高考化學二輪復習 第一部分 專題二 基本理論 第7講 電化學基礎(含解析)
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專題二 基本理論第7講 電化學基礎1(2016啟東模擬)如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面圖。下列說法正確的是()A該電化腐蝕為析氫腐蝕B圖中生成鐵銹最多的是C區(qū)域CA區(qū)域比B區(qū)域更易腐蝕D鐵閘中的負極的電極反應:Fe2e=Fe2解析:海水溶液為弱酸性,發(fā)生吸氧腐蝕,在酸性較強的條件下才發(fā)生析氫腐蝕,A錯誤;在B處,海水與氧氣接觸,與Fe最易形成原電池,發(fā)生的吸氧腐蝕的程度最大,生成鐵銹最多,B錯誤;在B處,海水與氧氣接觸,與Fe最易形成原電池,所以B區(qū)域比A區(qū)域更易腐蝕,故C錯誤;Fe作負極失電子生成亞鐵離子,則負極的電極反應為Fe2e=Fe2,故D正確。答案:D2(2016海南卷)某電池以K2FeO4和Zn為電極材料,KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列說法正確的是()AZn為電池的正極B正極反應式為:2FeO10H6e=Fe2O35H2OC該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度不變D電池工作時OH向負極遷移解析: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,錯誤;B.KOH溶液為電解質(zhì)溶液,則正極電極反應為:2FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH,錯誤;C.該電池放電過程中電解質(zhì)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。答案:D3(2016廈門一模)鋰空氣電池是高能量密度的新型電池,結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是()A固體電解質(zhì)只有Li可通過B電池反應為:4LiO22Li2OC充電時,水性電解液的pH將升高D放電時,若外電路有0.1 mol e 通過時,理論上將消耗1.12 LO2(標準狀況)解析:根據(jù)題給裝置判斷金屬鋰為電池的負極,電極反應式為:Lie=Li,多孔石墨為電池的正極,電極反應式為:O22H2O4e = 4OH,電池反應為4LiO22H2O=4LiOH。A.根據(jù)裝置分析固體電解質(zhì)只有Li可通過,正確;B.電池反應為:4LiO22H2O=4LiOH ,錯誤;C.充電時,石墨電極與外加電源的正極相連,電極反應式為:4OH4e =O22H2O,水性電解液的pH將降低,錯誤;D.根據(jù)電極反應計算放電時,若外電路有0.1 mol e 通過時,理論上將消耗0.56 L O2(標準狀況),錯誤。答案:A4工業(yè)上可利用下圖所示電解裝置吸收和轉(zhuǎn)化SO2(A、B均為惰性電極)。下列說法正確的是()AA電極接電源的正極BA極區(qū)溶液的堿性逐漸增強C本裝置中使用的是陰離子交換膜DB極的電極反應式為:SO22e2H2O = SO4H解析:A.由HSO生成S2O,發(fā)生還原反應,A極應為負極,故A錯誤;B.陰極的電極反應式為:2HSO2H2e=S2O2H2O,堿性增強,故B正確;C.陽極的電極反應式為:SO22H2O2e=SO4H,陰極的電極反應式為:2HSO2H2e=S2O2H2O,離子交換膜應使H移動,應為陽離子交換膜,故C錯誤;D.B極為陽極,發(fā)生SO22H2O2e=SO4H,故D錯誤;故選B。答案:B5(2016牡丹江模擬)用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液時,通電一段時間后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢復到電解前的濃度和pH(不考慮二氧化碳的溶解)。則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為()(導學號 58870031)A0.4 molB0.5 molC0.6 mol D0.8 mol解析:電解硫酸銅時,開始電解硫酸銅和水生成銅、氧氣和硫酸,后來電解水生成氫氣和氧氣,如果只按照第一階段的電解,反應只需要加入氧化銅或碳酸銅就可以,但是現(xiàn)在加入的是堿式碳酸銅,相當于多加入了0.1 mol水,這0.1 mol水應該是第二階段的反應進行,該階段轉(zhuǎn)移了0.2 mol電子,第一階段轉(zhuǎn)移了0.4 mol電子,所以總共轉(zhuǎn)移了0.6 mol電子,選C。