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1、提升训练 1111 电化学原理及其应用 1 1.(2018温州统考)用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗 KOH溶液,其工作原理如图所 示。 下列有关说法错误的是( ) A.阳极反应式为 4OH-4e- 2H2O+O2 B.通电后阴极区溶液 pH 会增大 C.K+通过交换膜从阴极区移向阳极区 D.纯净的 KOH 溶液从 b 口导出 2 2.(2018镇海中学检测)为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置,下列有关说法中 错误的是( ) A.正极的电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH- B.将石墨电极改成 Mg 电极,难以观察到铁锈生成 C.若向自来水中加入少量 NaCl(s),可
2、较快地看到铁锈 D.断开连接石墨和铁的导线,铁便不会生锈 3 3.下列有关电化学装置完全正确的是( ) A B 铜的精炼 铁上镀银 C D 防止 Fe被腐蚀 构成铜锌原电池 1 4 4.(2018严州中学模拟)高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4) 不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟实验装 置,下列说法不正确的是( ) A.该电池放电时正极的电极反应式为 FeO 2 - +4H 2O+3e - Fe(OH)3+5OH- 4 B.若维持电流强度为 1 A,电池工作 10 min,理论上消耗 0.2 g Zn(已知 F=96 5
3、00 C mol-1) C.盐桥中盛有饱和 KCl 溶液,此盐桥中氯离子向右池移动 D.若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向右移动 5 5.下列各组中,每种电解质溶液在惰性电极条件下电解时只生成氢气和氧气的是( ) A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B.NaOH、CuSO4、H2SO4 C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2 6 6.(2018普陀中学检测)用 NaOH溶液吸收烟气中的 SO2,将所得的 Na2SO3溶液进行电解,可循 环再生 NaOH,同时得到 H2SO4,其原理如图所示(电极材料为石墨),下列说法不正确的是( ) A.图中
4、a 极要连接电源的负极 B.C口流出的物质是硫酸 C.SO 2 - 放电的电极反应式为 S 2 - -2e-+H 2O S 2 - +2H+ 3 O 3 O 4 D.B口附近溶液的碱性减弱 7 7.(2018浙江十校联考)“最近一家瑞典公司发明了一种新型充电器 PowerTrekk”,仅仅需要 一勺水,它便可以产生维持 10小时手机使用的电量。其反应原理为 Na4Si+5H2O 2NaOH+Na2SiO3+4H2,则下列说法正确的是( ) A.该电池可用晶体硅作电极材料 B.Na4Si 在电池的负极发生还原反应,生成 Na2SiO3 C.电池正极发生的反应为 2H2O+2e- H2+2OH-
5、D.当电池转移 0.2 mol 电子时,可生成标准状况下 1.12 L H2 8 8.一种用于驱动潜艇的液氨液氧燃料电池的工作原理示意如图,下列有关该电池说法正确的 是( ) 2 A.该电池工作时,每消耗 22.4 L NH3转移 3 mol电子 B.电子由电极 A 经外电路流向电极 B C.电池工作时,OH-向电极 B 移动 D.电极 B 上发生的电极反应为:O2+ 4H+ 4e- 2H2O 9 9.(2018衢州检测)某手机电池采用了石墨烯电池,可充电 5 分钟,通话 2 小时。一种石墨烯 锂硫电池(2Li+S8 Li2S8)工作原理示意图如图所示。已知参与电极反应的单位质量的电极 材料放
