（福建專用）2014版高三化學 專題檢測卷（八） 專題二 第5講 電化學原理及應用（含解析）

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1、電化學原理及應用 (45分鐘　100分) 一、選擇題(本題包括6小題,每小題7分,共42分) 1.生物體中細胞膜內的葡萄糖、細胞膜外的富氧液體及細胞構成微型的生物原電池,下列有關判斷正確的是(　　) A.負極發(fā)生的電極反應可能是：O2+4e-+2H2O====4OH- B.正極發(fā)生的電極反應可能是：O2+4e-====2O2- C.負極反應主要是C6H12O6生成CO2或HC D.正極反應主要是C6H12O6生成CO2或C 2.下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是(　　) A.圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴重 B.圖b中,開關由M改置于N時,Cu-Zn合金的腐

2、蝕速率減小 C.圖c中,接通開關時Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大 D.圖d中,Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 3.某興趣小組設計如下微型實驗裝置。實驗時,先斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產(chǎn)生;一段時間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉。下列有關描述正確的是(　　) A.斷開K2,閉合K1時,總反應的離子方程式為 　2H++2Cl-Cl2↑+H2↑ B.斷開K2,閉合K1時,石墨電極附近溶液變紅 C.斷開K1,閉合K2時,銅電極上的電極反應式為 　Cl2+2e-====2Cl- D.斷開K1,閉合K2時,石墨電極作正

3、極 4.(2013·新課標全國卷Ⅱ)“ZEBRA”蓄電池的結構如圖所示,電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導體制作的陶瓷管相隔。下列關于該電池的敘述錯誤的是(　　) A.電池反應中有NaCl生成 B.電池的總反應是金屬鈉還原三價鋁離子 C.正極反應為：NiCl2+2e-====Ni+2Cl- D.鈉離子通過鈉離子導體在兩電極間移動 5.(2013·廈門質檢)“天宮一號”的供電系統(tǒng)(RFC)是一種將水電解技術與氫氧燃料電池技術相結合的可充放電電池。下圖為RFC工作原理示意圖,有關說法正確的是(　　) A.當有0.1 mol電子轉移時,a極產(chǎn)生1.12 L O2

4、(標準狀況下) B.b極上發(fā)生的電極反應是4H2O+4e-====2H2↑+4OH- C.d極上發(fā)生的電極反應是O2+4H++4e-====2H2O D.c極上進行還原反應,B中的H+可以通過隔膜進入A 6.(2013·泉州質檢)右圖是模擬電化學反應裝置圖。下列說法正確的是(　　) A.若X為鋅棒,Y為NaCl溶液,開關K置于M處,可減緩鐵的腐蝕,這種方法稱為外接電源的陰極保護法 B.若X為碳棒,Y為飽和NaOH溶液,開關K置于N處,保持溫度不變,則溶液的pH保持不變 C.若X為銀棒,Y為硝酸銀溶液,開關K置于N處,鐵棒質量將增加,溶液中銀離子濃度將減小 D.若X為銅棒,Y為硫

5、酸銅溶液,開關K置于M處,銅棒質量將增加,此時外電路中的電子向鐵電極移動 二、非選擇題(本題包括4小題,共58分) 7.(13分)某小組同學設想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀。 (1)X極與電源的　　　　(填“正”或“負”)極相連,氫氣從　　　　(填“A”“B”“C”或“D”)口導出。 (2)離子交換膜只允許一類離子通過,則M為　　　　(填“陰離子”或“陽離子”,下同)交換膜,N為? 交換膜。 (3)若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池(石墨為電極),則電池負極的反應式為?

