2019届高考化学二轮复习电化学作业 练习

一、单项选择题：本题包括7小题，每小题6分，共42分。

1．查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为：CH3CH2OH－2e－―→X＋2H＋。下列说法中正确的是 (　　)

A．电池内部H＋由正极向负极移动

B．另一极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－

C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极

D．电池总反应为：2CH3CH2OH＋O2→2CH3CHO＋2H2O

【答案】：D

2．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是  (　　)

A．电流由O2所在的铂电极流出

B．O2所在的铂电极处发生还原反应

C．该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋

D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量

【答案】：C

【解析】：燃料电池，燃料在负极反应，氧气在正极反应。氧气在正极发生还原反应，电流由正极流向负极，A、B正确；由图可知负极反应物为CH3CH2OH(碳元素的化合价平均显－2)，生成物为CH3COOH(碳元素的化合价平均显0)，由质子交换膜可知溶液呈酸性，负极的电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，C项错误。]

3．用如图装置电解K2SO4溶液，同时制备H2SO4溶液和KOH溶液，Ⅱ中装入K2SO4溶液，下列有关分析正确的是(　　)

A．Ⅰ区生成H2SO4                   B．a是阴离子交换膜

C．Ⅱ区的K＋进入Ⅰ区         D．Ⅲ区溶液的pH会升高

【答案】：C

【解析】：Ⅰ区是阴极区，溶液中的H＋放电，故Ⅰ区生成的是碱，K＋通过阳离子交换膜进入Ⅰ区，故A、B错，C对；Ⅲ区生成H2SO4，溶液pH下降，D错。

4．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Zn，其他电极均为Cu。下列说法错误的是 (　　)

A．电极Ⅰ发生氧化反应

B．相同时间内，电极Ⅱ与电极Ⅳ的质量变化值相同

C．电极Ⅲ的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

D．电流方向：电极Ⅳ→电流计→电极Ⅰ

【答案】：C

【解析】：电极Ⅰ为原电池的负极，发生氧化反应Zn－2e－===Zn2＋，A项正确。电极Ⅱ为原电池的正极，发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu，电极Ⅳ为电解池的阴极，发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu，由电子守恒可知，相同时间内两电极的质量变化值相同，B项正确。电极Ⅲ为电解池的阳极，发生氧化反应Cu－2e－===Cu，C项错误。电流方向与电子流向相反，电流方向应为电极Ⅳ→电流计→电极Ⅰ，D项正确

5．用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解Na2SO4溶液，已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过，其工作原理如图所示(c、d均为惰性电极)。下列有关说法正确的是(　　)

 A．电路中电子流向为a→d→c→b

 B．电极b为负极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－

 C．电解后烧杯中溶液pH增大

 D．理论上b极消耗气体和c极生成气体质量相等

【答案】：D

【解析】：在溶液中没有电子的流动，只有离子的流动，A项错误；通入O2的一极(电极b)为电池的正极，发生还原反应，B项错误；惰性电极电解Na2SO4溶液实质上是电解水，溶液的pH不变，C项错误；c极生成O2，根据得失电子守恒可知D项正确。]

6．一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是 (　　)

A．a电极发生还原反应，作电池的正极

B．b电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O

C．H＋由右室通过质子交换膜进入左室

D．标准状况下，电路中产生6 mol CO2同时产生22.4 L的N2

【答案】：B

【解析】：A项，在该燃料电池中通入燃料的电极为负极，故电极a为负极，电极b为正极，a电极发生氧化反应，错误；B项，b电极为正极，发生还原反应，反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，正确；C项，溶液中H＋由负极移向正极，即由左室通过质子交换膜进入右室，错误；D项，不能确定有机物中碳元素的化合价，则不能计算转移的电子数，也不能通过二氧化碳计算氮气的体积，错误。]

7．如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，下列说法中正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　　　乙

A．乙装置中溶液颜色会变浅

B．铁电极应与Y相连接

C．M电极反应式：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋

D．当N电极消耗0.25 mol气体时，铜电极质量减少16 g

【答案】：C

【解析】：乙装置为电镀装置，电镀液的浓度不变，因此溶液颜色不变，A项错误；电镀时，待镀金属作阴极，与电源负极相连，而N电极上O2转化为H2O，发生还原反应，N电极为正极，B项错误；根据N电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O、铜电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋，由各电极上转移电子数相等，可得关系式：O2～2Cu，则N电极消耗0.25 mol O2时，铜电极质量减少0.25 mol×2×64 g·mol－1＝32 g，D项错误。]

二、非选择题：本题包括4小题，共58分。

8．（每空2分，共14分）(1)燃料电池是一种高效低污染的新型电池。燃料电池所用燃料可以是氢气，也可以是其他燃料，如甲烷、肼等。如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为__________________________________。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)肼分子(H2N—NH2)可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池的负极反应式：______________________________________，

正极反应式：_________________________________________________________，总反应式：

____________________________________________________。

(3)以甲醇(CH3OH)为燃料，空气为氧化剂，以熔融K2CO3为电解质环境的燃料电池，负极反应式为__________________________________________

【解析】：(1)①甲烷失去电子，甲烷在负极通入，因此电池的负极是a电极，该极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。