答案:C【考綱再現(xiàn)】【錯題記錄】1.了解原電池和電解池的工作原理,能寫出電極反應和電池反應方程式。2了解常見化學電源的種類及其工作原理。3理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因,金屬腐蝕的危害,防止金屬腐蝕的措施。1(2015天津卷)鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,下列有關敘述正確的是()(導學號 58870130)A銅電極上發(fā)生氧化反應B電池工作一段時間后,甲池的c(SO)減小C電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡解析:A項,Cu作正極,電極上發(fā)生還原反應,錯誤;B項,電池工作過程中,SO不參加電極反應,故甲池的c(SO)基本不變,錯誤;C項,電池工作時,甲池反應為:Zn2e=Zn2,乙池反應為:Cu22e=Cu,甲池中Zn2會通過陽離子交換膜進入乙池,以維持溶液中電荷平衡,由電極反應式可知,乙池中每有64 g Cu析出,則進入乙池的Zn2為65 g,溶液總質(zhì)量略有增加,正確;D項,由題干信息可知,陰離子不能通過陽離子交換膜。答案:C2下列與金屬腐蝕有關的說法,正確的是()A圖1中,鐵釘易被腐蝕B圖2中,滴加少量K3Fe(CN)6溶液,沒有藍色沉淀出現(xiàn)C圖3中,燃氣灶的中心部位容易生銹,主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕D圖4中,用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕,鎂塊相當于原電池的正極解析: A項,圖1中,鐵釘處于干燥環(huán)境,不易被腐蝕;B項,負極反應為:Fe2e=Fe2,F(xiàn)e2與Fe(CN)63反應生成Fe3Fe(CN)62藍色沉淀;D項,為犧牲陽極的陰極保護法,Mg塊相當于原電池的負極。答案:C3科學家用氮化鎵材料與銅組裝成如圖所示的人工光合系統(tǒng),利用該裝置成功地實現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4。下列關于該電池敘述錯誤的是()A電池工作時,是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能B銅電極為正極,電極反應式為:CO28e8H=CH42H2OC電池內(nèi)部H透過質(zhì)子交換膜從左向右移動D為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率,可向裝置中加入少量鹽酸解析:A.該電池工作時,將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,A正確;B. 銅電極為正極,發(fā)生還原反應,電極反應式為:CO28e8H=CH42H2O,B正確;C. H在Cu電極處參與反應,因此電池內(nèi)部H透過質(zhì)子交換膜從左向右移動,C正確;D.為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率,可向裝置中加入少量的酸,由于鹽酸易揮發(fā),生成的甲烷中會混有HCl氣體,因此應該加入少量的硫酸,D錯誤。答案:D4(2016全國卷)鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應為:2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)。下列說法正確的是()A充電時,電解質(zhì)溶液中K向陽極移動.B充電時,電解質(zhì)溶液中c(OH)逐漸減小C放電時,負極反應為:Zn4OH2e=Zn(OH)D放電時,電路中通過2mol電子,消耗氧氣22.4L(標準狀況)解析:A項,充電時裝置為電解池,溶液中的陽離子向陰極移動;B項,充電時的總反應為放電時的逆反應:2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2O,c(OH)逐漸增大;C項,放電時負極失電子發(fā)生氧化反應,由放電時的總反應可知,負極反應式為:Zn4OH2e=Zn(OH);D項,由放電時的總反應可知,電路中通過2 mol電子時,消耗0.5 mol O2,其體積為11.2 L(標準狀況)。