2019届轮二复习 电化学 作业（全国通用） 练习

电化学1． 一种太阳能电池的工作原理如下图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是                                                                                                  (　　)A．K＋移向催化剂bB．催化剂a表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－C．Fe(CN)在催化剂b表面被氧化D．电解池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－浓度基本保持不变答案　C解析　根据电子的流向，左电极为负极，右电极为正极，K＋移向正极，A项正确；负极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，正极反应式为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，B、D正确；C项[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被还原，错误。2． 在下列装置中，MSO4和NSO4是两种常见金属的易溶盐。当K闭合时，SO从右到左通过交换膜移向M极，下列分析正确的是                                                                                                                (　　)A．溶液中c(M2＋)减小B．N的电极反应式：N===N2＋＋2e－C．X电极上有H2产生，发生还原反应D．反应过程中Y电极周围生成白色胶状沉淀答案　C解析　当K闭合时，根据SO的移向，可判断M极为负极，N极为正极，Y为阳极，X为阴极，电极反应式分别为负极：M－2e－===M2＋，正极：N2＋＋2e－===N，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2H＋＋2e－===H2↑，在X极(阴极)附近Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，只有C项正确。3． 太阳能光伏发电系统是被称为“21世纪绿色光源”的半导体照明(LED)系统(如图)。已知发出白光的LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成。下列说法中不正确的是                                                                                                                                                          (　　)A．光伏发电是将太阳能转变为电能B．上图中N区半导体为负极，P区半导体为正极，电流从a流向bC．YAG中钇显＋3价D．Ga与N在元素周期表中不处于同一主族答案　B解析　B项，电流从b流向a，错误；C项，根据元素化合价的代数和为零可判断Y的化合价为＋＝＋3价。4． 某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是(　　)A．a和b用导线连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动答案　C解析　当a、b相连时，构成原电池，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极，Cu2＋＋2e－===Cu，A、B均错；D项，Cu作阳极，Fe作阴极，所以Cu2＋只能向阴极上移动。5． 用如图所示装置进行实验，下列叙述不正确的是       (　　)A．K与N连接时，铁被腐蚀B．K与N连接时，石墨电极产生气泡C．K与M连接时，一段时间后溶液的pH增大D．K与M连接时，石墨电极反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑答案　D解析　K与N连接时，构成原电池，发生析氢腐蚀，A、B正确；K与M连接时，电极反应式为阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，D项错误。6． 研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2—CaO作电解质，利用右图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中，正确的是                                          (　　)A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移2 mol电子B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接Pb电极答案　B解析　根据图中信息，电极反应为阳极：C＋2O2－－4e－===CO2↑阴极：2Ca2＋＋4e－===2CaTiO2＋2Ca===Ti＋2CaOA项，制得1 mol Ti，外电路应转移4 mol e－；C项，制备钛前后，CaO的总量保持不变；D项，“＋”接线柱应接外接电源的正极， 即PbO2。7． 早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔)4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe＋4NaOHFe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是   (　　)A．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电解反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如上图)，电解槽中石墨极为阴极，铁为阳极答案　C解析　电解熔融NaOH电极反应式为阴极：4Na＋＋4e－===4Na，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A错误；D项中，若铁作阳极，则铁被电解，D错误；C项，电解熔融NaOH若制得4 mol Na，则转移4 mol e－，盖·吕萨克法制得4 mol Na，则转移8 mol e－。8． 相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是      (　　)答案　C解析　在A中，能构成原电池，铁作负极，易被腐蚀；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁作负极，碳作正极，铁易被腐蚀；在C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；在D中，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池，铁易被腐蚀。9． 下列图示中关于铜电极的连接错误的是         (　　)答案　C解析　镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件作阴极，与电源负极相连。10．某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。完成下列填空：(1)图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式；在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。(2)写出正、负极反应的方程式。正极：________________，负极：________________。(3)按图1装置实验，约8分钟才看到导管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是____________________(填字母序号)。