專題突破練7電化學(xué)一、選擇題(本題包括7個小題,每小題8分,共56分)1.(2018山東煙臺高三診斷性測試)下列裝置能證明反應(yīng)2Ag+2I-2Ag+I2是否自發(fā)進(jìn)行的是()答案C解析A項(xiàng)中反應(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,錯誤;B項(xiàng)中兩個電極均為石墨電極,無法形成原電池,無法證明反應(yīng)2Ag+2I-2Ag+I2是否自發(fā)進(jìn)行,錯誤;C項(xiàng)能構(gòu)成原電池,可通過電極反應(yīng)現(xiàn)象證明反應(yīng)2Ag+2I-2Ag+I2是否自發(fā)進(jìn)行,正確;D項(xiàng)為電解裝置,無法證明反應(yīng)2Ag+2I-2Ag+I2是否自發(fā)進(jìn)行,錯誤。2.(2018寧夏六盤山高級中學(xué)高三模擬)據(jù)報(bào)道,我國研制出了“可充電鈉二氧化碳電池”,電極材料為鈉金屬片和碳納米管,電解質(zhì)溶液為高氯酸鈉四甘醇二甲醚,電池總反應(yīng)為4Na+3CO22Na2CO3+C,生成的固體Na2CO3沉積在碳納米管上。下列敘述不正確的是()A.放電時(shí)鈉金屬片發(fā)生氧化反應(yīng)B.放電時(shí)每消耗3mol CO2,轉(zhuǎn)移12 mol電子C.充電時(shí)碳納米管接直流電源的正極D.充電時(shí)陽極反應(yīng)式為C+2Na2CO3-4e-4Na+3CO2答案B解析放電時(shí)鈉金屬片作負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),A項(xiàng)正確;放電時(shí)每消耗3 mol CO2生成1 mol C,轉(zhuǎn)移4 mol電子,B項(xiàng)錯誤;充電時(shí)碳納米管接直流電源的正極作陽極失去電子生成二氧化碳,C項(xiàng)正確;充電時(shí)的陽極碳失去電子生成二氧化碳,其電極反應(yīng)式為C+2Na2CO3-4e-4Na+3CO2,D項(xiàng)正確。3.(2018湖南H11教育聯(lián)盟高三聯(lián)考)我國最近在太陽能光電催化-化學(xué)耦合分解硫化氫研究中獲得新進(jìn)展,相關(guān)裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.該制氫工藝中光能最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.該裝置工作時(shí),H+由b極區(qū)流向a極區(qū)C.a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe3+e-Fe2+D.a極區(qū)需不斷補(bǔ)充含F(xiàn)e3+和Fe2+的溶液答案A解析該制氫工藝中光能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,故A項(xiàng)正確;該裝置工作時(shí),H+在b極區(qū)放電生成氫氣,H+由a極區(qū)流向b極區(qū),故B項(xiàng)錯誤;a極上發(fā)生氧化反應(yīng),失電子,所以a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe2+-e-Fe3+,故C項(xiàng)錯誤;該過程中涉及兩個反應(yīng)步驟,第一步利用Fe3+/Fe2+電對的氧化態(tài)高效捕獲H2S得到硫和還原態(tài),第二步是Fe3+/Fe2+的還原態(tài)轉(zhuǎn)化為氧化態(tài),所以a極區(qū)無需不斷補(bǔ)充含F(xiàn)e3+和Fe2+的溶液,故D項(xiàng)錯誤。4.(2018黑龍江哈爾濱師大附中高三期末)鎂-空氣電池的總反應(yīng)方程式為2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2,其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.反應(yīng)過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能B.該電池的正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O4OH-C.為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陰離子交換膜D.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面答案C解析鎂-空氣電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,A項(xiàng)正確;正極上O2得電子,與水反應(yīng)生成OH-,正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,B項(xiàng)正確;負(fù)極上Mg失電子生成Mg2+,為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2,則負(fù)極區(qū)溶液中不能含有大量OH-,所以宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜,C項(xiàng)錯誤;反應(yīng)物接觸面積越大,反應(yīng)速率越快,所以采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面,從而提高反應(yīng)速率,D項(xiàng)正確。