電化學專題一、選擇題7、微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是A正極反應中有CO2生成B微生物促進了反應中電子的轉移C質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O【答案】A【解析】首先根據(jù)原電池反應判斷出厭氧反應為負極側，有氧反應為正極側。A、根據(jù)厭氧反應中碳元素的化合價的變化：葡萄糖分子中碳元素平均為0價，二氧化碳中碳元素的化合價為+4價，所以生成二氧化碳的反應為氧化反應，所以在負極生成。錯誤；B、在微生物的作用下，該裝置為原電池裝置。原電池能加快氧化還原反應速率，故可以說微生物促進了電子的轉移。正確；C、原電池中陽離子向正極移動。正確；D、電池的總反應實質是葡萄糖的氧化反應。正確。8、某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池的總反應為：Li1xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列關于該電池的說法不正確的是（ ）A放電時，Li+在電解質中由負極向正極遷移B放電時，負極的電極反應式為LixC6xe=xLi+ C6C充電時，若轉移1 mol e，石墨C6電極將增重7x gD充電時，陽極的電極反應式為LiCoO2xe=Li1xCoO2+Li+【答案】C【解析】A、放電時，陽離子在電解質中向正極移動，故正確；B、放電時，負極失去電子，故正確；C、充電時，若轉移1 mol電子，則石墨電極上溶解1/x mol C6，電極質量減少，故錯誤；D、充電時陽極失去電子，為原電池的正極的逆反應，故正確。電化學問題分析思路：首先要根據(jù)題給信息和裝置確定考查的是原電池和電解池，然后根據(jù)反應類型、電子和電流方向、電解質中的離子流向、電極材料和實驗現(xiàn)象等確定裝置的兩極，結合電極材料和離子種類、放電順序確定放電的微粒，結合溶液的酸堿性、反應物和生成物結合原子守恒和電荷守恒確定電極反應式，進一步確定總反應進行作答。涉及電化學計算要緊抓電子守恒，涉及酸堿性分析要根據(jù)電極反應分析電極周圍的pH變化，根據(jù)總反應分析整個過程中的pH變化。9、用石墨電極完成下列電解實驗。實驗一實驗二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化兩個石墨電極附近有氣泡產生；n處有氣泡產生；下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是Aa、d處：2H2O+2e=H2+2OHBb處：2Cl2e=Cl2Cc處發(fā)生了反應：Fe2e=Fe2+D根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅【答案】B【解析】A、a、d處試紙變藍，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，破壞了水的電離平衡，氫氧根離子濃度增大造成的，A正確；B、b處變紅，局部褪色，說明是溶液中的氫氧根和氯離子同時放電，分別產生氧氣和氯氣，氫離子濃度增大，酸性增強，氯氣與水反應生成的次氯酸具有漂白性，B錯誤；C、c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，C正確；D、實驗一中ac形成電解池，db形成電解池，所以實驗二中也相當于形成三個電解池(一個球兩面為不同的兩極)，m為電解池的陰極，另一球朝m的一面為陽極(n的背面)，故相當于電鍍，即m上有銅析出，D正確。答案選B?；瘜W反應主要是物質變化，同時也伴隨著能量變化。電化學是化學能與電能轉化關系的化學。電解池是把電能轉化為化學能的裝置，它可以使不能自發(fā)進行的化學借助于電流而發(fā)生。與外接電源正極連接的電極為陽極，與外接電源的負極連接的電極為陰極。陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應。若陽極是活性電極(除Au、Pt、C之外的電極)，則電極本身失去電子，發(fā)生氧化反應；若是惰性電極(Au、Pt、C等電極)，則是溶液中的陰離子放電，放電的先后順序是S2>I>Br>Cl>OH>含氧酸根離子，陰極則是溶液中的陽離子放電，放電順序是Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+，與金屬活動性順序剛好相反。因此掌握電解池反應原理是本題解答的關鍵。注意依據(jù)實驗現(xiàn)象分析可能發(fā)生的電極反應。10、鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質溶液為KOH溶液，反應為2Zn+O2+4OH+2H2O=2Zn(OH)。