2019届二轮复习 电化学 作业（全国通用） 练习

电化学一、单项选择题：本题包括7小题，每小题6分，共42分。1．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【答案】　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。 2．如图为一种微生物燃料电池结构示意图，关于该电池叙述正确的是(　　)A．分子组成为Cm(H2O)n的物质一定是糖类B．微生物所在电极区放电时发生还原反应C.放电过程中，H＋从正极区移向负极区D．正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O【答案】　D【解析】　分子组成为Cm(H2O)n的物质不一定是糖类，如乙酸的分子组成为C2(H2O)2，A错误；由电池示意图可知，微生物所在电极区Cm(H2O)n转化为CO2，发生的是氧化反应，是负极，则另一极是正极，MnO2发生还原反应在酸性条件下生成Mn2＋，B错误，D正确；放电时发生的是原电池反应，H＋应该从负极区移向正极区，C错误。3. 图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是(　　)A．滤纸上c点附近会变红色B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大C．Z中溶液的pH先减小，后增大D．溶液中的SO向Cu电极定向移动【答案】　A【解析】 紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO向Pt电极移动，B、D不正确；随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。4．某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为糖类(C6H12O6)和O2，X、Y是特殊催化剂型电极。已知装置的电流效率等于生成产品所需的电子数与电路通过总电子数之比。下列说法不正确的是(　　)A．该装置中Y电极发生氧化反应B．X电极的电极反应式为6CO2＋24e－＋24H＋===C6H12O6＋6H2OC．理论上，每生成22.4 L O2必有4 mol H＋由Y极区向X极区迁移D．当电路中通过3 mol电子时生成18 g C6H12O6，则该装置的电流效率为80%【答案】　C【解析】　根据装置图知，Y电极与电源的正极相连，Y电极为阳极，发生氧化反应，A项正确；X电极为阴极，发生还原反应，根据X电极上的反应物及产物可写出阴极的电极反应式，B项正确；22.4 L O2没有指明是在标准状况下，C项不正确；n(C6H12O6)＝＝0.1 mol，生成0.1 mol葡萄糖消耗2.4 mol电子，故该装置的电流效率为×100%＝80%，D项正确。]   5．环保、安全的铝—空气电池的工作原理如图所示，下列有关叙述错误的是(　　)A．NaCl的作用是增强溶液的导电性B．正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．电池工作过程中，电解质溶液的pH不断增大D．用该电池做电源电解KI溶液制取1 mol KIO3，消耗铝电极的质量为54 g【答案】　C【解析】　由图示可知Al电极为负极，电极反应式为：Al－3e－＋3OH－===Al (OH)3，O2在正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应方程式为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3↓，pH基本不变，A、B正确，C项错误；D项，1 mol KI制得1 mol KIO3转移6 mol电子，消耗2 mol Al，即54 g铝，正确。6．镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + M＝NiOOH + MH已知：6NiOOH + NH3 + H2O + OH－=6 Ni(OH)2 + NO2－。下列说法正确的是A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－= MH + OH－，H2O中的H被M还原D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液【答案】  A【解析】  B.充电过程中阴离子OH-离子向阳极迁移，不正确；C. H2O + M + e－= MH + OH-,H2O中的H电离成H+得到电子被还原；D. 由已知可知NiOOH 与NH3 发生反应。7．利用如图所示装置进行实验，甲、乙两池均盛有1 mol·L－1的AgNO3溶液，A、B均为Ag电极。实验开始时先闭合K1，断开K2。一段时间后，断开K1，闭合K2，形成浓差电池，电流计指针发生偏转(Ag＋浓度越大氧化性越强)。下列说法不正确的是 (　　)A．闭合K1，断开K2后，A电极增重B．闭合K1，断开K2后，乙池中溶液的浓度上升C．断开K1，闭合K2后，NO向B电极移动D．断开K1，闭合K2后，A电极发生氧化反应【答案】  c 【解析】  闭合K1，断开K2后，A电极为阴极，发生还原反应Ag＋＋e－===Ag，质量增加，A项正确。闭合K1，断开K2后，B电极为阳极，发生氧化反应Ag－e－===Ag＋，银离子浓度增大，B项正确。断开K1，闭合K2后，乙池溶液中银离子浓度大，故B电极作原电池的正极，A电极作原电池的负极，NO向A电极移动，C项错误。A电极上发生氧化反应Ag－e－===Ag＋，D项正确。二、非选择题：本题包括4小题，共58分。    8．（14分）工业上可用电解法来处理含Cr2O的酸性废水，最终可将Cr2O转化成Cr(OH)3沉淀而将其除去。右图为电解装置示意图(电极材料分别为铁和石墨)。请回答：(1)装置中的b电极是________(填“阳极”或“阴极”)。(2)a电极的电极反应式是_____________________________________。(3)完成b电极附近溶液中所发生反应的离子方程式：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2________＋6________＋7________。(4)电解时用铁作阳极而不用石墨作阳极的原因是____________________________。(5)电解结束后，若要检验电解液中是否还有Fe2＋存在，则可选用的试剂是________(填字母)。A．KSCN溶液 　　　 B．CuCl2溶液C．H2O2溶液 　 D．K3[Fe(CN)6]溶液【答案】 (1)阳极（2分）　(2)2H＋＋2e－===H2↑（2分）　(3)Cr3＋（2分）　Fe3＋（2分）　H2O（2分）　(4)铁作阳极，可产生还原剂亚铁离子，而石墨作阳极不能提供还原剂（2分）　 (5)D（2分）9．（14分）甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。