化學(xué)名師講練大一輪復(fù)習(xí)魯科新高考地區(qū)專用版核心素養(yǎng)測評(píng)二十五電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。核心素養(yǎng)測評(píng)二十五電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算一、選擇題(本題包括4小題,每題6分,共24分)1.以鉛蓄電池為電源,石墨為電極電解CuSO4溶液,裝置如圖。若一段時(shí)間后Y電極上有g(shù)紅色物質(zhì)析出,停止電解。下列說法正確的是為鉛蓄電池的負(fù)極B.電解過程中SO4C.電解結(jié)束時(shí),左側(cè)溶液質(zhì)量增重8D.鉛蓄電池工作時(shí),正極電極反應(yīng)式為PbSO4+2ePb+SO4【解析】選C。Y極有Cu析出,發(fā)生還原反應(yīng),Y極為陰極,故b為負(fù)極,a為正極,A錯(cuò)誤;電解過程中陰離子向陽極移動(dòng),B錯(cuò)誤;陰極反應(yīng)式為Cu2++2eCu,陽極反應(yīng)式為4OH4eO2↑+2H2O,當(dāng)有g(shù)Cu析出時(shí),轉(zhuǎn)移mole,左側(cè)生成gO2,同時(shí)有mol(g)SO42-g=8g,C正確;鉛蓄電池的負(fù)極是Pb,正極是PbO2,正極反應(yīng)式為PbO2+2e+4H++SO42-PbSO2.(2020·泉州模擬)如圖所示,下列敘述正確的是 ()為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)為正極,發(fā)生氧化反應(yīng)與濾紙接觸處有氧氣生成與濾紙接觸處變紅【解析】選A。從題圖中可以看出,左邊的裝置為原電池而右邊的裝置為電解池。根據(jù)原電池原理,較活潑的一極作原電池的負(fù)極,所以Zn為負(fù)極,Cu為正極。再根據(jù)電解原理,Y與Zn片相連為陰極,X與Cu片相連為陽極,Y極的電極反應(yīng)式為2H++2eH2↑(還原反應(yīng));X極的電極反應(yīng)式為4OH4e2H2O+O2↑(氧化反應(yīng))。Y極上H+放電,同時(shí)產(chǎn)生了OH,呈堿性,使酚酞溶液呈紅色。3.以鉛蓄電池為電源,通過電解法制備酒石酸(C4H6O6,簡寫為RH2)的原理如圖所示(A、B為惰性電極,a、b為離子交換膜)下列敘述不正確的是 ()極的電極反應(yīng)式為PbO2+2e+SO42-+4H+PbSO4+2H為陰離子交換膜C.陰極反應(yīng)為2H2O+2eH2↑+2OH,陰極區(qū)溶液pH升高D.鉛蓄電池中消耗2molH2SO4時(shí),理論上生成2molRH2【解析】選D。電解目的是制備RH2,則裝置右側(cè)為產(chǎn)品室,若原料室中的R2通過陰離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室與H+結(jié)合,則可制得RH2。所以B極應(yīng)為H2O電離出的OH放電,生成H+,即B極為陽極,電極反應(yīng)為2H2O4eO2↑+4H+,b為陰離子交換膜,N為正極,M為負(fù)極,A為陰極。N為鉛蓄電池正極,電極反應(yīng)為PbO2+2e+SO42-+4H+PbSO4+2H2O,故A項(xiàng)正確;根據(jù)上述分析可知,b為陰離子交換膜,故B項(xiàng)正確;陰極應(yīng)為H2O電離出的H+放電,生成OH,故電極反應(yīng)為2H2O+2eH2↑+2OH,OH濃度增大,pH增大,故C項(xiàng)正確;鉛蓄電池放電時(shí)總反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,當(dāng)電池中消耗2molH2SO4時(shí),則電路中轉(zhuǎn)移2mole。根據(jù)B極電極反應(yīng)2H2O4eO2↑+4H+可知,轉(zhuǎn)移2mole,產(chǎn)品室有2molH+生成,R2+2H+RH2,所以理論上可生成1molRH2,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2020·梅州模擬)現(xiàn)用Pt電極電解1L濃度均為mol·L1的HCl、CuSO4的混合溶液,裝置如圖,A.電解開始時(shí)陰極有H2放出B.電解開始時(shí)陽極上發(fā)生:Cu2++2eCuC.當(dāng)電路中通過電子的量超過mol時(shí),陰極放電的離子發(fā)生了變化D.整個(gè)電解過程中,SO4【解析】選D。依據(jù)放電順序陰極先放電的是Cu2+,故陰極開始析出的是Cu,陽極先放電的是Cl,故陽極開始產(chǎn)生的是Cl2,A、B錯(cuò);由陰極反應(yīng)Cu2++2eCu,n(Cu2+mol,當(dāng)電路中通過電子的量達(dá)到mol時(shí),Cu2+消耗完畢,陰極放電離子變?yōu)镠+,C錯(cuò);陽極先是Cl放電,當(dāng)Cl消耗完畢。此時(shí)H2O電離產(chǎn)生的OH開始在陽極放電,SO42二、非選擇題(本題包括2小題,共26分)5.(12分)(2020·延安模擬)如圖裝置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變),A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后,F極附近呈紅色。請回答下列問題:(1)B極是電源的________,一段時(shí)間后,甲中溶液顏色________,丁中X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,這表明________,在電場作用下向Y極移動(dòng)。

