應(yīng)式為N2O4+2HNO3-2e-2N2O5+2H+。10.答案 (1)CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O(2)2Cl-2e-Cl2(3)4.4812.8減小(4)偏二甲肼A到B(5)C2H8N2-16e-+4H2O2CO2+N2+16H+(6)0.4NA(或2.408×1023)解析 .甲為燃料電池,通入甲烷的一極為負(fù)極,通入氧氣的一極為正極。乙為電解池,Fe為陰極,石墨(C)為陽極,實質(zhì)為電解飽和食鹽水;丙為電解池,粗銅為陽極,精銅為陰極,實質(zhì)為電解精煉銅。(1)甲烷燃料電池負(fù)極上CH4失去電子后結(jié)合OH-生成CO32-,其電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O。(2)乙為電解池,Fe為陰極,石墨(C)為陽極,實質(zhì)為電解飽和食鹽水,故石墨(C)電極的電極反應(yīng)式為2Cl-2e-Cl2。(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24L氧氣的物質(zhì)的量為0.1mol,參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol。鐵電極為陰極,陰極上陽離子放電:2H+2e-H2,則放出氫氣0.2mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為4.48L。丙裝置中陰極反應(yīng)式為Cu2+2e-Cu,則應(yīng)析出0.2molCu,其質(zhì)量為12.8g。一段時間后燒杯中c(Cu2+)會減小。.(4)外電路中電子由A電極流向B電極,由電子轉(zhuǎn)移方向可知A為負(fù)極,B為正極,根據(jù)原電池原理,還原劑在負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng),則從a口通入偏二甲肼。電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動,陰離子向負(fù)極移動,所以H+移動方向是A到B。(5)A為負(fù)極,還原劑在負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),又已知產(chǎn)物中氣體均為空氣的組分,所以A極發(fā)生的電極反應(yīng)式為C2H8N2-16e-+4H2O2CO2+N2+16H+。(6)兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體,則陰極除了反應(yīng)Cu2+2e-Cu,還應(yīng)有反應(yīng)2H+2e-H2,陽極的電極反應(yīng)式為4OH-4e-2H2O+O2,設(shè)生成n(O2)=n(H2)=x,因為n(Cu2+)=0.5mol·L-1×0.2L=0.1mol,由得失電子守恒可得0.1×2+2x=4x,解得x=0.1mol,所以n(O2)=n(H2)=0.1mol,則整個電解過程轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量是0.1mol×4=0.4mol,即轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目是0.4NA。