2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 上篇 專題突破方略 專題二 基本理論 第八講 電化學(xué)原理強(qiáng)化訓(xùn)練1下列有關(guān)電化學(xué)的示意圖中正確的是()解析：選D。選項(xiàng)A，Zn應(yīng)為原電池負(fù)極，Cu為原電池正極。選項(xiàng)B，鹽橋兩邊的燒杯中盛裝的電解質(zhì)溶液應(yīng)互換。選項(xiàng)C，粗銅應(yīng)連接電源正極。選項(xiàng)D，電解飽和NaCl溶液，Cl在陽(yáng)極放電產(chǎn)生Cl2，H在陰極獲得電子而產(chǎn)生H2，正確。2下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是()A鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù)B鐵遇冷濃硝酸表現(xiàn)鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起時(shí)，鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe3e=Fe3解析：選B。鋼管與電源正極相連，則鋼管作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，在表面生成一層致密的氧化膜保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕，B項(xiàng)正確；鋼管與銅管露天堆放在一起，形成原電池時(shí)鋼管作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3(xx浙江麗水二模)下圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說(shuō)法不正確的是()A該過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程B銅電極的電極反應(yīng)式為CO28H8e=CH42H2OC一段時(shí)間后，池中n(KHCO3)不變D一段時(shí)間后，池中溶液的pH一定減小解析：選C。分析工作原理示意圖可知此裝置為電解池，銅電極通入CO2，還原為CH4，所以銅電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：CO28H8e=CH42H2O，鉑電極為陽(yáng)極，OH放電，生成H，導(dǎo)致pH減小，同時(shí)鹽橋中的K向池中移動(dòng)，池中溶有CO2，故n(KHCO3)增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤。4(xx高考四川卷)用如圖所示裝置除去含CN、Cl廢水中的CN時(shí)，控制溶液pH為910，陽(yáng)極產(chǎn)生的ClO將CN氧化為兩種無(wú)污染的氣體，下列說(shuō)法不正確的是()A用石墨作陽(yáng)極，鐵作陰極B陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：Cl2OH 2e=ClOH2OC陰極的電極反應(yīng)式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反應(yīng)：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O解析：選D。A.由題干信息可知Cl在陽(yáng)極放電生成ClO，則陽(yáng)極應(yīng)為惰性電極，A項(xiàng)正確；B.Cl在陽(yáng)極放電生成ClO，Cl的化合價(jià)升高，故在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，又已知該溶液呈堿性，B項(xiàng)正確；C.陽(yáng)離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性條件下，H2O提供陽(yáng)離子(H)，C項(xiàng)正確；D.由于溶液是堿性條件，故除去CN發(fā)生的反應(yīng)為2CN5ClO H2O=N22CO25Cl2OH，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5(xx高考福建卷)某模擬“人工樹(shù)葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說(shuō)法正確的是()A該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能B該裝置工作時(shí)，H從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原Da電極的反應(yīng)為3CO218H18e=C3H8O5H2O解析：選B。該裝置為電解裝置，模擬“人工樹(shù)葉”，故為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A項(xiàng)錯(cuò)誤；b極連接電源的正極，為陽(yáng)極，H為陽(yáng)離子，在電解池中向a極(陰極)區(qū)移動(dòng)，B項(xiàng)正確；右側(cè)H2OO2 發(fā)生的是氧化反應(yīng)，每生成1 mol O2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，C3H8O中碳元素的化合價(jià)是2,3CO2C3H8O，轉(zhuǎn)移18 mol電子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol CO2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；a電極發(fā)生的是還原反應(yīng)：3CO218H18e=C3H8O5H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6(xx高考天津卷)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，下列有關(guān)敘述正確的是()A銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SO)減小C電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D陰陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡解析：選C。A.Cu作正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)，錯(cuò)誤；B.電池工作過(guò)程中，SO不參加電極反應(yīng)，故甲池的c(SO)基本不變，錯(cuò)誤；C.