6、出电能的大小称为该电池的比能量。下列有关该电池说法不正确的是( ) 石墨烯锂硫电池示意图 A.金属锂是碱金属中比能量最高的电极材料 B.A电极为该电源的负极,发生氧化反应 C.B电极的电极反应式:2Li+S8+2e- Li2S8 D.电子从 A 电极经过外电路流向 B 电极,再经过电解质流回 A 电极 1010.某小组同学用如图所示装置研究电化学原理。下列关于该原电池的说法不正确的是( ) A.原电池的总反应为 Fe+Cu2+ Fe2+Cu B.盐桥中是 KNO3溶液,则盐桥中 NO - 移向乙烧杯 3 C.其他条件不变,若将 CuCl2溶液换为 NH4Cl溶液,石墨电极反应式为 2H+2e-
7、 H2 D.反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差 12 g,导线中通过 0.2 mol电子 1111.500 mL KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液中 c(NO - )为 6.0 molL-1,用石墨电极电解此溶液, 3 当通电一段时间后,两极均收到 22.4 L 气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为 500 mL,下 列说法正确的是( ) A.原混合溶液中 c(K+)为 4 molL-1 B.电解后加入 1 mol Cu(OH)2可使溶液复原 C.电解后溶液中 c(H+)为 8 molL-1 3 D.原溶液中 c(Cu2+)为 1 molL-1 1212.CH4可用于设
8、计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如图所示:原电池工作过程中 OH-的作用 是 ;负极电极反应式为 。 若电路中转移电子数为 0.8NA,左侧溶液 pH (“”“”“”填 增大减小 或 不变 )(忽略 溶液体积的变化),右侧的 OH-物质的量变化量为 。 1313.钢铁的电化学腐蚀原理,在酸性环境中发生析氢腐蚀,在中性或碱性环境中发生吸氧腐 蚀。 (1)写出图中石墨电极的电极反应式: 。 (2)将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在图中虚线框内所示位置作出修 改,并用箭头标出导线中电子移动方向。 .电化学原理在化学工业中有广泛的应用,请根据如图回答问题。 (1)装置 A 中的 Y
9、 电极为 极,X 电极的电极反应式为 ,工作一 段时间后,电解质溶液的 pH将 (“”“”“”填 增大减小 或 不变 )。 (2)若装置 B 中 a 为石墨电极、b 为铁电极,W为饱和食盐水(滴有几滴酚酞溶液),则铁电极的 电极反应式为 。 电解一段时间后若要恢复原溶液的成分和浓度,应该采用 的办法。 (3)若利用装置 B 进行铜的精炼,则 a 电极的材料为 ,工作一段时间后装置 B 电解液中 c(Cu2+)将 (“”“”“”填 增大减小 或 不变 )。 (4)若装置 B 中 a 为 Ag棒,b为铜棒,W为 AgNO3溶液,工作一段时间后发现铜棒增重 2.16 g,则 流经电路的电子的物质的量
10、为 。 参考答案 4 提升训练 1111 电化学原理及其应用 1 1.C A 项,阳极 OH-放电,正确;B 项,阴极电极反应式为 2H+2e- H2,故 c(OH-)增大,pH 增大,正确;C 项,电解时阳离子移向阴极,错误;D 项,阳极区的 K+透过阳离子交换膜移向阴极区, 与阴极区的 OH-结合成 KOH,正确。 2 2.D A 项,吸氧腐蚀的正极反应式为 O2+4e-+2H2O 4OH-,正确;B项,若把石墨电极改为 Mg电极,此时 Mg作负极,铁不会失电子,不会有铁锈生成,正确;C 项,若向自来水中加入少量 NaCl(s),溶液中离子浓度增大,腐蚀变快,正确;D项,若断开连接石墨和铁
