2021年高考化学三轮冲刺《电化学基础》练习三（含答案）

这是一份2021年高考化学三轮冲刺《电化学基础》练习三（含答案），共8页。试卷主要包含了448等内容，欢迎下载使用。

人工光合系统装置(如图)可实现以CO2和H2O合成CH4。下列说法不正确的是( )
A．该装置为原电池，且铜为正极
B．电池工作时，H＋向Cu电极移动
C．GaN电极表面的电极反应式为2H2O－4e－===O2＋4H＋
D．反应CO2＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(光照))CH4＋2O2中每消耗1 ml CO2转移4 ml e－
金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外，还有“氧浓差腐蚀”，如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同，在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是( )
A．纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀
B．钢铁吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
C．海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用
D．在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是( )
A．铜电极附近观察到黄绿色气体
B．石墨电极附近溶液呈红色
C．溶液中的Na＋向石墨电极移动
D．铜电极上发生还原反应
下面4种燃料电池的工作原理示意图,其中正极的反应产物为水的是( )
电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理如图所示,其中NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是( )
A.溶液中OH-向电极a移动
B.电极b上发生还原反应
C.负极的电极反应式为2NH3+6OH--6e-N2+6H2O
D.理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为3∶4
在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫“阿那吉纳”号的货轮满载着精选铜矿砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精选铜矿砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是( )
A．精铜矿砂装载过多导致沉船
B．运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力
C．在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀
D．在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作阳极而被氧化腐蚀
一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－）O2
用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是（ ）
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为：
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液，电解一段时间后，下列有关电解质溶液变化的说法正确的是( )
A．电解质溶液的浓度增大，pH减小
B．电解质溶液的浓度增大，pH增大
C．电解质溶液的浓度减小，pH减小
D．电解质溶液的浓度不变，pH不变
研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是( )
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
关于如图两个电化学装置的说法正确的是（ ）
A．饱和食盐水中均有电子流过
B．甲中铁被腐蚀，乙中铁被保护
C．甲中正极反应式为4OH﹣﹣4e-→2H2O+O2↑
D．乙中石墨电极上发生还原反应
新装修的房屋会释放出有毒的甲醛气体。银－Ferrzine法检测甲醛(HCHO)的原理如下(在原电池中完成氧化银与甲醛的反应)。下列说法正确的是（ ）
A．其他条件相同，甲醛浓度越小，所得有色配合物溶液的吸光度越大
B．电池正极的电极反应式为Ag2O+2H++2e-2Ag+H2O
C．30 g HCHO被氧化时，理论上电路中通过2 ml电子
D．理论上，消耗HCHO和消耗Fe3+的物质的量之比为4∶1
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_______________________________________________。
(1)使用石墨电极电解KI溶液，阳极的电极反应式为________________________，
阴极的电极反应式为__________________________，电解方程式为________________________；
用铜电极电解K2SO4溶液，阳极的电极反应式为________________________________，
阴极的电极反应式为____________________________，
电解方程式为__________________________________。
(2)我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。
如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中，负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”)；
②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，
其离子方程式为__________________________________；
③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。
铬是常见的过渡金属之一,研究铬的性质具有重要意义。
(1)在如图装置中,观察到装置甲中铜电极上产生大量的无色气体;而装置乙中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是 。
(2)工业上使用下图装置,采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液,使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,其转化原理为 。
(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。
