2021年高考化学三轮冲刺《电化学基础》练习二（含答案）

这是一份2021年高考化学三轮冲刺《电化学基础》练习二（含答案），共10页。

如图所示是一个水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( )
A．a为电池的正极
B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi
C．放电时，a极锂的化合价发生变化
D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移
支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（ ）
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
下列说法错误的是（ ）
A．在海轮的外壳上连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极保护法
B．原电池的负极和电解池的阳极均发生失电子的氧化反应
C．催化剂不能降低反应活化能，但能增大活化分子的百分数，从而增大反应速率
D．铜锌原电池连接电流计，根据电流计中指针偏转方向比较铜锌金属活动性
工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性质的不锈钢，在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，则下列叙述正确的是( )
A．图1为原电池装置，Cu电极上产生的是O2
B．图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
C．由实验现象可知：金属活动性Cu>Cr
D．两个装置中，电子均由Cr电极流向Cu电极
研究人员研发了一种“水电池”，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。在海水中，电池的总反应可表示为：5MnO2+2Ag+ 2NaCl==Na2Mn5O10+ 2AgCl，下列“水电池”在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）
A．正极反应式：Ag+Cl－+e－=AgCl
B．每生成1 ml Na2Mn5O10转移4ml电子
C．Na+不断向“水电池”的负极移动
D．AgCl是氧化产物
按如图所示进行实验，下列说法不正确的是( )
A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生
B．装置甲、乙中的能量变化均为化学能转化为电能
C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转
D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋
常见的一种锂离子电池的工作原理为：LiCO2+6C=Li(1-x)CO2+LixC6，下列说法正确的是（ ）
A．充电时，A极发生氧化反应
B．充电时，Li+穿过隔离膜向B极移动
C．当B极失去xml电子时，消耗6mlC
D．放电时负极反应为LiCO2－xe-==Li(1-x)CO2+xLi+
纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制阳极电解液中OH-的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示,总反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列说法不正确的是( )
A.钛(Ti)电极表面发生氧化反应
B.阳极附近溶液的pH逐渐减小
C.离子交换膜宜采用阴离子交换膜
D.阳极表面总反应式是2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O
某溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NOeq \\al(－,3)，且浓度均为0.1 ml/L，用石墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是( )
A．Cl2 B．Al C．Cu D．H2
科学家最新开发的一种新原理二次电池的能量密度是现行锂电池的7倍,该电池结构如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.电池放电时,Li+向负极移动
B.电池放电时,正极的电极反应式为2Li++Li2O2+2e-2Li2O
C.电池充电时,Li电极应与外电源的正极相连
D.电池系统内进入二氧化碳和水对电池性能不会产生影响
生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3，可用电解法净化。其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．a极为电源负极，b极为电源正极
B．装置工作时电子由b极流出，经导线、电解槽流入a极
C．Ⅰ室能得到副产品浓硝酸Ⅲ室能得到副产品浓氨水
D．阴极的电极反应式为
高能锂离子电池总反应式为2Li+FeS=Fe+Li2S，LiPF6·SO(CH3)2为电解质，用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．LiPF6·SO(CH3)2可用Li2SO4水溶液代替
B．当转移1ml e－时，b室离子数增加NA个
C．该电池充电时阳极反应式为Fe+Li2S－2e－=FeS+2Li+
D．若去除图阴离子膜，则电解反应总方程式发生改变
如图所示3套实验装置,分别回答下列问题。