5.(2018河南鄭州高三模擬)全釩液流電池充電時(shí)間短,續(xù)航能力強(qiáng),其充放電原理為VO2+V3+H2OVO2+V2+2H+。以此電池為電源,用石墨電極電解Na2SO3溶液可得到NaOH和H2SO4,示意圖如下。下列說法錯誤的是()A.全釩液流電池放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為VO2+2H+e-VO2+H2OB.圖中a電極為陰極,N物質(zhì)是H2C.全釩液流電池充電時(shí),V3+被氧化為VO2+D.電解時(shí),b電極的反應(yīng)式為SO32-+H2O-2e-SO42-+2H+答案C解析根據(jù)全釩液流電池的充放電原理,放電時(shí)的電池反應(yīng)為VO2+V2+2H+VO2+V3+H2O,放電時(shí)正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),正極的電極反應(yīng)式為VO2+2H+e-VO2+H2O,A項(xiàng)正確;根據(jù)圖示,圖中b電極上SO32-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成H2SO4,b電極為陽極,a電極為陰極,由于放電順序:H+>Na+,故a電極上的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2+2OH-,N物質(zhì)是H2,B項(xiàng)正確;全釩液流電池充電時(shí)的反應(yīng)為VO2+V3+H2OVO2+V2+2H+,根據(jù)“只靠攏、不交叉”,V3+被還原為V2+,VO2+被氧化為VO2+,C項(xiàng)錯誤;電解時(shí),b電極上SO32-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成H2SO4,電極反應(yīng)式為SO32-2e-+H2OSO42-+2H+,D項(xiàng)正確。6.(2018云南師大附中高三適應(yīng)性考試)在通電條件下,用如圖所示裝置由乙二醛(OHCCHO)制備乙二酸(HOOCCOOH),其制備反應(yīng)為OHCCHO+2Cl2+2H2OHOOCCOOH+4HCl,下列說法不正確的是()A.鹽酸是起提供Cl-和增強(qiáng)導(dǎo)電性的作用B.Pt1的電極反應(yīng)為2H+2e-H2C.每得到1 mol乙二酸將有2 mol H+從右室遷移到左室D.每消粍0.1 mol乙二醛在Pt1極放出4.48 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)答案C解析HCl是電解質(zhì),在水溶液中起提供Cl-和增強(qiáng)導(dǎo)電性的作用,故A項(xiàng)正確;Pt1為陰極,得電子發(fā)生還原反應(yīng),故電極反應(yīng)式為2H+2e-H2,故B項(xiàng)正確;Pt2為陽極,發(fā)生的電極反應(yīng)式為2Cl-2e-Cl2,產(chǎn)生的Cl2再將乙二醛氧化為乙二酸。根據(jù)題中給出的乙二醛和Cl2反應(yīng)的化學(xué)方程式,可知每得到1 mol乙二酸將有4 mol H+從右室遷移到左室,故C項(xiàng)錯誤;每消粍0.1 mol乙二醛將轉(zhuǎn)移0.4 mol電子,在Pt1極放出0.2 mol H2,0.2 mol H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48 L,故D項(xiàng)正確。7.(2018福建三明高三質(zhì)量檢查)有一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池,其原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.電池工作時(shí),能量的轉(zhuǎn)化形式至少有三種B.放電時(shí),I-和I3-的濃度均減小C.Y電極為電池的正極,發(fā)生的反應(yīng)為I3-+2e-3I-D.電池工作時(shí),X電極上發(fā)生氧化反應(yīng)答案B解析電池工作時(shí),能量的轉(zhuǎn)化形式至少有三種:太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能及熱能,A項(xiàng)正確;放電時(shí),正極電極反應(yīng)式為I3-+2e-3I-,I-濃度增大,I3-的濃度減小,B項(xiàng)錯誤;Y電極為電池的正極,電極反應(yīng)式為I3-+2e-3I-,C項(xiàng)正確;電池工作時(shí),X電極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),D項(xiàng)正確。二、非選擇題(本題包括2個小題,共44分)8.(2018北京四中高三期中)(22分)某小組同學(xué)利用下圖所示裝置進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕原理的探究實(shí)驗(yàn):裝置分別進(jìn)行的操作現(xiàn)象.連接好裝置一段時(shí)間后,向燒杯中滴加酚酞溶液.