a．用纯氧气代替具支试管内的空气b．用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水(4)升高温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施________(填“可行”或“不行”)。答案　(1)(2)2H2O＋O2＋4e===4OH－Fe－2e－===Fe2＋(3)abc(4)不行解析　(1)(2)，电子由负极到正极，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，负极：2Fe－4e－===2Fe2＋。(3)a项，增大O2的浓度，加快腐蚀，b项，增大接触面积，加快腐蚀，c项，可清晰地观察液柱。(4)因为加热具支试管，把空气赶出，腐蚀更慢。11．海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5～8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表：成分Na＋K＋Ca2＋Mg2＋Cl－SOHCO含量/mg·L－19 360832001 10016 0001 200118(1)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。①阴极的电极反应式为__________________。②电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg(OH)2，写出生成CaCO3的离子方程式______________________________________。③淡水的出口为a、b、c中的________出口。(2)海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：该电池电解质为传导Li＋的固体材料。放电时该电极是电池的________极(填“正”或“负”)，电极反应式为______________________。答案　(1)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－②Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O③b(2)正　FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4解析　(1)①电解海水，阴极是H＋得电子，而不是活泼金属阳离子，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。②由于在阴极区H＋不断放电，破坏水的电离平衡，c(OH－)增大，致使Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O。③因为在阴极区除去Ca2＋、Mg2＋，所以淡水应b口出。(2)放电时的电极反应式分别为负极：Li－e－===Li＋，正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。12．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：阳离子Na＋、K＋、Cu2＋阴离子SO、OH－如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题：　(1)M为直流电源的________极，b电极上发生的电极反应为________。(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________。(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式：_________________________________。(4)要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量)______________________________。答案　(1)负　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(2)5.6 L(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑(4)水、4.5 g解析　根据题意，乙中为CuSO4溶液，c电极为阴极，M为负极，N为正极。丙为Na2SO4或K2SO4，甲为NaOH或KOH溶液，b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(2)e电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，其在标准状况下的体积为×22.4 L·mol－1＝5.6 L。(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑。(4)电解Na2SO4或K2SO4溶液，实质是电解水，所以应向丙烧杯中加水，其质量为4.5 g。13．以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2＋得以再生。Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：CuFeS2＋4H＋===Cu2＋＋Fe2＋＋2H2S2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋①阳极区硫酸铁的主要作用是____________。②电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变，原因是______________________。(2)阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式____________________。(3)若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是__________；加入有机萃取剂的目的是__________。(4)步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2＋得以再生的原理是____________。(5)步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________。答案　(1)①吸收硫化氢气体，防止环境污染②Fe2＋－e－===Fe3＋(2)2H＋＋2e－===H2↑、Cu2＋＋2e－===Cu、2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O(3)分液漏斗　富集Cu2＋、分离Cu2＋与其它金属阳离子(4)增大H＋浓度，使平衡2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)逆向移动，Cu2＋进入水相得以再生(5)c(H＋)＞c(SO)＞c(Cu2＋)＞c(OH－)解析　(1)根据2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，可判断Fe2(SO4)3的主要作用是氧化H2S气体，防止H2S对环境的污染，当Fe3＋被H2S还原为Fe2＋后，在阳极上Fe2＋－e－===Fe3＋，使Fe3＋的浓度基本保持不变。(2)在阴极上，2H＋＋2e－===H2↑，然后Cu2＋＋2e－===Cu，接着在酸性条件下，Cu被O2氧化成CuO，CuO和H2SO4反应生成CuSO4。(3)有机相和水相不混溶，所以应用分液漏斗分离，由于Cu2＋在有机相中，所以加入有机萃取剂可富集Cu2＋。(4)利用化学平衡移动原理解释。(5)2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑  0.05 mol  0.05 mol所以n(H＋)＝0.1 mol由于Cu2＋的水解，所以n(Cu2＋)＜0.05 mol，n(H＋)＞0.1 mol。所以c(H＋)＞c(SO)＞c(Cu2＋)＞c(OH－)。