(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后,向插入铁钉的玻璃筒内滴入K3[Fe(CN)6]溶液,即可观察到铁钉附近的溶液出现蓝色沉淀,表明铁被 (填“氧化”或“还原”);向插入石墨电极的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到石墨电极附近的溶液变红,该电极反应式为 。
(2)装置2中的石墨作 (填“正”或“负”)极,该装置发生的总反应的离子方程式为 。
(3)装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 ml·L-1的氯化钠溶液,乙烧杯盛放100 mL 0.5 ml·L-1的
硫酸铜溶液。反应一段时间后,停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞溶液,观察到石墨电极附近溶液首先变红。
①电源的M端为 极;甲烧杯中铁极的电极反应式为 。
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 。
③停止通电后,取出Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增重0.64 g,甲烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为 mL。
CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式：________。
电池的正极反应式：6O2+6e−6O2− 6CO2+6O2−3C2O42−
反应过程中O2的作用是________。
该电池的总反应式：________。
某课外活动小组的同学在学习了电化学相关知识后，用如图装置进行实验，请回答下列问题：
(1)实验一：将开关K与a连接，则乙为________极，
电极反应式为____________________________________________________。
(2)实验一结束后，该研究小组的同学决定在乙电极表面上镀下列金属中的一种以防止铁被腐蚀，正确的选择是________(填字母编号)。
A．Cu B．Zn C．Sn D．Ag
(3)实验二：开关K与b连接，则乙________极，
总反应的离子方程式为____________________________________________。
(4)对于实验二，下列说法正确的是________(填字母编号)。
A．溶液中Na＋向甲极移动
B．从甲极处逸出的气体能使湿润的淀粉－KI试纸变蓝
C．反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
D．反应在结束后，甲电极和乙电极上收集到的气体体积一定相等
(5)该研究小组的同学在进行实验二结束的溶液中滴加酚酞溶液，发现________(填“甲”或“乙”)极附近变红。若标准状况下乙电极产生22.4 mL气体，转移电子的物质的量为________ ml；若剩余溶液体积为200 mL，则该溶液的pH为________。
某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题:
（1）若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式________。向B极附近滴加铁氰化钾溶液现象是_____________发生反应的离子方程式___________
（2）若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应为_____________________，总反应的离子方程式为_____________。习惯上把该工业生产称为________
（3）有关上述实验，下列说法正确的是_______。
A．溶液中Na＋向A极移动
B．从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C．反应很短一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
D．若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 ml电子
（4）该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应为_______________。 此时通过阴离子交换膜的离子数______(填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钾溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或 “D”)________导出。
③电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因____________________________。
\s 0 答案详解
答案为：C；
解析：由图可知，b极(Li电极)为负极，a极为正极，放电时，Li＋从负极(b)向正极(a)迁移，A、D正确；
该电池放电时，负极：xLi－xe－===xLi＋，正极：Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，a极Mn元素的化合价发生变化，C错误；
由放电反应可得充电时的反应，B正确。
答案为：C；
解析：本题使用的是外加电流的阴极保护法，钢管柱与电源的负极相连，被保护。
A．外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管柱，A正确；
B．通电后，被保护的钢管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，因此外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；
C．高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，C错误；