(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí),對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為__________。

(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀,則H應(yīng)是________(填“鍍層金屬”或“鍍件”),電鍍液是________溶液。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)(此時(shí)乙溶液體積為500mL),丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為__________,甲中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。

(4)若將C電極換為鐵,其他裝置都不變,則甲中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________。

【解析】(1)由裝置圖知,直流電源與各電解池串聯(lián);由“F極附近呈紅色”知,F極為陰極,則E極為陽極、D極為陰極、C極為陽極、G極為陽極、H極為陰極、X極為陽極、Y極為陰極、A極為正極、B極為負(fù)極。甲裝置是用惰性電極電解CuSO4溶液,由于Cu2+放電,導(dǎo)致c(Cu2+)降低,溶液顏色逐漸變淺;丁裝置是膠體的電泳實(shí)驗(yàn),由于X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷。(2)當(dāng)甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí),C、D、E、F電極的產(chǎn)物分別為O2、Cu、Cl2、H2,根據(jù)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同,則對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2∶2。(3)給銅件鍍銀,根據(jù)電鍍原理,鍍件即銅件作陰極,銀作陽極,電鍍液是可溶性銀鹽。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí),則乙中n(OHmol·L1×Lmol,即各電極轉(zhuǎn)移電子mol,所以丙中析出銀mol為g;甲裝置中由于電解產(chǎn)生H+,導(dǎo)致溶液的酸性增強(qiáng)(4)若將C電極換為鐵,則鐵作陽極發(fā)生反應(yīng):Fe2eFe2+,D極發(fā)生:Cu2++2eCu,則總反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu2+Cu+Fe2+。答案:(1)負(fù)極逐漸變淺氫氧化鐵膠粒帶正電荷(2)1∶2∶2∶2(3)鍍件AgNO3(合理即可)g(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+6.(14分)如圖是一個(gè)化學(xué)過程的示意圖。 (1)圖中甲池是________裝置(填“電解池”或“原電池”),其中OH移向________極(填“CH3OH”或“O2”)。(2)寫出通入CH3OH的電極的電極反應(yīng)式:

__________________________。

(3)向乙池兩電極附近滴加適量紫色石蕊試液,附近變紅的電極為________極(填“A”或“B”),并寫出此電極的反應(yīng)式:__

__________________________。

(4)乙池中總反應(yīng)的離子方程式:______________________________________。

(5)當(dāng)乙池中B(Ag)極的質(zhì)量增加g時(shí),乙池的pH是________(若此時(shí)乙池中溶液的體積為500mL);此時(shí)丙池某電極析出g某金屬,則丙中的某鹽溶液可能是________(填序號(hào))4 4 3【解析】(3)碳電極(A極)與原電池裝置中通入O2的電極相連,則作陽極,電極反應(yīng)式為4OH4eO2↑+2H2O;銀電極(B極)與原電池裝置中通入甲醇的電極相連,則作陰極,電極反應(yīng)式為Ag++eAg,電解過程的總反應(yīng)式為4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+,因此當(dāng)向乙池兩電極附近滴加適量紫色石蕊試液,附近變紅的電極為A電極。(5)當(dāng)乙池中B(Ag)電極的質(zhì)量增加g時(shí),即析出Ag的物質(zhì)的量為mol,則生成H+的物質(zhì)的量為mol,由此可得溶液的pH=1。根據(jù)放電規(guī)律,本題首先排除選項(xiàng)A和選項(xiàng)C。當(dāng)乙池中B(Ag)電極的質(zhì)量增加g時(shí),此時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為mol,當(dāng)丙池中電極上析出g金屬銅時(shí),正好轉(zhuǎn)移mol電子,因此選項(xiàng)B正確。當(dāng)丙裝置中為AgNO3溶液,且AgNO3溶液足量時(shí),可知析出金屬的質(zhì)量也應(yīng)為g,若AgNO3溶液不足時(shí),析出金屬的質(zhì)量必小于答案:(1)原電池CH3OH(2)CH3OH6e+8OHCO32-+6H(3)A4OH4eO2↑+2H2O(4)4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+(5)1BD一、選擇題(本題包括3小題,每題6分,共18分)1.如圖甲是一種利用微生物將廢水中的尿素(H2NCONH2)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,并生成環(huán)境友好物質(zhì)的裝置,同時(shí)利用此裝置的電能在鐵上鍍銅,下列說法中正確的是 ()A.乙裝置中溶液顏色會(huì)變淺B.鐵電極應(yīng)與Y相連接電極反應(yīng)式:H2NCONH2+H2O6eCO2↑+N2↑+6H+D.當(dāng)N電極消耗mol氣體時(shí),銅電極質(zhì)量減少16【解析】選C。乙裝置為電鍍裝置,電鍍液的濃度不變,因此溶液顏色不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電鍍時(shí),待鍍金屬作陰極,與電源負(fù)極相連,而N電極上O2轉(zhuǎn)化為H2O發(fā)生還原反應(yīng),N電極為正極,B項(xiàng)錯(cuò)誤;M電極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng):H2NCONH2+H2O6eCO2↑+N2↑+6H+,C項(xiàng)正確;根據(jù)N電極反應(yīng)式:O2+4H++4e2H2O,銅電極反應(yīng)式:Cu2eCu2+,由各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等,可得關(guān)系式:O2～2Cu,則N電極消耗molO2時(shí),銅電極質(zhì)量減少mol×2×64g·mol1=32g,D2.