将含Cr2的废水通入电解槽内,用铁作阳极,在酸性环境中,加入适量的NaCl进行电解,使阳极生成的Fe2+和Cr2发生反应,其离子方程式为 。
阴极上Cr2、H+、Fe3+都可能放电。若Cr2放电,则阴极的电极反应式为
;
若H+放电,则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,已知:常温下,
Cr3+Cr(OH)3Cr,
则阴极区溶液pH的范围为 。
电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
(1)图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择________(填字母序号)。
a．碳棒 b．锌板 c．铜板
用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因：______________________________。
(2)图2中，钢闸门C作________极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应式为________________________，
检测该电极反应产物的方法是______________________________________。
(3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。
①E为该燃料电池的________极(填“正”或“负”)。
F电极上的电极反应式为________________________________________________。
②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，
用化学用语解释其原因：_____________________________________________。
(4)乙醛酸()是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图4所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
①N电极上的电极反应式为_____________________________________。
②若有2 ml H＋通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为________ ml。
\s 0 答案详解
答案为：D；
解析：该装置中，根据电子流向知，GaN是负极、Cu是正极，负极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2，正极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，电解质溶液中阳离子向正极移动，据此分析可知：铜为原电池正极，A正确；
电池工作时，H＋向正极，即铜电极移动，B正确；
负极表面发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2＋4H＋，C正确；
反应CO2＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(光照))CH4＋2O2中每消耗1 ml CO2，生成2 ml O2，转移8 ml e－，D错误。
答案为：D；
解析：纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能构成原电池，所以发生化学腐蚀，A错误；
钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B错误；
铜不如铁活泼，铜、铁在海水中形成原电池，Fe作负极，加快了海轮的腐蚀，C错误；
因氧浓度低的部位是原电池的负极，由图示可知，M处O2浓度高，该处O2得到电子，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。
答案为：D；
解析：根据电解饱和食盐水的装置，如果通电后两极均有气泡产生，则金属铜一定是阴极，该极上的反应为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，石墨为阳极，发生的电极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，故石墨电极附近观察到黄绿色气体，铜电极极附近溶液呈红色，A、B错误，D正确；电解池中，阳离子移向阴极，即移向铜电极，C错误。
答案为：C；
解析：A项,通入空气的电极作正极,正极反应式:O2+4e-2O2-,不符合题意;B项,通入氧气的一极作正极,电解质溶液是碱性溶液,正极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-,不符合题意;C项,通入空气的一极作正极,电解质传递H+,正极反应式:O2+4H++4e-2H2O,符合题意;D项,通入氧气的一极作正极,依据电池内部传递C,正极反应式:O2+2CO2+4e-2C,不符合题意。
答案为：D；
解析：电极a上NH3发生氧化反应生成N2,则电极a为负极,电极b为正极,原电池中,阴离子向负极移动,故A项正确;电极b为正极,正极上发生还原反应,B项正确;负极上NH3失电子生成N2和H2O,电极反应式为2NH3+6OH--6e-N2+6H2O,C项正确;由电池反应4NH3+3O22N2+6H2O可知,理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3,D项错误。
答案为：C；
解析：即使在潮湿的环境中精铜与空气(O2)的反应也很慢，但当它与钢(船体)、水膜(溶解有O2)形成原电池时会加速钢(船体)的腐蚀。
答案为：D；
解析：A．题目叙述为：放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，选项A错误。
B．因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），选项B错误。
C．充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，选项C错误。
D．根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li + (1－)O2 = Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-X = 2Li + (1－)O2，选项D正确。
答案为：C；
解析：A、根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；
B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；
C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e−=H2↑，故C说法错误；
D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。
答案为：A；