D．通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。答案选C。
答案为：C；
解析：A项：海轮为钢铁制造，其外壳上连接锌块后在海水中构成了原电池。锌作原电池负极（阳极），失去的电子转移到钢铁（阴极）上，使海轮得到保护。A项正确；
B项：原电池的负极、电解池的阳极均失电子，发生氧化反应。原电池的正极、电解池的阴极均得电子，发生还原反应。B项正确；
C项：催化剂能增大反应速率，因其降低反应活化能，增大活化分子的百分数，C项错误；
D项：铜锌原电池连接电流计后，根据电流计指针偏转方向，可判断电路中电子流方向，从而比较铜锌金属活动性，D项正确。本题选C。
答案为：B；
解析：图1为原电池装置，铜为正极，氢离子得电子生成氢气；图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明铜为负极，铬电极为正极，负极发生Cu－2e－===Cu2＋；由图1根据原电池原理知金属铬的活动性比铜强；图1中，电子由Cr经导线流向Cu，图2中电子由Cu极经导线流向Cr。
答案为：D；
解析：该电池的正极反应：5MnO2+2e-= Mn5O102-，负极反应：Ag+Cl－+e－=AgCl。
A项，正极反应式应为5MnO2+2e-= Mn5O102-，故A项错误；
B项，由正极反应式可知，1 ml Na2Mn5O10转移2ml电子，故B项错误；
C项，钠离子要与Mn5O102-结合，因此钠离子应该向正极移动，故C项错误；
D项，负极反应：Ag+Cl－+e－=AgCl，Ag失电子，被氧化，则AgCl是氧化产物，故D项正确。综上所述，本题正确答案为D。
答案为：B；
解析：甲中发生的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，锌片表面产生气泡；乙中铜、锌接触放入稀硫酸中形成原电池，Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片表面产生气泡，A正确。
乙中化学能转化为电能，但甲中未形成原电池，无化学能与电能的转化，B错误。
乙中锌、铜之间用导线连接电流计，形成原电池，Zn作负极，Cu作正极，导线中有电流产生，电流计指针发生偏转，C正确。
乙中Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，D正确。
答案为：C；
解析：A. 充电时该装置为电解池，根据电子流向知，B为电解池阳极，阳极上得电子发生氧化反应，故A错误；
B. 充电时该装置为电解池，阳离子Li+向阴极A移动，故B错误；
C. 当B极失去xml电子时，该装置为电解池，A为电解池阴极，电极反应式为6C+xe-+xLi+= LixC6，所以当B极失去xml电子时，电池消耗6ml C，故C正确；
D. 放电时该装置为原电池，根据电子流向知，A为原电池负极，负极上电极反应式为：LixC6−xe−=xLi++6C，故D错误；本题选C。
答案为：A；
解析：钛(Ti)电极为阴极,氢离子得电子,发生还原反应,A项错误;阳极附近溶液的氢氧根离子参加电极反应,pH逐渐减小,B项正确;离子交换膜宜采用阴离子交换膜,氢氧根离子能从阴极区移动到阳极区,C项正确;阳极电极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O,D项正确。
答案为：B；
解析：阴极上Al3＋、Fe2＋的放电能力弱于H＋，而Cu2＋的放电能力比水电离出的H＋的放电能力强，阳极上Cl－放电能力强于OH－。
答案为：B；
解析：原电池中Li+向正极移动,A项错误;正极得电子,故电极反应式为2Li++Li2O2+2e-2Li2O,B项正确;Li是活泼金属,放电时作负极,充电时作阴极,接外电源的负极,C项错误;CO2或H2O进入电池后会直接与Li、Li2O2或Li2O反应,故对电池有影响,D项错误。
答案为：C；
解析：根据装置图，I室和Ⅱ室之间为阴离子交换膜，即NO3－从Ⅱ室移向I室，同理NH4＋从Ⅱ室移向Ⅲ室，依据电解原理，a为正极，b为负极；
A、根据上述分析，a为正极，b为负极，故A错误；
B、根据电解原理，电解槽中没有电子通过，只有阴阳离子的通过，故B错误；
C、I室为阳极，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，得到较浓的硝酸，Ⅱ室为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，NH4＋与OH－反应生成NH3·H2O，得到较浓的氨水，故C正确；
D、根据选项C分析，故D错误。
答案为：C；
解析：A. Li是活泼金属可与水反应，故A不正确；
B. 当转移1ml e－时，b室中从a过来1mlNa+，从b过来1mlCl-，离子数应该增加2NA个，故B不正确；
C.该电池充电时阳极反应式是正极反应的逆反应，故C正确；
D.若去除图阴离子膜，则电解反应总方程式不会发生改变，依然是阳极氢氧根离子失电子，阴极镍离子得电子，故D不正确；正确答案：C。
答案为：
(1)氧化 O2+4e-+2H2O4OH-
(2)正 Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+
(3)①正 Fe-2e-Fe2+ ②2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ ③224
解析：
(1)铁发生吸氧腐蚀,铁被氧化生成Fe2+,正极发生还原反应,氧气得到电子被还原生成OH-,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。
(2)铜可被Fe3+氧化,发生反应Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,形成原电池时,铜为负极,发生氧化反应,石墨电极为正极。
(3)由题意知,甲池中石墨电极为阴极,则铁极为阳极,乙池中铜作阴极,石墨电极作阳极。
①铁极为阳极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,则M端为正极;