下列說法正確的是（ ）A充電時，電解質溶液中K+向陽極移動B充電時，電解質溶液中c(OH)逐漸減小C放電時，負極反應為：Zn+4OH2e=Zn(OH)D放電時，電路中通過2 mol電子，消耗氧氣22.4 L(標準狀況)【答案】C【解析】A、充電時陽離子向陰極移動，故錯誤；B、放電時總反應為：2Zn+O2+4KOH+2H2O=2K2Zn(OH)4，則充電時生成氫氧化鉀，溶液中的c(OH)增大，故錯誤；C、放電時，鋅在負極失去電子，故正確；D、標準狀況下22.4 L氧氣的物質的量為1 mol，對應轉移4 mol電子，故錯誤。本題考查原電池和電解池工作原理，這是兩個裝置的重點，也是新電池的考查點，需要熟記。電極反應式的書寫是電化學中必考的一項內容，一般先寫出還原劑(氧化劑)和氧化產物(還原產物)，然后標出電子轉移的數(shù)目，最后根據(jù)原子守恒和電荷守恒完成缺項部分并配平反應方程式，作為原電池，正極反應式為：O2+2H2O+4e=4OH，負極電極反應式為：Zn+4OH2e=Zn(OH)42；充電是電解池，陽離子在陰極上放電，陰離子在陽極上放電，即陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，對可充電池來說，充電時原電池的正極接電源正極，原電池的負極接電源的負極，不能接反，否則發(fā)生危險或電極互換，其電極反應式是原電池電極反應式的逆過程。涉及氣體體積，首先看一下有沒有標準狀況，如果有，進行計算，如果沒有必然是錯誤選項。掌握原電池和電解池反應原理是本題解答的關鍵。本題難度適中。11、MgAgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是A負極反應式為Mg2e=Mg2+B正極反應式為Ag+e=AgC電池放電時Cl由正極向負極遷移D負極會發(fā)生副反應Mg+2H2O=Mg(OH)2+ H2【答案】B【解析】根據(jù)題意，電池總反應式為：Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag，正極反應為：2AgCl+2e=2Cl+ 2Ag，負極反應為：Mg2e=Mg2+，A項正確，B項錯誤；對原電池來說，陰離子由正極移向負極，C項正確；由于鎂是活潑金屬，則負極會發(fā)生副反應Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2，D項正確；答案選B。12、三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述正確的是A通電后中間隔室的離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品C負極反應為2H2O 4e=O2+4H+，負極區(qū)溶液pH降低D當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成【答案】B【解析】A根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，在電解池中陰離子會向正電荷較多的陽極區(qū)定向移動，因此通電后中間隔室的向正極遷移；在正極區(qū)帶負電荷的OH失去電子，發(fā)生氧化反應而放電，由于破壞了附近的水的電離平衡，使溶液中c(H+)c(OH)，所以正極區(qū)溶液酸性增強，溶液的pH減小，錯誤；B陽極區(qū)氫氧根放電，溶液中產生硫酸，陰極區(qū)氫離子獲得電子，發(fā)生還原反應而放電，破壞了附近的水的電離平衡，使溶液中c(OH)c(H+)，所以產生氫氧化鈉，因此該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品，正確；C負極區(qū)氫離子得到電子，使溶液中c(OH)c(H+)，所以負極區(qū)溶液pH升高，錯誤；D當電路中通過1 mol電子的電量時，根據(jù)整個閉合回路中電子轉移數(shù)目相等可知，反應產生氧氣的物質的量n(O2)=1 mol4=0.25 mol，錯誤。13某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為電解溶質溶液。下列說法正確的是（ ）AZn為電池的負極B正極反應式為2FeO42+ 10H+6e=Fe2O3+5H2OC該電池放電過程中電解質溶液濃度不變D電池工作時向負極遷移【答案】AD【解析】A根據(jù)化合價升降判斷，Zn化合價只能上升，故為負極材料，K2FeO4為正極材料，正確；BKOH溶液為電解質溶液，則正極反應式為2FeO42 +6e+8H2O=2Fe(OH)3+10OH，錯誤；C該電池放電過程中電解質溶液濃度減小，錯誤；D電池工作時陰離子OH向負極遷移，正確；故選AD。原電池原理是建立在氧化還原和電解質溶液基礎上，借助氧化還原反應實現(xiàn)化學能與電能的相互轉化，是高考命題重點，題目主要以選擇題為主，主要圍繞原電池的工作原理、電池電極反應的書寫與判斷、新型電池的開發(fā)與應用等進行命題。二、非選擇題14、氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。 完成下列填空：(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式_。(2)離子交換膜的作用為：_、_。