6、 　。 (4)若在標準狀況下,制得11.2 L氫氣,則生成硫酸的質量是　　　　,轉移的電子數(shù)為　　　　。 8.(13分)某化學活動小組利用如下甲裝置對原電池進行探究,請回答以下問題：(其中鹽橋為含有飽和KCl溶液的瓊脂) (1)在甲裝置中,當電流計中指針發(fā)生偏轉時,鹽橋中的K+移向　　　　　燒杯(填“A”或“B”),裝置中電子的移動路徑和方向為　 。 該小組同學提出設想：如果將實驗中的鹽橋換為導線(銅制),電流計是否也發(fā)生偏轉呢?帶著疑問,該小組利用乙裝置進行了實驗,發(fā)現(xiàn)電流計指針同樣發(fā)生偏轉?；卮鹣铝袉栴}： (2)對

7、于實驗中產(chǎn)生電流的原因,起初認為該裝置仍然為原電池,但老師提醒注意使用的是銅導線,經(jīng)深入探討后認為燒杯A實際為原電池,在此問題上,該小組成員的意見發(fā)生了很大分歧; ①一部分同學認為是由于ZnSO4溶液水解顯酸性,此時原電池實際是由Zn、Cu做電極,H2SO4溶液作為電解質溶液而構成的原電池。如果這個觀點正確,寫出燒杯B中銅片上發(fā)生反應的電極反應式　 。 ②另一部分同學認為是溶液酸性較弱,由于溶解在溶液中的氧氣的作用,使得Zn、Cu之間形成原電池。如果這個觀點正確,那么原電池的正極反應式為　 ___________

8、________________________________________________________。 (3)若第(2)小題中觀點②正確,則可以利用此原理設計電池為在偏遠海島工作的燈塔供電。其具體裝置為以金屬鋁和石墨為電極,以海水為電解質溶液,請寫出該電池工作時總反應的化學方程式　 。 9.(14分)新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源,進行飽和氯化鈉溶液電解實驗,如圖所示。 回答下列問題： (1)甲烷燃料電池正

9、極、負極的電極反應分別為　　　　 　　　　、 　　　　　　　　　　。 (2)閉合K開關后,a、b電極上均有氣體產(chǎn)生,其中b電極上得到的是　　　　,電解氯化鈉溶液的總反應方程式為　　　　　　　　　　　　　; (3)若每個電池甲烷通入量為1 L(標準狀況),且反應完全,則理論上通過電解池的電量為　　　　　　　(法拉第常數(shù)F=9.65×104C·mol-1,列式計算),最多能產(chǎn)生的氯氣體積為　　　　　L(標準狀況)。 10.(18分)(2013·漳州聯(lián)考)(1)甲醇(CH3OH)是重要的能源物質,研究甲醇具有重要意義。為提高甲醇燃料的利用率,科學家發(fā)明了一種燃料電池,電池的

10、一個電極通入空氣,另一個電極通入甲醇氣體,電解質是摻入了Y2O3的ZrO2晶體,在高溫下它能傳導O2-。電池工作時正極反應式為　 。 若以該電池為電源,用石墨做電極電解100 mL含有如下離子的溶液。 離子 Cu2+ H+ Cl- SO2-4 c/mol·L-1 1 4 4 1 電解一段時間后,當兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象),陽極上收集到氧氣的物質的量為? 　　　mol。 (2)甲醇對水質會造成一定的污染,有一種電化學法可消除這種污染,其原理是：通電后將C

11、o2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化。實驗室用下圖裝置模擬上述過程： ①寫出陽極電極反應式　 ; ②除去甲醇的離子反應為6Co3++CH3OH+H2O====CO2↑+6Co2++6H+,該過程中被氧化的元素是　　　　,當產(chǎn)生標準狀況下2.24 L CO2時,共轉移電子　　　mol。 答案解析 1.【解析】選C。該生物原電池中負極是C6H12O6失去電子生成CO2或HC,正極是氧氣得到電子,電極反應是O2+4e-+2H2O====4OH-,故C正確。