11、的导线,因铁中含有 杂质,仍会发生腐蚀,错误。 3 3.C A 项,电解精炼铜时,应该用粗铜作阳极,纯铜作阴极,错误;B 项,铁上镀银时,应该用 银作阳极,铁作阴极,错误;C项,该项是外加电流的阴极保护法,正确;D项,铜锌原电池中,锌应 插入 ZnSO4溶液中,铜应插入 CuSO4溶液中,错误。 4 4.D A 项,根据电池装置,Zn作负极,C 为正极,高铁酸钾的氧化性很强,正极上高铁酸钾 发生还原反应生成 Fe(OH)3,正极电极反应式为 FeO 2 - +4H 2O+3e - Fe(OH)3+5OH-,正确;B 项, 4 1 A 600 s 若维持电流强度为 1 A,电池工作 10 min
12、,通过电子为 ,则理论上消耗 Zn的质 -1 96 500 C m ol 1 A 600 s 1 量为 -1 65 g mol -10.2 g,正确;C项,盐桥中阴离子向负极移动,盐桥 2 96 500 C m ol 起的作用是使两个半电池连成一个通路,使两溶液保持电中性,起到平衡电荷、构成闭合回路 的作用,放电时盐桥中氯离子向右池移动,正确;D项,用某种高分子材料制成阳离子交换膜代 替盐桥,则钾离子向左移动,错误。 5 5.C 电解 HCl 溶液生成氢气和氯气,电解 CuCl2溶液生成 Cu 和氯气,电解 Ba(OH)2溶液生 成氢气和氧气,故 A 不选;电解 NaOH 溶液生成氢气和氧气,
13、电解 CuSO4溶液生成 Cu、氧气、硫 酸,电解 H2SO4溶液生成氢气和氧气,故 B 不选;电解 NaOH 溶液、H2SO4溶液、Ba(OH)2溶液,均 只生成氢气和氧气,故 C 选;电解 NaBr 溶液生成溴、氢气、NaOH,电解 H2SO4溶液生成氢气和氧 气,电解 Ba(OH)2溶液生成氢气和氧气,故 D 不选。 6 6.D 根据 Na+、SO 2 - 的移向判断阴、阳极。Na+移向阴极区,a极应接电源负极,b极应 3 接电源正极,其电极反应式分别为 阳极:SO 2 - -2e-+H 2O S 2 - +2H+ 3 O 4 阴极:2H2O+2e- H2+2OH- 所以从 C 口流出的
14、是 H2SO4,在阴极区由于水中的 H+放电,破坏水的电离平衡,c(H+)减 小,c(OH-)增大,生成 NaOH,碱性增强,从 B 口流出的是浓度较大的 NaOH溶液。 7 7.C 该电池工作时生成氢氧化钠溶液,而硅可以与氢氧化钠反应,所以不能用晶体硅作电 极材料,A不正确;Na4Si在电池的负极发生氧化反应,B不正确;电池正极的电极反应式为 2H2O+2e- H2+2OH-,C正确;当电池转移 0.2 mol电子时,可生成标准状况下 2.24 L H2,D不 正确。 8 8.B 温度、压强未知,无法计算 22.4 L NH3的物质的量,A 错误;该电池中通入氧气的电 极 B 为正极,电极
15、A 为负极,电子由电极 A 经外电路流向电极 B,B 正确;电池工作时,OH-向负极 5 移动,C错误;该电池电解质溶液显碱性,电极 B 上发生的电极反应为 O2+ 2H2O+ 4e- 4OH-,D 错误。 9 9.D 石墨烯锂硫电池的电极总反应式为 2Li+S8 Li2S8,Li 失电子发生氧化反应,Li是 负极材料。A 项,金属锂的摩尔质量小,单位质量的 Li放出电能明显比其他碱金属大,正确;B 项,电池内部阳离子向正极移动,则 A 电极为该电源的负极,发生氧化反应,正确;C项,B为电源 的正极,发生的电极反应式为 2Li+S8+2e- Li2S8,正确;D 项,原电池的外电路中有电子转移
16、, 而电池的内部只有阴、阳离子的移动,没有电子的移动,错误。 1010.B A 项,根据图示可知,在该原电池中,负极是 Fe,电极反应式为 Fe-2e- Fe2+,石墨 为正极,正极上的电极反应式为 Cu2+2e- Cu,正、负极电极反应式相加得 Fe+Cu2+ Fe2+Cu, 正确;B项,盐桥中是 KNO3溶液,则根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原则,盐桥中 N O - 移向正电荷较多的甲烧杯,错误;C 项,其他条件不变,若将 CuCl2溶液换为 NH4Cl溶液, 由3 于溶液中阳离子获得电子的能力:H+NH + ,石墨电极上的正极反应式为 2H+2e- H2,正 4 确;D项,反应