(1)工业上一般以CO和H2为原料在密闭容器中合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)　ΔH＝－90.8 kJ·mol－1。在容积为1 L的恒容容器中，分别研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三种温度下合成甲醇的规律。如图是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系，则曲线Z对应的温度是__________；该温度下上述反应的化学平衡常数为________。(2)如图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同。Ⅰ.甲中负极的电极反应式为_________________________________________________。Ⅱ.乙中反应的化学方程式为________________________________________________；A极析出的气体在标准状况下的体积为____________________________________。Ⅲ.丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图，则图中②线表示的是________的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要______ mL 5.0 mol·L－1 NaOH溶液。【解析】：(1)根据反应为放热反应，温度越高CO的转化率越小，则曲线Z为270 ℃；由图像可知当270 ℃，n(H2)∶n(CO)＝1.5时，CO的转化率为50%，则　　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始(mol·L－1)　1　　 　1.5　　　 　0转化(mol·L－1)　0.5　 　1　　　　　0.5平衡(mol·L－1)　0.5　 　0.5　　　　0.5K＝＝＝4。(2)Ⅰ.在甲醇燃料电池中，甲醇在负极发生氧化反应，电极反应为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。Ⅱ.乙属于电解池，A为阳极，B为阴极，开始时电解反应的化学方程式为2CuSO4＋2H2O通电,2Cu＋O2↑＋2H2SO4，一段时间后，当Cu2＋全部参加反应后，再电解水，电解方程式为2H2O通电,O2↑＋2H2↑；B为阴极，阴极上析出Cu和H2。设生成气体的物质的量为x，溶液中Cu2＋的物质的量为0.1 mol，电极反应为Cu2＋　＋　2e－　===　Cu，0．1 mol　0.2 mol2H＋＋2e－===H2↑，　2x　　　xA电极为阳极，溶液中的OH－放电生成O2：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，　4x　　x根据得失电子守恒得到0.2＋2x＝4x，x＝0.1 mol，A、B两极产生气体的物质的量相等，均为0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L。Ⅲ.根据丙装置，Cu作阳极，Cu－2e－===Cu2＋，阴极Fe3＋＋e－===Fe2＋可知，Cu2＋从开始逐渐增多，Fe3＋逐渐减少，Fe2＋增加，故①为Fe3＋，②为Fe2＋，③为Cu2＋，由图可知电子转移为0.4 mol，生成Cu2＋物质的量为0.2 mol，阴极反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，反应结束后，溶液中有Fe2＋0.5 mol，Cu2＋0.2 mol，所以需要加入NaOH溶液0.5×2＋0.2×2＝1.4 mol，所需NaOH溶液的体积为1.4/5＝0.28 L＝280 mL。【答案】：(1)270 ℃　    4(2)Ⅰ.CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2OⅡ. 2CuSO4＋2H2O通电,2Cu＋O2↑＋2H2SO4,2H2O通电,O2↑＋2H2↑　2.24 L　Ⅲ.Fe2＋　28010．(14分)请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积(大于25 mL)，并检验氯气的氧化性。  (1)    A极发生的电极反应是________________________________________________；B极发生的电极反应是____________________________________________________。(2)电源、电流表与A、B两极的正确连接顺序为L→（    ）→（     ）→（    ）→（    ）→M(3)设计检测上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为____接____、____接A，B接____、____接____。(4)实验中，在盛有KI­淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。【答案】：(1)2H＋＋2e－===H2↑ （2分）  2Cl－－2e－===Cl2↑（2分）(2)A　B　J　K（4分）(3)H　F　G　D　E　C（4分）(4)Cl2＋2I－===2Cl－＋I2（2分）【解析】：解答实验题，首先要明确实验的目的是什么，然后围绕实验目的去设计实验步骤，连接实验仪器，回答实验问题。同时还要提高观察能力，若观察不仔细，会造成实验失败。本题融电解、实验、计算于一体。(1)要达到电解食盐水的目的，则电解池中铁棒必须连接电源的负极而作阴极，碳棒则连接电源的正极而作阳极，反之，铁作阳极则Fe2＋进入溶液，无法实现电解食盐水的目的。(2)电源负极接电解池的铁棒，碳棒接电流计“－”端，“＋”端接电源正极。(3)电解池左边A导管口产生H2，右边B导管口产生Cl2，以电解池为中心，则有：H←F、G←A、B→D、E→C，相应装置的作用：     (4)Cl2＋2I－===2Cl－＋I211．(16分)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 mol 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________ mol。【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 mol乙二酸在阴极得到2 mol电子，与2 mol H＋反应生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，同时在阳极产生的1 mol Cl2能将1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸，两极共产生2 mol乙醛酸。【答案】：(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