12、2.【解析】選B。A項,因溶液具有均一性,燒杯底端的溶液的濃度與上端相同,但液面處O2濃度較大,故液面處腐蝕程度比底端腐蝕嚴重,A錯誤;B項,由M改置于N后,鋅作原電池的負極,Cu-Zn合金應充當原電池的正極,明顯受到了一定的保護,腐蝕速率減小,B正確;C項,接通開關時,鋅作原電池的負極,腐蝕速率變大,但是氣體不在鋅(負極)上產(chǎn)生,而是在鉑(正極)上產(chǎn)生,C錯誤;D項,Zn-MnO2干電池發(fā)生放電反應,導致Zn被腐蝕,主要原因是鋅發(fā)生氧化反應,體現(xiàn)了鋅的還原性,D錯誤。 3.【解析】選D。斷開K2,閉合K1時,裝置為電解池,兩極均有氣泡產(chǎn)生,則反應為2Cl-+2H2OH2↑+2OH-+Cl2

13、↑,石墨為陽極,銅為陰極,因此石墨電極處產(chǎn)生Cl2,在銅電極處產(chǎn)生H2,附近產(chǎn)生OH-,溶液變紅,故A、B兩項均錯誤;斷開K1、閉合K2時,為原電池反應,銅電極反應為H2-2e-+2OH-====2H2O,為負極,而石墨電極反應為Cl2+2e-====2Cl-,為正極,故C項錯誤,D項正確。 4.【解析】選B。金屬鈉失電子變?yōu)殁c離子,NiCl2中的Ni2+被還原,剩余Cl-,故有氯化鈉生成,A項正確;電池的總反應應該是金屬鈉還原Ni2+,B項錯誤;正極反應為Ni2+得電子生成金屬鎳,C項正確;鈉離子導體可以傳導鈉離子,故鈉離子可以在兩極間移動,D項正確。 5.【解析】選D。由圖可知左裝置為

14、電解池,右裝置是原電池,氣體X在陰極產(chǎn)生,即a極產(chǎn)生H2,氣體Y在陽極產(chǎn)生,即b極產(chǎn)生O2,故A、B、C都不正確;c極反應為O2+4H++4e-====2H2O,發(fā)生還原反應,d極反應為H2-2e-====2H+,B中產(chǎn)生H+,A中消耗H+,故B中的H+可以通過隔膜進入A,D正確。 6.【解析】選B。A項,若X為鋅棒,Y為NaCl溶液,開關K置于M處,該裝置是原電池,鋅作負極被腐蝕,鐵被保護,這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護法,故錯誤。B項,若X為碳棒,Y為飽和NaOH溶液,開關K置于N處,該裝置是電解池,碳棒是陽極,鐵棒是陰極,保持溫度不變,電解后溶液的體積減小,氫氧化鈉的濃度不變,則溶液的

15、pH不變,故正確。C項,若X為銀棒,Y為硝酸銀溶液,開關K置于N處,該裝置是電鍍池,鐵棒質量將增加,但溶液中銀離子濃度將不變,故錯誤。D項,若X為銅棒,Y為硫酸銅溶液,開關K置于M處,鐵作負極被腐蝕,銅棒上銅離子得電子析出銅而使銅棒質量增加,此時外電路中的電子向銅電極移動,故錯誤。 7.【解析】題圖中左邊加入含硫酸的水,暗示左邊制硫酸,即OH-在陽極發(fā)生氧化反應,使左邊溶液中H+增多,為了使溶液呈電中性,硫酸鉀溶液中的S通過M交換膜向左邊遷移,即M為陰離子交換膜,由此推知X為陽極,與電源正極相連,B出口產(chǎn)生氧氣,A出口流出硫酸;同理,右側加入含KOH的水,說明右邊制備KOH溶液,H+在Y極發(fā)

