高考化學(xué)二輪專題復(fù)習(xí)專題八 電化學(xué)原理(含答案解析)

1、專題八電化學(xué)原理(時間：30分鐘類型：(74)專項訓(xùn)練)一、6分選擇題專項訓(xùn)練(一)低檔題1下列有關(guān)電池的說法不正確的是()。A手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極解析鋰離子電池可以充電再次使用，屬于二次電池，A項正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流從銅流向鋅，而電子是沿外電路由鋅流向銅，B項錯；電池的實質(zhì)即是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，C正確；Zn失去電子生成Zn2，故作為負(fù)極，D項正確。答案B2下列敘述中不正確的是 ()。A電解池的陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)B原電池的正極上發(fā)生氧化

2、反應(yīng)，負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)C電鍍時，電鍍池里的陽極材料發(fā)生氧化反應(yīng)D用原電池作電源進行電解時，電子從原電池負(fù)極流向電解池陰極答案B3用鐵絲(電極a)、銅絲(電極b)和CuSO4溶液可以構(gòu)成原電池或電解池，如圖所示。則下列說法正確的是 ()。A構(gòu)成原電池時b極反應(yīng)為Cu2e=Cu2B構(gòu)成電解池時a極質(zhì)量肯定削減C構(gòu)成電解池時b極質(zhì)量可能削減也可能增加D構(gòu)成的原電池或電解池工作后可能產(chǎn)生大量氣體解析構(gòu)成原電池時b極作正極，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu，A錯；構(gòu)成電解池時a和b的質(zhì)量都是可能削減也可能增加，B錯誤，C正確；無論構(gòu)成原電池還是電解池，工作時都不行能產(chǎn)生大量氣體，D錯誤。答案C(二)中檔題4

3、(2012·北京理綜，12)人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學(xué)原料。下圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是 ()。A該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，有O2產(chǎn)生C催化劑a四周酸性減弱，催化劑b四周酸性增加D催化劑b表面的反應(yīng)是CO22H2e=HCOOH解析首先標(biāo)化合價，看價變化，O2HOOH，CO2中C的化合價降低，得電子，由圖示裝置中電子轉(zhuǎn)移的方向可知催化劑a表面發(fā)生失電子的反應(yīng)，催化劑b表面發(fā)生得電子的反應(yīng)，所以在催化劑b表面發(fā)生的電極反應(yīng)為CO22H2e=HCOOH；在a表面H2O失電子生成O2，電極反

4、應(yīng)為2H2O4e=4HO2，由電極反應(yīng)式可知a極四周酸性增加，b極四周酸性減弱，C錯誤。答案C5(2013·金華聯(lián)考)下列說法正確的是 ()。A用甲裝置電解精煉鎂B用乙裝置驗證試管中鐵絲發(fā)生析氫腐蝕C用丙裝置構(gòu)成銅鋅原電池D用丁裝置利用電冶金法制鋁解析Mg2和Al3在溶液中不放電，選項A和D錯。丙裝置中兩種電解液互換才能構(gòu)成銅鋅原電池，C錯。答案B6體積為1 L的某溶液中含有的離子如表所示：離子Cu2Al3NOCl11a1用Pt電極電解該溶液，當(dāng)電路中有3 mol電子通過時(忽視電解時溶液體積的變化及電解產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)，下列說法正確的是()。A電解后溶液的pH0 Ba3C陽

5、極生成1.5 mol Cl2 D陰極析出的金屬是銅與鋁解析依據(jù)離子的放電挨次及得失電子守恒知，先電解0.5 mol CuCl2，生成0.5 mol Cu和0.5 mol Cl2，然后電解0.5 mol Cu(NO3)2，生成0.5 mol Cu和0.25 mol O2、1 mol H，再電解Al(NO3)3溶液(即電解水)，溶液中c(H)1 mol·L1，故A正確，D錯誤。陽極上Cl放電只產(chǎn)生0.5 mol Cl2，C錯誤。由電荷守恒可知a4，B錯誤。答案A7(2013·溫州市十校聯(lián)合體聯(lián)考)將KCl和CuSO4兩種溶液等體積混合后，用石墨電極進行電解，電解過程中，溶液pH

6、隨時間t變化的曲線如圖所示，則下列說法正確的是()。A整個過程中兩電極反應(yīng)2Cl2e=Cl2、2H2e=H2不行能同時發(fā)生B電解至c點時，往電解液中加入適量CuCl2固體，即可使電解液恢復(fù)至原來的濃度Cab段表示電解過程中H被還原，pH上升D原混合溶液中KCl和CuSO4的濃度之比恰好為21解析圖像分為三段，因此整個電解過程也有三個階段，第一個階段相當(dāng)于電解CuCl2溶液，CuCl2水解呈酸性，隨著電解的進行，濃度減小，酸性減弱，pH上升，選項C錯。若原混合溶液中KCl和CuSO4的濃度之比恰好為21，則達b點時CuCl2消耗完，接著只電解水，則與圖像不符，D錯。依據(jù)bc溶液的pH明顯下降，說