②由于反应后产生Na2CO3，即电池工作过程中消耗OH－，因此电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小。

(2)肼在负极发生失去电子的氧化反应，该电池负极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===4H2O＋N2↑。

(3)甲醇为燃料在负极发生氧化反应，空气中的O2在正极上发生还原反应，但注意电解质中CO的参与。

 【答案】：(1)①a　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　②减小

 (2)N2H4－4e－＋4OH－===4H2O＋N2↑

 O2＋4e－＋2H2O===4OH－

 N2H4＋O2===N2＋2H2O

 (3)CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O

 O2＋6e－＋3CO2===3CO

9．（16分）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7—和AlCl4—组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。

（1）钢制品应接电源的        极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为                           。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为       。

（2）为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6 mol电子时，所得还原产物的物质的量为           mol。

（3）用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有                  。

    a．KCl      b. KClO3    c. MnO2    d. Mg

    取少量铝热反应所得到的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，       （填“能”或“不能”）说明固体混合物中无Fe2O3，理由是            （用离子方程式说明）。  

   【解析】：（1）钢制品为渡件，电镀时作阴极，连接电源的负极；电镀铝阴极应生成单质铝，所以阴极电极反应式为：4 Al2Cl7—+3e‾=Al+7 AlCl4—；若改用AlCl3水溶液作电解液，H2O电离产生的H+放电生成H2。

（2）用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层的化学方程式为：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑还原产物为H2，与转移电子的对应关系为：H2 ~ 2e‾，n（H2）=1/2n（e‾）=1/2×6mol=3mol。

（3）铝热反应需要用Mg燃烧提供反应条件，KClO3提供O2，所以b、d正确；H2SO4与Fe2O3反应可生成Fe3+，但铝热反应生成的Fe可将Fe3+还原为Fe2+，发生反应：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，加入KSCN，无明显现象。

【答案】：（1）负；4 Al2Cl7—+3e‾=Al+7 AlCl4—；H2

（2）3

（3）b、d；不能；Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+（或只写Fe+2Fe3+-3Fe2+）

10．（每空2分，共14分）某原电池装置如下图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。

(1)当电路中转移a mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少________mol离子。交换膜右侧溶液中c(HCl)________(填“>”“<”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。

(2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2 L氯气(标准状况)参与反应，则必有________mol ________(填离子符号)由交换膜________侧通过交换膜向________侧迁移。交换膜右侧溶液中c(HCl)________(填“>”“<”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。

【解析】：(1)正极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，负极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，隔膜只允许氢离子通过，转移a mol电子，必有a mol Cl－形成沉淀。为了维持电荷平衡，交换膜左侧溶液中必有a mol H＋向交换膜右侧迁移，故交换膜左侧共减少2a mol离子(a mol Cl－＋a mol H＋)。交换膜右侧溶液中氯化氢浓度增大。

(2)n(Cl2)＝0.5 mol，n(Cl－)＝1 mol。正极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，n(e－)＝1 mol，Ag－e－＋Cl－===AgCl，交换膜右侧溶液中增加了1 mol负电荷(或增加了1 mol Cl－)，左侧减少了1 mol负电荷(或减少了1 mol Cl－)。如果质子交换膜换成阴离子交换膜，只允许阴离子(Cl－)通过交换膜，不允许H＋通过。为了维持电荷平衡，必有1 mol Cl－从交换膜右侧溶液中通过交换膜向左侧迁移，氯离子迁移之后，两侧溶液中盐酸浓度保持不变。

 【答案】：(1)2a  　>  　(2)1　  Cl－　 右　 左　 ＝

11．（除标注外，每空2分，共14分）如图所示，E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸。A、B分别为铂片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极，在碱溶液中可视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，将开关K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。

请回答下列问题：

(1)R为________(填“正”或“负”)极。

(2)A附近溶液的现象是_________________________________________，

B附近发生的电极反应式为_____________________________________。

(3)滤纸上的紫色点向________(填“A”或“B”)方向移动。

(4)当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间后，C、D中的气体逐渐减少，C中的电极为________(填“正”或“负”)极，电极反应式为_______________________________________________。

【解析】：电解KOH溶液就是电解水，两极分别产生H2和O2，因为相同条件下产生H2的体积是O2体积的两倍，所以C管中收集到的是H2，D管中收集到的是O2。

(1)H2是在阴极产生的，所以M是阴极，与之相连的R是电源的负极。

(2)B是电解池的阳极，A是电解池的阴极。电解Na2SO4溶液也是电解水，电解时H＋移动到A极，得电子被还原为H2，破坏了A极附近水的电离平衡，导致A极附近的溶液显碱性，使酚酞溶液变红。B极上OH－被氧化生成O2。

(3)KMnO4溶液中，紫红色的MnO向阳极移动。

(4)当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，此时装置变为燃料电池。经过一段时间，C、D中的气体逐渐减少，H2和O2反应生成水，在碱性条件下，C中H2发生氧化反应。

【答案】：(1)负　(2)溶液变红　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　（3分）

(3)B　(4)负　2H2＋4OH－－4e－===4H2O（3分）