16、生還原反應,說明Y極為陰極,與電源負極相連,右邊溶液中OH-增多,硫酸鉀溶液中K+向右遷移,N為陽離子交換膜,所以C出口產(chǎn)生氫氣,D出口流出KOH溶液。(3)若將制得的氫氣和氧氣在氫氧化鉀溶液中構成原電池,正極反應式為O2+2H2O+4e-====4OH-,負極反應式為2H2-4e-+4OH-====4H2O。(4)n(H2)= 0.5 mol,2H++2e-====H2↑,得電子1 mol,X極的反應式為4OH--4e-====2H2O+O2↑,根據(jù)得失電子守恒知,生成H+的物質的量為1 mol,故生成0.5 mol H2SO4,m(H2SO4)=49 g。 答案：(1)正　C　(2)陰

17、離子　陽離子 (3)H2-2e-+2OH-====2H2O　(4)49 g　6.02×1023 8.【解析】(1)甲裝置中Zn為負極,Cu為正極,電流方向為Cu→電流計→Zn→鹽橋→Cu,電流的方向為正電荷運動的方向,負電荷運動的反方向,故K+移向B燒杯,電子由Zn電極經(jīng)外電路流向Cu電極。 (2)若鹽橋改為銅導線,且仍有電流產(chǎn)生,說明A為原電池,而B為電解池。A中Zn為負極,Cu為正極,氧化性微粒可能為Zn2+水解產(chǎn)生的H+或溶解于溶液中的O2。則B中銅片為陰極,電極反應式為Cu2++2e-====Cu。如②所述,A中正極上O2獲得電子。 (3)Al為負極,石墨為正極,海水為電解質溶

18、液,O2為氧化劑,總反應方程式為4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3。 答案：(1)B　由Zn電極沿導線流向Cu電極 (2)①Cu2++2e-====Cu ②O2+2H2O+4e-====4OH- (3)4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3 9.【解析】(1)在堿性環(huán)境下,該燃料電池的總反應為CH4+2O2+2OH-====C+3H2O,正極反應為2O2+4H2O+8e-====8OH-,則兩式相減得出負極反應為CH4+10OH--8e-====C+7H2O。 (2)根據(jù)圖示得知該裝置為兩個串聯(lián)的電源和一個電解池,由于甲烷發(fā)生氧化反應因而與甲烷相連的電解池的

19、b極為陰極,產(chǎn)生的氣體為氫氣。 (3)1 mol甲烷氧化失去電子8 mol,電量為8×9.65×104C,因題中燃料電池是串聯(lián)的,但電子的傳遞只能用一個電池計算,由于甲烷失去電子數(shù)是氯離子失電子數(shù)的8倍,所以有關系式CH4～4Cl2。 答案：(1)2O2+4H2O+8e-====8OH- CH4+10OH--8e-====C+7H2O (2)H2　2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ (3)×8×9.65×104C·mol-1=3.45×104C　4 【答題誤區(qū)】(1)書寫負極反應式時,易忽視電解質溶液的環(huán)境,把生成物C寫成CO2而導致錯誤。 (2)因漏掉“電解”而導

20、致電解氯化鈉溶液的總反應方程式失分。 (3)不注意審題,只寫結果而不列式計算導致失分。 10.【解析】(1)正極上氧氣得電子生成氧離子,電極反應式為O2+4e-====2O2-; n(Cu2+)=0.1 mol,n(H+)=0.4 mol,n(Cl-)=0.4 mol,n(S)=0.1 mol,要想使兩極得到相同體積的氣體,陽極上有氧氣生成,設氧氣的物質的量為x,電解時陰陽極上得失電子數(shù)相等,所以0.1 mol×2+(x+0. 2)mol×2=4x+0.4 mol×1,x=0.1 mol。 (2)①陽極上二價鈷離子失電子生成三價鈷離子,電極反應式為Co2+-e-====Co3+ ②失電子的物質作還原劑,被氧化,所以被氧化的是C或碳; 6Co3++CH3OH+H2O====CO2↑+6Co2++6H+　轉移e- 22.4 L 6 mol 2.24 L 0.6 mol 故轉移電子0.6 mol。 答案：(1)O2+4e-====2O2-　0.1 (2)①Co2+-e-====Co3+?、贑或碳　0.6