解析：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SOeq \\al(2－,4)，溶液呈酸性，常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液实质是电解水，因此NaHSO4溶液的浓度增大，c(H＋)增大，pH减小，故A项正确。
答案为：D；
解析：若d为石墨，则形成原电池，铁片为负极，失电子发生氧化反应，腐蚀加快，A正确；
因电解质溶液为海水，因此若d为石墨，则形成原电池，铁发生吸氧腐蚀，在正极(石墨)上O2得电子发生还原反应生成OH－，B正确；
若d为锌块，则形成原电池时铁作正极被保护，不易被腐蚀，C正确；
若d为锌块，则形成原电池时铁作正极，仍是发生吸氧腐蚀，
即铁片上的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。
答案为：B；
解析：A.甲装置是原电池，金属铁是负极，发生失电子的氧化反应，乙装置是电解池，金属铁是阴极，都会形成闭合回路，但是电子不会经过电解质，则饱和食盐水中不会有电子流过，故A错误；
B.甲装置是原电池，金属铁是负极，被腐蚀，乙装置是电解池，金属铁是阴极，铁被保护，故B正确；
C.甲装置是原电池，发生金属的吸氧腐蚀，正极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH﹣，故C错误；
D.乙装置是电解池，金属铁是阴极，乙中石墨电极是阳极，发生氧化反应，故D错误。答案选B。
答案为：B；
解析：A.吸光度与有色物质的浓度成正比，根据反应式可推出吸光度与甲醛的浓度成正比，错误；
B.负极的电极反应式为：HCHO-4e-+H2O===CO2+4H+，正极的电极反应式为2Ag2O+4e-+4H+===4Ag+2H2O，正确；
C.，负极消耗1ml HCHO理论上电路中通过4ml电子，错误；
D.HCHO4Ag4Fe2+，1mlCHO完全反应，理论上能生成4mlAg消耗4mlFe3+，错误。
答案为：
(1)负；
(2)溶液变红 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；
(3)B；
(4)负 2H2＋4OH－－4e－===4H2O；
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MnOeq \\al(－,4)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。
答案为：
(1)2I－－2e－===I2 2H＋＋2e－===H2↑ 2KI＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(电解))H2↑＋I2＋2KOH
Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
Cu＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(电解))Cu(OH)2＋H2↑
(2)①c ②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
③0.448
解析：
(1)放电顺序I－>Cl－>OH－，故电解KI溶液时，在阳极放电的是I－而不是OH－；电解池中的阳极如果不是惰性电极，则电解时是金属失电子而不是溶液中的离子失电子。
(2)①在青铜器被腐蚀过程中，Cu失去电子为原电池的负极。
②负极产物为Cu失去电子生成的Cu2＋，正极产物为O2获得电子生成的OH－，Cu2＋、OH－、Cl－反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀：2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。
③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量n＝eq \f(4.29 g,214.5 g/ml)＝0.02 ml，消耗0.04 ml Cu，
转移0.08 ml e－，根据正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，消耗0.02 ml O2，
其在标准状况下的体积为0.02 ml×22.4 L/ml＝0.448 L。
答案为：
(1)由装置甲中现象知铬的金属活动性比铜强;由装置乙中现象知常温下铬在浓硝酸中钝化
(2)阳极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,使c(H+)增大,
从而导致反应2Cr+2H+Cr2+H2O发生
(3)Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O Cr2+6e-+14H+2Cr3++7H2O
8pH>8)
解析：
(1)由装置甲中现象知铬的金属活动性比铜强;由装置乙中现象知常温下铬在浓硝酸中钝化。
(3)阳极生成的Fe2+和Cr2发生反应,
其离子方程式为Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。若Cr2放电,
则阴极的电极反应式为Cr2+6e-+14H+2Cr3++7H2O;若H+放电,
则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,根据题意,若生成Cr(OH)3,
则10-6ml·L-1 答案为：
(1)b 锌等作原电池的负极，(失电子，Zn－2e－===Zn2＋)不断遭受腐蚀，需定期拆换
(2)阴 2Cl－－2e－===Cl2↑ 将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成氯气(或取阳极附近溶液滴加淀粉KI溶液，变蓝)
(3)①负 ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－
②Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
(4)①HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O ②2；
解析：根据电化学原理，材料B对应的金属的活泼性应强于被保护的金属，所以材料B可以为锌板。(2)图2为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源负极相连，作阴极，则D作阳极，Cl－在阳极发生失电子反应生成Cl2。可以用湿润的淀粉碘化钾试纸或淀粉碘化钾溶液来检验Cl2。
(3)①镁具有较强的还原性，且由图示可知Mg转化为Mg(OH)2，发生失电子的氧化反应，故E为负极。次氯酸根离子具有强氧化性，且由图示可知在F电极(正极)ClO－转化为Cl－，发生得电子的还原反应。②镁可与水缓慢反应生成氢气(与热水反应较快)，即发生自腐蚀现象。
(4)①由H＋的迁移方向可知N为阴极，发生得电子的还原反应，结合题意“两极室均可产生乙醛酸”，可知N电极为乙二酸发生得电子的还原反应生成乙醛酸。②1 ml乙二酸在阴极得到2 ml电子，与2 ml H＋反应生成1 ml乙醛酸和1 ml H2O，同时在阳极产生的1 ml Cl2能将1 ml乙二醛氧化成1 ml乙醛酸，两极共产生2 ml乙醛酸。