②乙烧杯中用铜作阴极、石墨电极作阳极来电解硫酸铜溶液,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上铜离子放电析出铜,电解方程式为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+;
③取出Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增重0.64g,则生成Cu的物质的量为=0.01ml,转移电子的物质的量为0.01ml×2=0.02ml,甲烧杯中,阳极铁被氧化,阴极产生氢气,
2H2O+2e-2OH-+H2↑
2ml22.4L
0.02mlV
V==0.224L,即224mL。
答案为：Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+） 催化剂 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3
解析：明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+，方程式为：Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6CO2=Al2(C2O4)3。
答案为：
(1)负 Fe－2e－===Fe2＋；
(2)B
(3)阴 2Cl－＋2H2Oeq \(――→,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑；
(4)B (5)乙 0.002 12；
解析：(1)K与a相连构成原电池，铁作为原电池的负极，失去电子发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋。(2)在Fe上镀的金属必须比铁活泼，所以选择Zn。
(3)K与b相连构成电解池，乙与电源负极相连，所以作为电解池的阴极。
(4)A项，电解池中阳离子向阴极移动，错误；B项，甲极Cl－放电生成Cl2，Cl2可使湿润的淀粉－KI试纸变蓝，正确；C项，两电极生成的是等量的H2和Cl2，应通入HCl，若加入盐酸会引进H2O，使溶液浓度变稀，错误；D项，阴极Cl－放电结束后，OH－放电得到O2，错误。
(5)乙电极是H＋放电，所以该电极处产生了大量的OH－，加入酚酞溶液变红；乙电极反应式为：
2H＋＋2e－===H2↑，n(e－)＝2n(H2)＝2×0.022 4 L÷22.4 L·ml－1＝0.002 ml c(OH－)
＝eq \f(nOH－,V)＝eq \f(ne－,V)＝eq \f(0.002 ml,0.2 L)＝0.01 ml·L－1，所以pH＝12。
答案为：Fe-2e- = Fe2＋ ；出现带有特征蓝色的沉淀；3Fe2++2[Fe（CN）6]3-=Fe3[Fe（CN）6]2
2H＋+2e- = H2↑；2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑；氯碱工业；B；
2H2O－4e- = 4H＋ + O2↑；小于；D；H2O H＋+ OH－，
H＋在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c(OH－)>c(H＋) ；
解析：
（1）开始时开关K与a连接，是原电池，铁为负极，发生氧化反应，失去电子生成Fe2+，Fe2+遇到铁氰化钾溶液出现带有特征蓝色的沉淀，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；出现带有特征蓝色的沉淀；3Fe2++2[Fe（CN）6]3-=Fe3[Fe（CN）6]2 ；
（2）开关K与b连接，装置为电解池，铁与电池的负极相连，为阴极，铁不参与电解反应，氢离子得到电子发生还原反应，生成氢气，电极反应式：2H＋+2e- = H2↑；电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，总反应式为：2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑；电解过程中生成碱和氯气，又称氯碱工业；答案为：2H＋+2e- = H2↑；2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑；氯碱工业；
（3）电解氯化钠溶液时，电极不参与反应，A为阳极，B为阴极。
A.溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，溶液中Na＋向B极移动，A错误；
B.阳极氯离子失电子生成氯气，与碘离子反应生成单质碘，淀粉显蓝色，B正确；
C.电解很短时间，出来的气体为氢气、氯气，加入氯化氢可还原，C错误；
D. B极产生标准状况下2.24L氢气，2H++2e-=H2↑，由于溶液中无法转移电子，D错误；答案为B
(4) ①电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾，则用惰性电极电解，溶液中的OH-在阳极失电子产生O2：4OH--4e-=2H2O+O2↑，所以在B口放出O2，从A口导出H2SO4。因SO42-所带电荷数大于K+所带电荷数，SO42-通过阴离子交换膜，K+通过阳离子交换膜，所以通过阳离子交换膜的离子数大于通过阴离子交换膜的离子数。答案为：2H2O－4e- = 4H＋ + O2↑；小于；
②溶液中的H+在阴极得到电子产生H2：2H++2e-=H2↑，则从C口放出H2，从D口导出KOH溶液。
答案为：D；
③H2O H＋+ OH－，H＋在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c(OH－)>c(H＋)；
答案为： H2O H＋+ OH－，H＋在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c(OH－)>c(H＋)。