答案:C5(2016重慶模擬)鉛、二氧化鉛、氟硼酸(HBF4)電池是一種低溫性能優(yōu)良的電池,常用于軍事和國防工業(yè),其總反應方程式為:PbPbO24HBF42Pb(BF4)22H2O已知:HBF4、Pb(BF4)2均是易溶于水的強電解質(zhì)。下列說法中不正確的是()(導學號 58870131)A充電時,陽極附近溶液的pH增大B充電時,陰極的電極反應式為:Pb22e=PbC放電時,轉(zhuǎn)移1 mol電子時負極減少的質(zhì)量為103.5 gD放電時,正極的電極反應式為:PbO22e4H=Pb22H2O解析:在電解池中,陰離子移向陽極,陽離子移向陰極,原電池的總反應為:PbPbO24HBF42Pb(BF4)22H2O,故放電時負極反應為:Pb2e=Pb2;正極反應:PbO22e4H=Pb22H2O,陰離子移向負極,陽離子移向正極;充電時,陰極反應:Pb22e=Pb,陽極反應:Pb22H2O2e=PbO24H,陰離子移向陽極,陽離子移向陰極。充電時,陽極反應:Pb22H2O2e=PbO24H,產(chǎn)生大量的H,故陽極附近溶液的酸性增強,pH減小,A錯誤;充電時的陰極反應即是將放電時的負極反應倒過來,故陰極反應為Pb22e=Pb,B正確;放電時,此裝置為原電池,負極反應為Pb2e=Pb2,負極的質(zhì)量減小,轉(zhuǎn)移1 mol電子時負極減少的質(zhì)量為1/2 mol207 g/mol103.5 g,C正確;放電時,正極上發(fā)生還原反應,電極反應式為:PbO22e4H=Pb22H2O,D正確。答案:A6(2016北京卷)用石墨電極完成下列電解實驗。項目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(chǎn)生;n處有氣泡產(chǎn)生;下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是()Aa、d處:2H2O2e=H22OHBb處:2Cl2e=Cl2Cc處發(fā)生了反應:Fe2e=Fe2D根據(jù)實驗一的原理,實驗二中m處能析出銅解析: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,氫氧根離子剩余造成的,故正確;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,故錯誤;C.c處為陽極,鐵失去電子生成亞鐵離子,故正確;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,正確。答案:B7(2016華師大模擬)把物質(zhì)的量均為0.1 mol的AlCl3、CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液,用石墨作電極電解,并收集兩電極所產(chǎn)生的氣體,一段時間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同。則下列描述正確的是()(導學號 58870132)A陽極得到的氣體中有O2且為0.35 molB鋁元素僅以Al(OH)3的形式存在C陰極質(zhì)量增加3.2 gD電路中共轉(zhuǎn)移0.9 mol電子解析:用惰性電極電解,陰極:Cu22e=Cu,2H2e=H2;陽極:2Cl2e=Cl2,4OH4e=2H2OO2;根據(jù)各離子的放電順序可知,該電解過程可分為以下幾個階段:(1)階段一:電解0.1 mol CuCl2,轉(zhuǎn)移0.2 mol e,陰極增重質(zhì)量為銅的質(zhì)量,為6.4 g;陽極產(chǎn)生0.1 mol Cl2;故C項錯誤;(2)階段二:電解0.2 mol HCl,轉(zhuǎn)移0.2 mol e,陽極又產(chǎn)生0.1 mol Cl2,陰極產(chǎn)生0.1 mol H2;(3)階段三:電解0.1 mol HCl,轉(zhuǎn)移0.1 mol e,此階段H來源于水,Cl完全電解,陽極又產(chǎn)生0.05 mol Cl2,陰極又產(chǎn)生0.05 mol H2;此時由于溶液pH增大,部分Al3以Al(OH)3的形式沉淀,故B項錯誤;綜上分析可知,當轉(zhuǎn)移0.5 mol e時,陽極共產(chǎn)生0.25 mol Cl2,陰極產(chǎn)生0.15 mol H2,如果使兩極最終所得氣體的體積相等,還需要繼續(xù)電解水。假設還需電解x mol H2O,則陽極產(chǎn)生0.5x mol O2,陰極產(chǎn)生x mol H2。