7、明b點時Cl已耗完，而Cu2過量，Cu2和水電離的OH放電；cd溶液的pH連續(xù)下降，但與bc段曲線的斜率不同，說明此時Cu2已消耗完，為電解水，可推斷B錯，A正確。答案A二、卷15分填空題專項訓(xùn)練(一)低檔題8(15分)甲烷作為一種新能源在化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，請回答下列問題。(1)高爐冶鐵過程中，甲烷在催化反應(yīng)室中產(chǎn)生水煤氣(CO和H2)還原氧化鐵，有關(guān)反應(yīng)為：CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H260 kJ·mol1已知：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJ·mol1。則CH4與O2反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式為_。(2)如下圖所示，裝置

8、為甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)，通過裝置實現(xiàn)鐵棒上鍍銅。 a處應(yīng)通入_(填“CH4”或“O2”)，b處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是_ _。電鍍結(jié)束后，裝置中溶液的pH_(填寫“變大”“變小”或“不變”，下同)，裝置中Cu2的物質(zhì)的量濃度_。電鍍結(jié)束后，裝置溶液中的陰離子除了OH以外還含有_(忽視水解)。在此過程中若完全反應(yīng)，裝置中陰極質(zhì)量變化12.8 g，則裝置中理論上消耗甲烷_L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。解析(1)依據(jù)蓋斯定律，將第一個熱化學(xué)方程式乘以2，與其次個相加得2CH4(g)O2(g)=2CO(g)4H2(g)H46 kJ·mol1。(2)由于Fe棒上鍍Cu，則Cu棒發(fā)生氧化反

9、應(yīng)，作陽極，b電極作正極，a電極作負(fù)極，CH4在a處通入，O2在b處通入，由于KOH溶液作電解質(zhì)溶液，則b極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，電鍍過程中電解質(zhì)溶液不參與電極反應(yīng)，各離子濃度均不變；CH4燃料電池中的化學(xué)方程式為CH42O22KOH=K2CO33H2O，可得溶液中存在CO，再由電子守恒得CH44Cu，則12.8 g Cu的物質(zhì)的量為0.2 mol，消耗CH4為0.05 mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.05 mol×22.4 L·mol11.12 L。答案(1)2CH4(g)O2(g)=2CO(g)4H2(g)H46 kJ·mol1(2)CH4O22H

10、2O4e=4OH變小不變CO1.12(二)中檔題9(15分)電解是最強有力的氧化還原手段，在化工生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。請回答下列問題：(1)以銅為陽極，以石墨為陰極，用NaCl溶液作電解液進行電解，得到半導(dǎo)體材料Cu2O和一種清潔能源，則陽極反應(yīng)式為_，陰極反應(yīng)式為_。(2)某同學(xué)設(shè)計如圖所示的裝置探究金屬的腐蝕狀況。下列推斷合理的是_(填序號)。a區(qū)銅片上有氣泡產(chǎn)生b區(qū)鐵片的電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2c最先觀看到變成紅色的區(qū)域是區(qū)d區(qū)和區(qū)中銅片的質(zhì)量均不發(fā)生變化(3)最新爭辯發(fā)覺，用隔膜電解法處理高濃度乙醛廢水的工藝具有流程簡潔、能耗較低等優(yōu)點，其原理是使乙醛分別在陰、陽極發(fā)生反應(yīng)生成乙

11、醇和乙酸，總反應(yīng)式為2CH3CHOH2OCH3CH2OHCH3COOH試驗室中，以肯定濃度的乙醛Na2SO4溶液為電解質(zhì)溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置如圖所示。若以甲烷堿性燃料電池為直流電源，則燃料電池中b極應(yīng)通入_(填化學(xué)式)，電極反應(yīng)式為_。電解過程中，陰極區(qū)Na2SO4的物質(zhì)的量_(填“增大”、“減小”或“不變”)。在實際工藝處理中，陰極區(qū)乙醛的去除率可達60%。若在兩極區(qū)分別注入1 m3乙醛含量為3 000 mg·L1的廢水，可得到乙醇_kg(計算結(jié)果保留小數(shù)點后一位)。解析(1)由于陽極材料為銅，所以銅本身失電子被氧化，由題意知氧化產(chǎn)物為Cu2O，可得陽極反應(yīng)式為2C

12、uH2O2e=Cu2O2H，陰極上陽離子放電，即溶液中H被還原成清潔能源H2。(2)左半?yún)^(qū)是原電池裝置，發(fā)生的是鐵的吸氧腐蝕，負(fù)極(Fe)：Fe2e=Fe2，正極(Cu)：O22H2O4e=4OH。右半?yún)^(qū)是電解裝置，陽極(Fe)：Fe2e=Fe2，陰極(Cu)：2H2e=H2，由于電解引起腐蝕的速率遠(yuǎn)大于吸氧腐蝕的速率，因此最先觀看到變成紅色的區(qū)域是區(qū)，故選項a、b、c均錯誤。(3)依據(jù)電解液中陽離子的遷移方向，可知c為陽極，d為陰極，因此直流電源上a為正極，通入O2，b為負(fù)極，通入CH4，在堿性條件下CH4的氧化產(chǎn)物為CO，由此可寫出此電極的電極反應(yīng)式。在電解過程中，由于SO沒有參與放電，且