連接好裝置一段時(shí)間后,向燒杯中滴加K3Fe(CN)6溶液鐵片表面產(chǎn)生藍(lán)色沉淀(1)小組同學(xué)認(rèn)為以上兩種檢驗(yàn)方法,均能證明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕。實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象是。用化學(xué)用語解釋實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象:。(2)查閱資料:K3Fe(CN)6具有氧化性。據(jù)此有同學(xué)認(rèn)為僅通過中現(xiàn)象不能證明鐵發(fā)生了電化學(xué)腐蝕,理由是。進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)幾分鐘后的記錄如下:實(shí)驗(yàn)滴管試管現(xiàn)象0.5 molL-1 K3Fe(CN)6溶液.蒸餾水無明顯變化.1.0 molL-1 NaCl溶液鐵片表面產(chǎn)生大量藍(lán)色沉淀.0.5 molL-1 Na2SO4溶液無明顯變化a.以上實(shí)驗(yàn)表明:在條件下,K3Fe(CN)6溶液可以與鐵片發(fā)生反應(yīng)。b.為探究Cl-的存在對反應(yīng)的影響,小組同學(xué)將鐵片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗凈)后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)鐵片表面產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。此補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)表明Cl-的作用是。(3)有同學(xué)認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)仍不嚴(yán)謹(jǐn)。為進(jìn)一步探究K3Fe(CN)6的氧化性對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,又利用(2)中裝置繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。其中能證實(shí)以上影響確實(shí)存在的是(填字母序號)。實(shí)驗(yàn)試劑現(xiàn)象A酸洗后的鐵片、K3Fe(CN)6溶液(已除O2)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀B酸洗后的鐵片、K3Fe(CN)6和NaCl混合溶液(未除O2)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀C鐵片、K3Fe(CN)6和NaCl混合溶液(已除O2)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀D鐵片、K3Fe(CN)6和鹽酸混合溶液(已除O2)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀(4)綜合以上實(shí)驗(yàn)分析,利用實(shí)驗(yàn)中試劑,設(shè)計(jì)能證實(shí)鐵發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的實(shí)驗(yàn)方案。答案(1)碳棒附近溶液變紅O2+4e-+2H2O4OH-(2)K3Fe(CN)6可能氧化Fe生成Fe2+,會干擾由于電化學(xué)腐蝕在負(fù)極生成Fe2+的檢驗(yàn)Cl-存在破壞了鐵片表面的氧化膜(3)AC(4)連接好裝置一段時(shí)間后,取鐵片(負(fù)極)附近溶液置于試管中,滴加K3Fe(CN)6溶液,若出現(xiàn)藍(lán)色沉淀,則說明負(fù)極附近溶液中產(chǎn)生了Fe2+,即發(fā)生了電化學(xué)腐蝕解析(1)鐵、碳棒及氯化鈉溶液可組成吸氧腐蝕的原電池,鐵為負(fù)極,碳棒為正極,正極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O4OH-,所以正極附近溶液顯堿性,滴加酚酞溶液會變紅。(2)僅僅通過加入K3Fe(CN)6有藍(lán)色沉淀只能說明溶液中有亞鐵離子,由于K3Fe(CN)6具有氧化性,因此亞鐵離子是來自于鐵的腐蝕還是K3Fe(CN)6的氧化,此時(shí)還無法確定。a:通過實(shí)驗(yàn)得到K3Fe(CN)6不能氧化單質(zhì)鐵,根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到Na+對實(shí)驗(yàn)過程無影響,所以實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說明Cl-對于K3Fe(CN)6溶液與鐵片的反應(yīng)有一定影響。因此可得結(jié)論:K3Fe(CN)6溶液與鐵的反應(yīng)需要有Cl-。b:加入硫酸清洗鐵的目的是除去表面的氧化膜,此時(shí)產(chǎn)生了藍(lán)色沉淀,說明K3Fe(CN)6溶液可以與鐵片發(fā)生反應(yīng),前面的實(shí)驗(yàn)中沒有看到藍(lán)色沉淀的原因是鐵表面有氧化膜,所以前面的實(shí)驗(yàn)中Cl-的作用是破壞了氧化膜。