此時陽極氣體為0.25 mol0.5x mol,陰極氣體為0.15 molx mol,由二者相等得x0.2,由此可得再電解0.2 mol H2O,還需轉(zhuǎn)移電子0.4 mol,所以該過程中共轉(zhuǎn)移0.9 mol e,D項正確;陽極共產(chǎn)生0.25 mol Cl2,0.1 mol O2,A項錯誤。答案:D8(2016陜西師大附中模擬) 25 時,用兩個質(zhì)量相同的銅棒作電極,電解500 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液,電解過程中,電解液的pH變化如表所示(假定溶液溫度保持不變)。電解2 h后,取出電極,對電極進行干燥,并稱量,測得兩電極的質(zhì)量差為9.6 g。已知,25 時0.1 mol/L CuSO4溶液的pH為4.17。(導學號 58870133)時間/h0.511.52pH1.32.43.03.0(1)實驗剛開始階段電解池陰極所發(fā)生反應的電極反應式為_。(2)電解進行到1.5 h后,電解質(zhì)溶液的pH不再發(fā)生變化的原因是_;用離子反應方程式表示0.1 mol/L CuSO4溶液的pH為4.17的原因_。(3)電解進行的2 h中,轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)的量_0.15 mol(填“”)。(4)若欲使所得電解質(zhì)溶液復原到500 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液,應對溶液進行怎樣處理?_。解析:根據(jù)題意及表中數(shù)據(jù)可知,電解剛開始階段,陽極反應式是:Cu2e=Cu2,陰極反應式為:2H2e=H2;隨著電解的繼續(xù),溶液中Cu2的濃度增大,此時陽極反應不變,而H已被電解完,陰極反應則變成Cu22e=Cu;若電解過程中只有電鍍銅的過程,陽極溶解的銅與陰極生成的銅質(zhì)量相同,溶液的組成保持不變,則陽極銅的減少為9.6/2 g4.8 g,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.15 mol,而實際上先有H2產(chǎn)生,后有電鍍銅的過程,故實際轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量大于0.15 mol;要使溶液復原則需要通入H2S,H2SCuSO4=CuSH2SO4。答案:(1)2H2e=H2(2)電解持續(xù)進行,H電解完后,電解過程發(fā)生轉(zhuǎn)變,陽極反應式為:Cu2e=Cu2,陰極反應式為:Cu22e=Cu,電解質(zhì)溶液的組成、濃度不再發(fā)生變化,溶液的pH也不再發(fā)生變化 Cu22H2O Cu(OH)22H(3)(4)向溶液中通入約0.05 mol H2S9(2015重慶卷,改編)我國古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術價值和歷史價值,但出土的青銅器因受到環(huán)境腐蝕,故對其進行修復和防護具有重要意義。(導學號 58870134)(1)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位,Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復分解反應,該化學方程式為_。(2)下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖。腐蝕過程中,負極是_(填圖中字母“a”“b”或“c”);環(huán)境中的Cl擴散到孔口,并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl,其離子方程式為_;若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,則理論上耗氧體積為_L(標準狀況)。解析:(1)復分解反應為相互交換成分的反應,因此該反應的化學方程式為:Ag2O2CuCl=2AgClCu2O。(2)負極發(fā)生失電子的反應,銅作負極失電子,因此負極為c。負極反應:Cu2e=Cu2,正極反應:O22H2O4e=4OH。正極反應產(chǎn)物為OH,負極反應產(chǎn)物為Cu2,兩者與Cl反應生成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(標準狀況)。答案:(1)Ag2O2CuCl=2AgClCu2O(2)c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.44810(2016吉林模擬)化學電池的研究一直是化學工作者研究的熱點之一。