(3)精制飽和食鹽水從圖中_位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中_位置流出(選填“a”、“b”、“c”或“d”)。(4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反應生成高效的消毒殺菌劑ClO2，還生成CO2和KHSO4等物質。寫出該反應的化學方程式_。(5)室溫下，0.1 mol/L NaClO溶液的pH_0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH(選填“大于”、“小于”或“等于”)。濃度均為0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32、CO32、HSO3、HCO3濃度從大到小的順序為_。已知：H2SO3 Ki1=1.54102 Ki2=1.02107HClO Ki1=2.95108H2CO3 Ki1=4.3107 Ki2=5.61011【答案】(1)27. 2 Cl+2H2OCl2+H2+2OH(2)阻止OH進入陽極室，與Cl2發(fā)生副反應：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O 阻止陽極產生的Cl2和陰極產生的H2混合發(fā)生爆炸。(3)a d(4)2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4=2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O(5)大于 SO32>CO32>HCO3>HSO3【解析】(1)電解飽和食鹽水時，溶液中的陽離子H+在陰極得到電子變?yōu)镠2逸出，使附近的水溶液顯堿性，溶液中的陰離子Cl在陽極失去電子，發(fā)生氧化反應，產生Cl2。反應的離子方程式是2Cl+2H2OCl2+H2+2OH。(2)圖中的離子交換膜只允許陽離子通，是陽離子交換膜，可以允許陽離子通過，不能使陰離子通過，這樣就可以阻止陰極溶液中的OH進入陽極室，與氯氣發(fā)生反應，阻止Cl進入陰極室，使在陰極區(qū)產生的NaOH純度更高。同時可以阻止陽極產生的Cl2和陰極產生的H2混合發(fā)生爆炸。(3)隨著電解的進行，溶質NaCl不斷消耗，所以應該及時補充。精制飽和食鹽水從與陽極連接的圖中a位置補充，由于陰極H+不斷放電，附近的溶液顯堿性，氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出；水不斷消耗，所以從b口不斷加入蒸餾水，從c位置流出的是稀的NaCl溶液。(4)KClO3有氧化性，H2C2O4有還原性，在酸性條件下KClO3可以和草酸(H2C2O4)生成高效的消毒殺菌劑ClO2，還生成CO2和KHSO4等物質。則根據(jù)電子守恒及原子守恒，可得該反應的化學方程式是：2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4=2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O。(5)NaClO、Na2SO3都是強堿弱酸鹽，弱酸根離子發(fā)生水解反應，消耗水電離產生的H+，破壞了水的電離平衡，當最終達到平衡時，溶液中c(OH)>c(H+)，所以溶液顯堿性。形成鹽的酸越弱，鹽水解程度就越大。消耗的離子濃度越大，當溶液達到平衡時，剩余的離子濃度就越小。由于H2SO3的Ki2=1.02107；HClO的Ki1=2.95108，所以酸性：HSO3>HClO，因此溶液的pH：NaClO>Na2SO3。由于電離程度：H2SO3> H2CO3>HSO3>HCO3，濃度均為0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，水解程度：CO32>SO32，所以離子濃度：SO32>CO32；水解產生的離子濃度：HCO3>HSO3。但是鹽水解程度總的來說很小，主要以鹽電離產生的離子存在。所以在該溶液中SO32、CO32、HSO3、HCO3 濃度從大到小的順序為SO32>CO32>HCO3>HSO3。15、下表列出了兩種燃煤煙氣脫硫方法的原理。方法將SO2與I2反應制H2SO4和HI，同時分解HI制H2和I2，I2循環(huán)使用方法用Na2SO4溶液吸收SO2，再用離子膜電解法電解吸收液得到單質硫(1)方法中，用SO2與碘反應生成H2SO4和HI，SO2與I2反應的物質的量之比為_；制得的H2可用儲氫合金轉化為MH，現(xiàn)分別用NiO(OH)、MH作正、負極材料，KOH溶液作電解質溶液，可制得高容量的鎳氫電池。電池總反應為：NiO(OH)MHNi(OH)2M則電池放電時，負極的電極反應式為_，充電完成時，Ni(OH)2全部轉化為NiO(OH)。若繼續(xù)充電將在一個電極產生O2，O2擴散到另一電極發(fā)生電極反應被消耗，從而避免產生的氣體引起電池爆炸，此時，陰極的電極反應式為_。(2)利用如圖裝置可實現(xiàn)方法的轉化。b端應連接電源的_(填“正極”或“負極”)。用Na2SO4溶液代替水吸收煙氣中的SO2使之轉化為H2SO3，其目的是_。