電池工作時(shí)，甲池反應(yīng)為Zn2e=Zn2，乙池反應(yīng)為Cu22e=Cu，甲池中Zn2會(huì)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池，以維持溶液中電荷平衡，由電極反應(yīng)式可知，乙池中每有64 g Cu析出，則進(jìn)入乙池的Zn2為65 g，溶液總質(zhì)量略有增加，正確；D.由題干信息可知，陰離子不能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜，錯(cuò)誤。7(xx高考福建卷)某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2AgCl2=2AgCl。下列說(shuō)法正確的是()A.正極反應(yīng)為AgCle=AgClB.放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子解析：選D。根據(jù)電池總反應(yīng)可以看出Cl2得電子，Ag失電子，所以在原電池中Cl2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，Ag在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。正極反應(yīng)為Cl22e=2Cl，A項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液為鹽酸，所以負(fù)極上Ag失電子生成的Ag隨即與附近的Cl反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤。用氯化鈉代替鹽酸后，電極反應(yīng)不發(fā)生改變，C項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e時(shí)，負(fù)極生成0.01 mol Ag，由于AgCl=AgCl，所以消耗0.01 mol Cl，由于電荷守恒，同時(shí)有0.01 mol H通過(guò)陽(yáng)離子交換膜轉(zhuǎn)移至右側(cè)，D項(xiàng)正確。8利用下圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。(1)若X為Zn，開(kāi)關(guān)K置于M處，X電極為_(kāi)極，電極反應(yīng)式為_(kāi)，鐵電極反應(yīng)式為_(kāi)，此種防護(hù)法稱為_(kāi)。(2)若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于N處，X為_(kāi)極，電極反應(yīng)為_(kāi)，此種防護(hù)法稱為_(kāi)。(3)若X為Cu，開(kāi)關(guān)K置于N處，X電極反應(yīng)式為_(kāi)，鐵電極反應(yīng)式為_(kāi)。解析：(1)X為Zn，開(kāi)關(guān)K置于M處，構(gòu)成ZnFe原電池，Zn作負(fù)極被氧化。(2)X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于N處，構(gòu)成電解池，X作陽(yáng)極，OH放電。(3)X為銅，開(kāi)關(guān)K置于N處，Cu作陽(yáng)極，Cu失電子變成Cu2，被氧化。答案：(1)負(fù)2Zn4e=2Zn2O22H2O4e=4OH犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法(2)陽(yáng)4OH4e=O22H2O外接電流的陰極保護(hù)法(3)Cu2e=Cu22H2e=H29(xx高考重慶卷)我國(guó)古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。(1)原子序數(shù)為29的銅元素位于元素周期表中第_周期。(2)某青銅器中Sn、Pb的質(zhì)量分別為119 g、20.7 g，則該青銅器中Sn和Pb原子的數(shù)目之比為_(kāi)。(3)研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴(yán)重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過(guò)程中的催化作用，下列敘述正確的是_。A降低了反應(yīng)的活化能B增大了反應(yīng)的速率C降低了反應(yīng)的焓變D增大了反應(yīng)的平衡常數(shù)(4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，該化學(xué)方程式為_(kāi)。(5)如圖所示為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。腐蝕過(guò)程中，負(fù)極是_(填圖中字母“a”或“b”或“c”)；環(huán)境中的Cl擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為_(kāi)；若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為_(kāi)L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。解析：(1)銅位于元素周期表的第四周期。(2)119 g Sn的物質(zhì)的量為1 mol,20.7 g Pb的物質(zhì)的量為0.1 mol，因此Sn和Pb原子的數(shù)目之比為101。(3)催化劑能降低反應(yīng)的活化能和加快反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的平衡常數(shù)和焓變，所以A、B正確。(4)復(fù)分解反應(yīng)為相互交換成分的反應(yīng)，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ag2O2CuCl=2AgClCu2O。(5)負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，銅作負(fù)極失電子，因此負(fù)極為c。負(fù)極反應(yīng)：Cu2e=Cu2，正極反應(yīng)：O22H2O4e=4OH。正極產(chǎn)物為OH，負(fù)極產(chǎn)物為Cu2，兩者與Cl反應(yīng)生成Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl。4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為0.02 mol，由Cu元素守恒知，發(fā)生電化學(xué)腐蝕失電子的Cu單質(zhì)的物質(zhì)的量為0.04 mol，失去電子0.08 mol，根據(jù)電子守恒可得，消耗O2的物質(zhì)的量為0.02 mol，所以理論上消耗氧氣的體積為 0.448 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。