(導學號 58870135).美國科學家S魯賓成功開發(fā)鋅汞紐扣式電池,以鋅和氧化汞為電極材料,氫氧化鉀溶液為電解液的原電池,有效地解決電池使用壽命短,易發(fā)生漏液等問題。電池總反應為:ZnHgO=ZnOHg。(1)該電池的正極反應式為_。(2)含汞電池生產(chǎn)企業(yè)的污水中會含有一定量的2價的汞離子,通常采用處理成本較低的硫化物沉淀法,即向污水中投入一定量的硫化鈉,反應的離子方程式為_。(3)該方法的缺點是產(chǎn)物的顆粒比較小,大部分懸浮于污水中,通常采用投入一定量的明礬晶體進行后續(xù)處理,請解釋其原因_。.鋰離子電池由于輕便、能量大等優(yōu)點,成為當今社會最為常見的電池。其中的重要材料磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)通常按照下列流程進行生產(chǎn):請回答下列問題:(4)生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是_。氣體X的化學式為_。(5)請寫出一定條件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化學方程式_,當生成1mol磷酸亞鐵鋰時,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_。(6)生成LiFePO4的過程可能產(chǎn)生一種雜質(zhì)對電池有致命的影響,則該雜質(zhì)可能為_。解析:.(1)正極發(fā)生還原反應,HgO獲得電子生成Hg,堿性條件下還生成氫氧根離子,該電池的正極反應式為:HgOH2O2e=Hg2OH;(2)硫離子與汞離子反應生成HgS沉淀,反應離子方程式為:Hg2S2=HgS;(3)鋁離子水解得到的氫氧化鋁膠體具有吸附性,吸附HgS顆粒,加快HgS微粒的沉降。.(4)生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是:使反應物充分混合,提高反應速率,銨根離子與氫氧根離子反應生成氨氣,即X為NH3;(5)流程圖中LiH2PO4與Fe2O3、C反應生成LiFePO4,F(xiàn)e元素被還原,C元素被氧化生成CO,還有水生成,反應方程式為:2LiH2PO4Fe2O3C=2LiFePO4CO2H2O,當生成1 mol磷酸亞鐵鋰時,轉(zhuǎn)移的電子為1 mol,即轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為6.021023;(6)碳可能將氧化鐵中Fe元素還原為Fe單質(zhì),對電池有致命的影響。答案:.(1)HgOH2O2e=Hg2OH;(2)Hg2S2=HgS;(3)鋁離子水解得到的氫氧化鋁膠體具有吸附性,吸附HgS顆粒,加快HgS的沉降;.(4)使反應物充分混合,提高反應速率NH3(5)2LiH2PO4Fe2O3C=2LiFePO4CO2H2O6.021023(6)Fe11(2016聊城模擬)已知鉛蓄電池的工作原理為:PbPbO22H2SO42PbSO42H2O,現(xiàn)用如圖裝置進行電解(電解液足量),測得當鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時鐵電極的質(zhì)量減少11.2 g。請回答下列問題。(1)A是鉛蓄電池的_極,鉛蓄電池正極反應式為_,放電過程中電解液的密度_(填“減小”“增大”或“不變”)。(2)Ag電極的電極反應式是_,該電極的電極產(chǎn)物共_g。(3)Cu電極的電極反應式是_,CuSO4溶液的濃度_(填“減小”“增大”或“不變”)(4)如圖表示電解進行過程中某個量(縱坐標x)隨時間的變化曲線,則x表示_。a各U形管中產(chǎn)生的氣體的體積b各U形管中陽極質(zhì)量的減少量c各U形管中陰極質(zhì)量的增加量解析:根據(jù)在電解過程中鐵電極質(zhì)量的減少可判斷A是電源的負極,B是電源的正極,電解時Ag極作陰極,電極反應式為2H2e=H2,F(xiàn)e作陽極,電極反應式為Fe2e=Fe2,左側(cè)U形管中總反應式為Fe2H=Fe2H2。右側(cè)U形管相當于電鍍裝置,Zn電極作陰極,電極反應式為Cu22e=Cu,銅電極作陽極,電極反應式為Cu2e=Cu2,電鍍過程中CuSO4溶液的濃度保持不變,根據(jù)上述分析可得答案。答案:(1)負PbO24HSO2e=PbSO42H2O減小(2)2H2e=H20.4(3)Cu2e=Cu2不變(4)b- 配套講稿:
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