13、陽離子交換膜不允許陰離子自由通過，因此依據(jù)質(zhì)量守恒可得陰極區(qū)Na2SO4的物質(zhì)的量不變。陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，即CH3CHO轉(zhuǎn)化成CH3CH2OH，設(shè)生成的乙醇為x kg，依據(jù)碳原子守恒可得關(guān)系式：CH3CHOCH3CH2OH 44 463 000×103÷106×60% x解得x1.9。答案(1)2CuH2O2e=Cu2O2H2H2e=H2(2)d(3)CH4CH48e10OH=CO7H2O不變1.910(15分)(2013·高考試題匯編)(1)2013·四川理綜，11(4)以Al和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放

14、電時NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(2)2013·重慶理綜，11(2)化學(xué)在環(huán)境愛護中起著格外重要的作用，催化反硝化學(xué)法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。電化學(xué)降解NO的原理如圖所示。電源正極為_(填A(yù)或B)，陰極反應(yīng)式為_。若電解過程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(m左m右)為_克。(3)2013·廣東理綜，33(2)(3)能量之間可相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO

15、4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。完成原電池甲的裝置示意圖(見右圖)，并作相應(yīng)標(biāo)注，要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀看到負(fù)極_。甲乙兩種原電池可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是_，其緣由是_。依據(jù)犧牲陽極的陰極愛護法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在所給的材料中應(yīng)選_作陽極。解析(1)該新型電池放電時，關(guān)鍵推斷Al的氧化產(chǎn)物。由于NaOH溶液的存在，Al被氧化生成NaAlO2而不是Al(OH)3，故電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al3NiO(OH)NaOHH2O=NaAlO23Ni(

16、OH)2。(2)陰極：2NO6H2O10e=N212OH陽極：10OH10e=5H2OO2在陽極區(qū)生成的H通過質(zhì)子交換膜到達陰極區(qū)，所以，當(dāng)電子過程中轉(zhuǎn)移10 mol e時，m左 mol×32 g·mol110 g90 gm右28 g10 g18 g所以當(dāng)轉(zhuǎn)移2 mol e時，膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差為14.4 g。(3)依據(jù)題給條件和原電池的構(gòu)成條件可得：a若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)組成原電池，Zn作負(fù)極，Cu作正極，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。b若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)組成原電

17、池，F(xiàn)e作負(fù)極，Cu作正極，F(xiàn)e插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。c留意，畫圖時要留意電極名稱，電極材料，電解質(zhì)溶液名稱(或化學(xué)式)，并形成閉合回路。由于金屬活動性ZnFeCu，鋅片或鐵片作負(fù)極，由于Zn或Fe直接與CuSO4溶液接觸，工作一段時間后，負(fù)極本身被腐蝕或氧化，失去金屬光澤，質(zhì)量減輕，藍(lán)色變淺。帶有鹽橋的甲原電池中負(fù)極沒有和CuSO4溶液直接接觸，二者不會直接發(fā)生置換反應(yīng)，化學(xué)能不會轉(zhuǎn)化為熱能，幾乎全部轉(zhuǎn)化為電能；而原電池乙中的負(fù)極與CuSO4溶液直接接觸，兩者會發(fā)生置換反應(yīng)，部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，化學(xué)能不行能全部轉(zhuǎn)化為電能。由犧牲陽極的陰極愛護法可得，鐵

18、片作正極(陰極)時被愛護，作負(fù)極(陽極)時被腐蝕，所以應(yīng)選擇比鐵片更活潑的鋅作負(fù)極(陽極)才能有效地愛護鐵不被腐蝕。答案(1)Al3NiO(OH)NaOHH2O=NaAlO23Ni(OH)2(2)A2NO6H2O10e=N212OH14.4(3)(或其他合理答案)失去金屬光澤，被腐蝕或氧化，溶液藍(lán)色變淺甲在甲裝置中，兩個電極反應(yīng)是在彼此隔離的條件下進行的，鋅與Cu2不直接發(fā)生反應(yīng)，這樣可以更徹底地將反應(yīng)所釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能鋅片(三)高檔題11(15分)(2013·臺州調(diào)考)鋅(Zinc)是第四“常見”的金屬，僅次于鐵、鋁及銅，在現(xiàn)代工業(yè)中對于電池制造有不行磨滅的貢獻。.濕法煉鋅某種冶煉過程可用下圖簡略表示 (1)ZnS焙燒反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)電解過程中析鋅一極的電極反應(yīng)式為_。(3)氧化鋅像氧化鋁一樣，屬于兩性氧化物，則氧化鋅與氫氧化鈉反應(yīng)的離子方程式為_。(已知：“鋅酸”的化學(xué)式可寫成H2Zn(OH)4).鋅電池用鋅作負(fù)極的電池生活中隨處可見，如鋅錳干電池、鋅錳堿性電池、鋅空電池等。(4)鋅錳堿性電池，以二氧化錳為正極，鋅粒為負(fù)極，氫氧化鉀溶液為電解液。其具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。