答案：(1)四(2)101(3)AB(4)Ag2O2CuCl=2AgClCu2O(5)c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.44810(1)火箭的第一、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)中，所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼來(lái)制備。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水。已知：N2(g)2O2(g)=N2O4(g)H10.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H543 kJmol1寫(xiě)出氣態(tài)肼和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。已知四氧化二氮在大氣中或在較高溫度下很難穩(wěn)定存在，它很容易轉(zhuǎn)化為二氧化氮。試推斷出二氧化氮制取四氧化二氮的反應(yīng)條件(或措施)：_。(2)科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高，可用于航空航天。如圖1所示裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)陽(yáng)極生成的O2離子(O24e=2O2)。 c電極的名稱為_(kāi)，d電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)。如圖2所示為電解100 mL 0.5 molL1CuSO4溶液，a電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)。若a電極產(chǎn)生56 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則所得溶液的pH_(不考慮溶液體積變化)，若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入_(填序號(hào))。aCuObCu(OH)2cCuCO3 dCu2(OH)2CO3解析：(1)N2(g)2O2(g)=N2O4(g)H10.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H543 kJmol1根據(jù)蓋斯定律可知，所求反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可以由2得到：2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H1 096.7 kJmol1。四氧化二氮在高溫下很難穩(wěn)定存在，而NO2生成N2O4的反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的條件可以是高壓、低溫。(2)電流從正極流向負(fù)極，故c、d分別為正極、負(fù)極。燃料電池的負(fù)極為通入燃料的一極，故其電極反應(yīng)式為CH48e4O2=CO22H2O。a為電解池的陽(yáng)極：4OH4e=2H2OO2；b為陰極：2Cu24e=2Cu，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生56 mL氣體時(shí)，被電解的OH的物質(zhì)的量為40.01 mol，故溶液中c(H)0.1 molL1，故溶液的pH1。此時(shí)陰極析出0.05 mol Cu，Cu2恰好完全放電。為恢復(fù)電解質(zhì)溶液的原狀，根據(jù)“出什么加什么”原理，只要相當(dāng)于加入CuO即可，a項(xiàng)可以，b項(xiàng) Cu(OH)2可以拆為CuOH2O，c項(xiàng) CuCO3拆為CuOCO2，d項(xiàng)Cu2(OH)2CO3可拆為2CuOH2OCO2，其中c項(xiàng)也可選。答案：(1)2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H1 096.7 kJmol1高壓、低溫(或加壓、降溫)(2)正極CH48e4O2=CO22H2O4OH4e=2H2OO21ac11(xx高考山東卷)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過(guò)處理鈷渣獲得。(1)利用如圖所示裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為_(kāi)溶液(填化學(xué)式)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為_(kāi)，電解過(guò)程中Li向_電極遷移(填“A”或“B”)。(2)利用鈷渣含Co(OH)3、Fe(OH)3等制備鈷氧化物的工藝流程如下：Co(OH)3溶解還原反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。鐵渣中鐵元素的化合價(jià)為_(kāi)。在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，測(cè)得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41 g，CO2體積為1.344 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則鈷氧化物的化學(xué)式為_(kāi)。解析：(1)根據(jù)電解裝置圖，兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液，B極區(qū)產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，剩余OH與Li結(jié)合生成LiOH，所以B極區(qū)電解液應(yīng)為L(zhǎng)iOH溶液，B電極為陰極，則A電極應(yīng)為陽(yáng)極。陽(yáng)極區(qū)電解液應(yīng)為L(zhǎng)iCl溶液，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2。根據(jù)電流方向，電解過(guò)程中Li向B電極遷移。(2)酸性條件下，Co(OH)3首先與H反應(yīng)生成Co3，Co3具有氧化性，可將SO氧化為SO，根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒定律，配平可得：2Co(OH)34HSO=SO2Co25H2O。由于NaClO3和O2具有氧化性，鐵渣中鐵元素應(yīng)為3價(jià)。在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，設(shè)鈷氧化物的分子式為CoxOy，則有xCoC2O4O2CoxOy2xCO2(59x16y) g 2x mol 2.41 g0.06 mol則有(59x16y)0.062.412x，得xy34。所以鈷氧化物的化學(xué)式為Co3O4。答案：(1)LiOH2Cl2e=Cl2B(2)2Co(OH)3SO4H=2Co2SO5H2O或Co(OH)33H=Co33H2O,2Co3SOH2O=2Co2SO2H3Co3O4