近年來,我國在航空航天事業(yè)上取得了令人矚目的成就,科學(xué)家在能量的轉(zhuǎn)化、航天器的零排放方面做出了很大的努力,其中為了達(dá)到零排放的要求,循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供O2,設(shè)計(jì)了一種裝置(如圖)實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化,總反應(yīng)方程式為2CO22CO+O2。關(guān)于該裝置下列說法正確的是 ()A.裝置中離子交換膜為陽離子交換膜B.反應(yīng)完畢,電解質(zhì)溶液堿性減弱型半導(dǎo)體為陽極,P型半導(dǎo)體為陰極2參與X電極的反應(yīng)方程式:CO2+2e+H2OCO+2OH【解析】選D。左半部分為原電池,右半部分為電解池;根據(jù)原電池中正電荷的移動(dòng)方向可知,N型半導(dǎo)體為負(fù)極,P型半導(dǎo)體為正極,C錯(cuò)誤;則X電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),CO2+2e+H2OCO+2OH,D正確;圖中OH在X電極處產(chǎn)生,但是Y電極附近也存在OH,說明OH能夠通過離子交換膜,即該膜為陰離子交換膜,A錯(cuò)誤;根據(jù)總反應(yīng)2CO22CO+O2可知反應(yīng)前后電解質(zhì)溶液酸、堿性不變,B錯(cuò)誤。3.硼酸(H3BO3)為一元弱酸,H3BO3可以通過電解的方法制備。其工作原理如下圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。下列說法錯(cuò)誤的是 ()與電源的正極相連接B.陽極的電極反應(yīng)式為:2H2O4eO2↑+4H+C.[B(OH)4]穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室,Na+穿過陽膜進(jìn)入陰極室D.當(dāng)電路中通過3mol電子時(shí),可得到1molH3BO3【解析】選D。A.與a極相連的石墨所處的區(qū)域?yàn)殛枠O室,則a與電源的正極相連接,正確;B.陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),溶液中水失去電子生成氧氣,電極反應(yīng)式為:2H2O4eO2↑+4H+,正確;C.在電解池中,陰離子向陽極運(yùn)動(dòng),陽離子向陰極運(yùn)動(dòng),因此[B(OH)4]穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室,Na+穿過陽膜進(jìn)入陰極室,正確;D.陽極電極反應(yīng)式為:2H2O4eO2↑+4H+,陰極上發(fā)生還原反應(yīng),溶液中的水得到電子生成氫氣,2H2O+2eH2↑+2OH,[B(OH)4]穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室,與氫離子反應(yīng)生成H3BO3,[B(OH)4]+H+H3BO3+H2O,當(dāng)電路中通過3mol電子時(shí),生成3mol氫離子,可得到3molH3BO3,錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題包括2小題,共32分)4.(16分)某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu。(1)將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成的原電池如圖甲所示,請回答下列問題:①圖中X溶液是________(填化學(xué)式);

②Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為

__________________________________;

③原電池工作時(shí),電子通過電流計(jì)的方向是________(填“從左到右”或“從右到左”);鹽橋中的________(填“K+”或“Cl”)不斷進(jìn)入X溶液中。

(2)將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成的電解池如圖乙所示,乙燒杯中金屬陽離子的物質(zhì)的量與電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖丙,請回答下列問題:①M(fèi)是________極;

②圖丙中的②線是________(填離子)的變化。

③當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時(shí),向乙燒杯中加入________L5mol·L1NaOH溶液才能使所有的金屬陽離子沉淀完全。

(3)鐵的重要化合物高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型飲用水消毒劑,具有很多優(yōu)點(diǎn)。①高鐵酸鈉的生產(chǎn)方法之一是電解法,其原理為Fe+2NaOH+2H2ONa2FeO4+3H2↑,則電解時(shí)陽極的電極反應(yīng)式是

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

__。

②高鐵酸鈉的生產(chǎn)方法之二是在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水,該反應(yīng)的離子方程式為

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

___。

【解析】(1)①根據(jù)反應(yīng)物和生成物可以確定該反應(yīng)為2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2;可知X溶液為FeCl3和FeCl2溶液;②Cu作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),發(fā)生的電極反應(yīng)式為Cu2eCu2+;③原電池工作時(shí),電子由負(fù)極流向正極,根據(jù)圖甲可知,銅作負(fù)極,因此電子通過電流計(jì)的方向是從左到右;石墨電極為正極,陽離子向正極移動(dòng),所以鹽橋中的K+不斷進(jìn)入X溶液中;(2)①根據(jù)圖丙可知,溶液中有三種金屬陽離子,而根據(jù)X溶液的成分可知X中只有兩種金屬陽離子,說明在電解過程中還有Cu2+生成,因此,銅作陽極,石墨作陰極,所以M是負(fù)極,N為正極;②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量變化,可以推知:①為Fe3+;②為Fe2+;③為Cu2+;③當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時(shí),溶液中有Fe3+為2mol,Fe2+為3mol,Cu2+為1mol;所以需要加入NaOH的量為(2×3+3×2+1×2)mol=14mol時(shí),才能保證上述三種金屬陽離子沉淀完全,故NaOH溶液的體積為14mol÷5mol·L1=L(3)①電解時(shí)陽極發(fā)生氧化反應(yīng),根據(jù)Fe+2NaOH+2H2ONa2FeO4+3H2↑反應(yīng)可知,電解時(shí)陽極的電極反應(yīng)式是Fe+8OH6eFeO42-+4H2②強(qiáng)堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水,該反應(yīng)的離子方程式為2Fe(OH)3+3ClO+4OH2FeO42-+3Cl+5H2答案:(1)①FeCl3和FeCl2溶液②Cu2eCu2+③從左到右K+(2)①負(fù)②Fe2+(3)①Fe+8OH6eFeO42-+4H②2Fe(OH)3+3ClO+4OH2FeO42-+3Cl+5H5.(16分)(2019·保定模擬)利用電化學(xué)原理,將NO2、O2和熔融KNO3制成燃料電池,模擬工業(yè)電解法來處理含Cr2O72-廢水,如下圖所示;電解過程中溶液發(fā)生反應(yīng):Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3+(1)甲池工作時(shí),NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y,Y是N2O5,可循環(huán)使用。則石墨Ⅱ是電池的________極;石墨Ⅰ附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為__

_

_

_

_

_

_

_

_。

(2)工作時(shí),甲池內(nèi)的NO3-向________(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)極移動(dòng);在相同條件下,消耗的O2和NO2的體積比為________(3)乙池中Fe(Ⅰ)棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為__

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_。

(4)若溶液中減少了molCr2O72-,則電路中至少轉(zhuǎn)移了________【解析】(1)石墨Ⅱ電極通入氧氣,氧氣發(fā)生還原反應(yīng),所以石墨Ⅱ是電池的正極;石墨Ⅰ電極NO2被氧化為N2O5,電極反應(yīng)式為NO2+NO3-eN2O5(2)電池工作時(shí),陰離子移向負(fù)極,所以甲池內(nèi)的NO3-向石墨Ⅰ極移動(dòng);電池總反應(yīng)為4NO2+O22N2O5,所以消耗的O2和NO2的體積比為1∶4(3)乙池中Fe(Ⅰ)棒與電池正極相連,Fe(Ⅰ)棒是電解池陽極,所以Fe(Ⅰ)棒失電子發(fā)生氧化反應(yīng):Fe2eFe2+;(4)根據(jù)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,鉻元素化合價(jià)由+6降低為+3;溶液中減少了molCr2O72-,Fe(Ⅰ)棒需要生成molFe答案:(1)正NO2+NO3-eN2O(2)石墨Ⅰ1∶4(3)Fe2eFe2+【加固訓(xùn)練】某課外活動(dòng)小組用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),試回答下列問題:(1)若開始時(shí)開關(guān)K與a連接,則B極的電極反應(yīng)式為

_________________。(2)若開始時(shí)開關(guān)K與b連接,則B極的電極反應(yīng)式為________,總反應(yīng)的離子方程式為

________________________________________________________。有關(guān)上述實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是________(填序號(hào))。①溶液中Na+向A極移動(dòng)②從A極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)③反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度④若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生L氣體,則溶液中轉(zhuǎn)移mol(3)該小組同學(xué)認(rèn)為,如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。①該電解槽的陽極反應(yīng)式為________________________________________。此時(shí)通過陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“大于”“小于”或“