(3)從題中的實(shí)驗(yàn)看出,實(shí)驗(yàn)的目的是排除氧氣可能對實(shí)驗(yàn)的影響,即要證明前面的反應(yīng)中不是氧氣在氧化單質(zhì)鐵,所以實(shí)驗(yàn)中一定要排除氧氣,因此選項(xiàng)B一定錯誤。而選項(xiàng)D中加入鹽酸,鹽酸與單質(zhì)鐵反應(yīng)會生成亞鐵離子,不能證明是K3Fe(CN)6溶液與鐵片發(fā)生了反應(yīng),則選項(xiàng)D錯誤。選項(xiàng)A的實(shí)驗(yàn)證明了K3Fe(CN)6溶液可以與鐵片發(fā)生反應(yīng),選項(xiàng)C的實(shí)驗(yàn)證明了在Cl-存在下,K3Fe(CN)6溶液可以與未除去氧化膜的鐵片發(fā)生反應(yīng),兩個實(shí)驗(yàn)綜合,證明Cl-破壞了鐵片表面的氧化膜,所以正確的是AC。(4)前面的(1)的主要問題在于,加入的K3Fe(CN)6可以與單質(zhì)鐵接觸,有可能是發(fā)生了K3Fe(CN)6溶液與鐵片的反應(yīng),所以應(yīng)該取負(fù)極附近溶液置于試管中,再向其中加入K3Fe(CN)6溶液,觀察是否有藍(lán)色沉淀,這樣就避免了發(fā)生K3Fe(CN)6溶液與鐵片的反應(yīng)。9.(22分)(1)高鐵酸鈉(Na2FeO4)易溶于水,是一種新型多功能水處理劑。從環(huán)境保護(hù)的角度看,制備Na2FeO4較好的方法為電解法,其裝置如圖甲所示。電解過程中陽極的電極反應(yīng)式為。圖甲裝置中的電源采用NaBH4(硼元素的化合價(jià)為+3價(jià))和H2O2作原料的燃料電池,該電池工作原理如圖乙所示。工作過程中該電源的正極反應(yīng)式為,Na+由(填“a”或“b”,下同)極區(qū)移向極區(qū)。(2)如圖所示X是直流電源。Y槽中c、d均為石墨棒,Z槽中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后,發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。電源上b為(填“正”或“負(fù)”)極。Z槽中e為(填“陰”或“陽”)極。連接Y、Z槽線路中,電子流動的方向是d(填“”或“”)e。寫出c極的電極反應(yīng)式:。寫出e極的電極反應(yīng)式:。(3)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,可用于航空航天設(shè)備。如圖1所示裝置,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)正極生成的O2-(O2+4e-2O2-)。c電極的名稱為,d電極上的電極反應(yīng)式為。如圖2所示為用惰性電極電解100 mL 0.5 molL-1 CuSO4溶液,a電極上的電極反應(yīng)式為。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)。a.CuOb.Cu(OH)2c.CuCO3d.Cu2(OH)2CO3答案(1)Fe+8OH-6e-FeO42-+4H2OH2O2+2e-2OH-ab(2)負(fù)陽2Cl-2e-Cl2Cu-2e-Cu2+(3)正極CH4-8e-+4O2-CO2+2H2O4OH-4e-2H2O+O21ac解析(1)電解時(shí)陽極Fe失電子被氧化為FeO42-,結(jié)合電解質(zhì)溶液為堿性可得陽極電極反應(yīng)式為Fe+8OH-6e-FeO42-+4H2O;電池工作時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng),結(jié)合圖示原理知正極反應(yīng)為H2O2得電子,被還原為OH-;電解質(zhì)溶液中的陽離子(Na+)應(yīng)由負(fù)極區(qū)(a極)移向正極區(qū)(b極)。(2)d極附近顯紅色,說明d為陰極,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2+2OH-,c為陽極,電極反應(yīng)式為2Cl-2e-Cl2;直流電源中a為正極,b為負(fù)極,Z槽中f為陰極,e為陽極,活性電極作陽極,電極本身失電子發(fā)生氧化反應(yīng),則e電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+,連接Y、Z槽線路中,電子流動方向?yàn)閑d。(3)根據(jù)電流的方向,電流從正極流向負(fù)極,即c為正極,d為負(fù)極,通入的B為CH4,電解質(zhì)傳導(dǎo)O2-,因此負(fù)極電極反應(yīng)式為CH4+4O2-8e-CO2+2H2O;a連接電源的正極,a為陽極,a電極反應(yīng)式為4OH-4e-2H2O+O2;電解CuSO4溶液總反應(yīng)方程式為2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+,假設(shè)Cu2+全部被電解成Cu,此時(shí)產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量為10010-30.52 mol=0.025 mol,體積為0.02522.4 L=0.56 L>56 mL,因此Cu2+沒有完全電解,因此有n(H+)=5610-3422.4 mol=0.01 mol,c(H+)=0.0110010-3 molL-1=0.1 molL-1,則所得溶液的pH=1;根據(jù)上述分析,只電解部分Cu2+,因此要恢復(fù)到電解前的狀態(tài),應(yīng)加入CuO或CuCO3,即ac正確。