17、前,电极质量相等,由于阳极发生反应 Fe-2e- Fe2+,每转移 2 mol电子,负极减 少质量 56 g,在正极发生反应 Cu2+2e- Cu,质量增加 64 g,两个电极质量相差 120 g,则电解 一段时间后,两电极质量相差 12 g,则导线中通过电子的物质的量为(12120)2 mol=0.2 mol,正确。 1111.B 电解 KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液,阳极上的电极反应式:4OH-4e 2H2O+O2,当 产生 22.4 L 即 1 mol(标准状况)氧气时,转移电子 4 mol,阴极上先发生电极反应:Cu2+2e- Cu,然后是:2H+2e- H2,在阴极上生成 1
18、 mol 氢气时,转移电子是 2 mol,所以铜离子共得 到 2 mol 电子,所以铜离子的物质的量为 1 mol,c(Cu2+)=2 molL-1。根据 c(Cu2+)=2 molL- 1,可知 Cu(NO 3)2的浓度是 2 molL -1,其中的 c(NO - )=4.0 molL-1,又因原混合溶液中 c(N 3 O - )=6.0 molL-1,所以原混合溶液中硝酸钾的浓度是 2 molL-1,所以 c(K+)为 2 molL- 3 1,A 错误;根据出来什么补什么的原则,电解产物是 1 mol Cu、1 mol O 2和 1 mol H2,相当于 1 mol Cu(OH)2的组成,
19、电解后加入 1 mol Cu(OH)2可使溶液复原,B正确;阳极上的电极反应 式:4OH-4e- 2H2O+O2,当产生 22.4 L 即 1 mol(标准状况)氧气时,转移电子 4 mol,消耗氢 氧根离子 4 mol,阴极上发生了电极反应 2H+2e- H2,在阴极上生成 1 mol 氢气时,转移电 2m ol 子 2 mol,消耗氢离子 2 mol,所以电解后溶液中,如果忽略体积变化,则 c(H+)= =4 0.5 L molL-1,C 错误;结合分析可知原溶液里 c(Cu2+)=2 molL-1,D 错误。 1212.答案: 参与电极反应,定向移动形成电流 CH4-8e-+10OH-
20、CO 2 - +7H 2O 不变 0.2 3 mol 解析: 甲烷失去电子转化为 CO2,CO2结合氢氧根生成碳酸根,则氢氧根的作用是参与电极 反应,定向移动形成电流;负极通入甲烷,电极反应式为 CH4-8e-+10OH- CO 2 - +7H 2O。若电路 3 中转移电子数为 0.8NA,正极消耗氧气 0.2 mol,生成氢氧根 0.8 mol,由于生成的氢氧根向负极 移动,所以左侧溶液 pH不变。根据负极电极反应式可知右侧甲烷消耗 1 mol 氢氧根,所以右侧 的 OH-物质的量变化量为 1 mol-0.8 mol=0.2 mol。 1313.答案: .(1)O2+2H2O+4e- 4OH
21、- (2) 6 .(1)正 H2+2OH-2e- 2H2O 减小 (2)2H+2e- H2 通入适量 HCl (3)粗铜 减小 (4)0.02 mol 解析: .(1)电解质溶液为 NaCl 溶液,呈中性,钢铁发生吸氧腐蚀。负极上铁失电子发生 氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-。 (2)Fe作电解池的阴极可被保护,所以给该装置加外接电源,应使负极与铁相连,电子从电 源的负极流向铁,其图为 。 .(1)装置 A 为氢氧燃料电池,燃料在负极发生氧化反应:H2+2OH-2e- 2H2O;因反应消 耗 OH-且生成水,导致电解质溶液 pH减小。(2)
22、根据图知,Y 是正极,b 是阴极,电解饱和食盐水 时,阴极上氢离子放电生成氢气:2H+2e- H2,因为电解过程中放出氢气和氯气,所以要恢复 原溶液的成分和浓度,应通入适量的 HCl。 (3)电解法精炼铜时,粗铜为阳极,精铜为阴极,所以阳极材料是粗铜;阳极上失电子变成离 子进入溶液,因作阳极的粗铜中的铜和比铜活泼的金属都失去电子进入溶液,阴极溶液中 Cu2+ 得到电子沉积在阴极上,所以,电解一段时间后,溶液中铜离子浓度减小。(4)构成的装置为电 2.16 g 镀装置,铜棒增重 2.16 g,为析出 Ag的质量,则 n(Ag)= =0.02 mol,故流经电路的 -1 108 gm ol 电子的物质的量为 0.02 mol。 7