電解過程中，陰極的電極反應式為_，當外電路中通過0.02 mol電子時，收集到0.144 g硫單質，則電解效率為_?！痉治觥浚?）依據(jù)二氧化硫和碘單質在水溶液中發(fā)生氧化還原反應，結合定量關系分析判斷；電池放電為原電池反應，負極為失電子發(fā)生氧化反應，充電時是原電池，NiO（OH）+MHNi（OH）2+M，放電為原電池，正極發(fā)生還原反應，依據(jù)電池反應書寫電極反應；根據(jù)氧氣進入另一個電極后所引發(fā)的反應來回答；（2）用Na2SO4溶液吸收SO2，再用離子膜電解法電解吸收液得到單質硫，依據(jù)氫離子移動方向可知，a為陰極，b為陽極；用Na2SO4溶液代替水吸收煙氣中的SO2使之轉化為H2SO3，提高溶液導電性；電解池中陰極是二氧化硫得到電子生成硫單質【解答】解：（1）用SO2與碘反應生成H2SO4和HI，反應的化學方程式為：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，SO2與I2反應的物質的量之比為1：1；放電過程是原電池反應，正極發(fā)生還原反應，電極反應為：NiO（OH）+H2O+e=Ni（OH）2+OH；負極電極反應為：MH+OHe=M+H2O；陰極上是氧氣發(fā)生的電子的過程，電極反應式為：O2+2H2O+4e=4OH，故答案為：1：1；MH+OHe=M+H2O；O2+2H2O+4e=4OH；（2）用Na2SO4溶液吸收SO2，再用離子膜電解法電解吸收液得到單質硫，依據(jù)氫離子移動方向可知，a為陰極，b為陽極，b電極鏈接電源正極；故答案為：正極；用Na2SO4溶液代替水吸收煙氣中的SO2使之轉化為H2SO3，提高溶液導電性，加快電解速率，故答案為：提高溶液導電性，加快電解速率；電解池中陰極是二氧化硫得到電子生成硫單質，電極反應為：SO2+4H+4e=S+2H2O，故答案為：SO2+4H+4e=S+2H2O16、對工業(yè)廢水和生活污水進行處理是防止水體污染、改善水質的主要措施之一。(1)硫酸廠的酸性廢水中砷(As)元素(主要以H3AsO3形式存在)含量極高，為控制砷的排放，某工廠采用化學沉淀法處理含砷廢水。請回答以下問題：已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2個電子層，砷在元素周期表的位置為_，AsH3的穩(wěn)定性比NH3的穩(wěn)定性_(填“強”或“弱”)。工業(yè)上采用硫化法(通常用硫化鈉)去除廢水中的砷，生成物為難溶性的三硫化二砷，該反應的離子方程式為_。(2)電鍍廠的廢水中含有的CN有劇毒，需要處理加以排放。已知HCN為一元弱酸，則NaCN溶液的pH_7(填“>”“”或“<”)。處理含CN廢水的方法之一是在微生物的作用下，CN被氧氣氧化成HCO，同時生成NH3，該反應的離子方程式為 _。(3)電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液，同時得到乳酸的原理如圖所示(圖中“HA”表示乳酸分子，A表示乳酸根離子)：陽極的電極反應式為_。簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理： _。電解過程中，采取一定的措施可控制陽極室的pH約為68，此時進入濃縮室的OH可忽略不計。400 mL10 g/L乳酸溶液通電一段時間后，濃度上升為145 g/L(溶液體積變化忽略不計)，陰極上產生的H2在標準狀況下的體積約為_L(乳酸的摩爾質量為90 g/mol)。10解析 (1)N在第二周期且砷與氮同主族，故As位于第四周期A族，同主族，氫化物的穩(wěn)定性從上到下逐漸減弱，則穩(wěn)定性NH3>AsH3。根據(jù)信息：Na2S和H3AsO3反應，生成難溶性的As2S3，據(jù)此得到反應的離子方程式為：2H3AsO33S26H=As2S36H2O。(2)已知HCN為一元弱酸，則NaCN溶液是強堿弱酸鹽，溶液的pH大于7。在微生物的作用下，CN被氧氣氧化成HCO，同時生成NH3，結合CN中C為2價，則離子方程式為：4H2O2CNO2=2HCO2NH3。(3)陽極上是OH失電子，電極反應式為：4OH4e=2H2OO2。在電解池的陽極上是OH放電，所以c(H)增大，并且H從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室；根據(jù)電解原理，電解池中的陰離子移向陽極，即A從陰極通過陰離子交換膜進入濃縮室，這樣：HA=HA，乳酸濃度增大。乳酸的濃度變化量是1.5 mol/L，即生成HA的物質的量是1.5 mol/L0.4 L0.6 mol，結合HAHH2產生氫氣是0.3 mol，即0.3 mol22.4 L/mol6.72 L。答案 (1)第四周期A族弱2H3AsO33S26H=As2S36H2O(2)>4H2O2CNO2=2HCO2NH3(3)4OH4e=2H2OO2陽極OH放電，c(H)增大，H從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室，A從陰極通過陰離子交換膜進入濃縮室，HA=HA，乳酸濃度增大6.72