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1、电化学一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分,每小题只有一个正确答案)1.(2013山东烟台诊断,13)下列与装置有关的说法中正确的是() A.图a中,随着电解的进行溶液中H+的浓度越来越大B.图b中,Al电极作电池的负极,电极反应为Al-3e-Al3+C.图c中,发生的反应为Co+Cd2+Cd+Co2+D.图d中:K分别与M、N连接,Fe电极均受到保护不会腐蚀2.(2013福建龙岩质检,11)已知Fe2+与K3Fe(CN)6溶液反应呈蓝色。某同学进行如下图的实验,将左铁棒的上、下两端各联上一锌片,而在右铁棒中段联上一铜片(如图1),并将它们同时静置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混
2、合胶质溶液中。经一段时间后,发现图中的甲、乙、丙、丁、戊、己等六区均有变化(如图2)。下列关于各区变化情况的判断,正确的是()A.甲区呈现蓝色B.乙区呈现红色C.戊区产生Cu2+离子D.丁区产生Fe3+离子3.(2013北京丰台一模,10)一种太阳能电池的工作原理如图所示,电解质为铁氰化钾K3Fe(CN)6和亚铁氰化钾K4Fe(CN)6的混合溶液。下列说法中不正确的是()A.K+移向催化剂bB.催化剂a表面发生的化学反应:Fe(CN-e-Fe(CNC.Fe(CN在催化剂b表面被氧化D.电解质溶液中的Fe(CN和Fe(CN浓度基本保持不变4.关于下列说法中正确的是()A.用惰性电极电解熔融氯化钠
3、的离子方程式为:2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-B.用惰性电极分别电解CuCl2溶液和MgCl2溶液分别得到单质Cu和MgC.下图为电解足量氯化钠溶液的装置,一段时间后两极收集到气体的体积之比为11D.电解精炼铜时,相同时间内阴极析出铜的质量比阳极溶解铜的质量大5.下图是一套电化学装置,对其有关说法错误的是()A.装置A是原电池,装置B是电解池B.反应一段时间后,装置B中溶液pH增大C.a口若消耗1 mol CH4,d口可产生4 mol气体D.a口通入C2H6时的电极反应为C2H6-14e-+18OH-2C+12H2O6.(2013浙江十校联考,11)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作
4、阴极、熔融CaF2CaO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.阳极的电极反应为C+2O2-4e-CO2C.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,石墨电极应连接Pb电极7.已知在pH为45的溶液中,Cu2+几乎不水解,而Fe3+几乎完全水解。某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量。该同学向pH=3.8酸化的、含有Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液中加入过量的黑色粉末X,充分搅拌后将滤液用右图所示装置电解,
5、其中某电极增重a g,另一电极上产生标准状况下的气体V mL。下列说法正确的是()A.铜电极连接电源正极B.黑色粉末X是铁粉C.铜的相对原子质量的计算式是D.石墨电极上发生的反应是4OH-4e-O2+2H2O二、简答题(本题包括4小题,共58分)8.(10分)(2013北京海淀期中,25)海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.58.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表:成分Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SHC含量/(mgL-1)9 360832001 10016 0001 200118(1)海水显弱碱性的原因是(用离子方程式表示):,该海水中Ca2+的物质的量浓度为 mo
6、lL-1。(2)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。电渗析原理示意图阴极的电极反应为。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:。淡水的出口为a、b、c中的出口。9.(16分)某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。图1图2请回答:.用图1所示装置进行第一组实验。(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu作电极的是(填字母序号)。A.铝B.石墨C.银D.铂(2)N极发生反应的电极反应为。(3)实验过程中,S(填“从左向右”“从右向左”或
7、“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有。.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料发现,高铁酸根(Fe)在溶液中呈紫红色。(4)电解过程中,X极区溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O和。(6)若在X极收集到672 mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况下的气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少 g。(7)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为:2K2FeO4+3ZnFe2O3+ZnO+2K
8、2ZnO2该电池正极发生的反应的电极反应为。10.(16分)工业上采用的一种污水处理方法如下:保持污水的pH在5.06.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。某科研小组用该原理处理污水,设计装置示意图如图所示。(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。此时应向污水中加入适量的。a.H2SO4b.CH3CH2OHc.Na2SO4d.NaOHe.BaSO4(2)电解池阳极实际发生了两个电极反应,
9、其中一个反应生成一种无色气体,则阳极的电极反应式分别是.;.。(3)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)。A物质的化学式是。(4)已知燃料电池中有1.6 g CH4参加反应,则C电极理论上生成气体 L(标准状况)。11.(16分)某课外活动小组同学用如图装置进行实验,试回答下列问题: (1)若开始时开关K与a连接,则B极的电极反应为。(2)若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应为,总反应的离子方程式为。有关上述实验,下列说法正确的是(填序号)。
10、溶液中Na+向A极移动从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度若标准状况下B极产生2.24 L气体,则溶液中转移0.2 mol电子(3)该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法,可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。该电解槽的阳极反应为。此时通过阴离子交换膜的离子数(填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因。若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池,则电池正极的电极反应为。#一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分,每小题只有一
11、个正确答案)1.D解析:A选项,阴极电极反应:2H+2e-H2,阳极电极反应:Fe-2e-Fe2+,溶液中H+的浓度越来越小,错误;B选项生成Al,错误;C选项由图可知Cd为负极,失电子,错误;D选项相连后分别为电解池的阴极、原电池的正极,均被保护。2.B解析:甲、丙区为负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,乙、戊区为正极,反应为O2+4e-+2H2O4OH-,丁、己为负极,电极反应为Fe-2e-Fe2+,只有B选项正确。3.C解析:由电子流向可知a为负极,发生失电子的氧化反应:Fe(CN-e-Fe(CN;b为正极发生Fe(CN+e-Fe(CN;只有C选项错误。4.D解析:熔融的氯化钠无水,A
12、错误;MgCl2溶液中的H+得电子,B错误;阴极2H+2e-H2、阳极2Cl-2e-Cl2,依据电子守恒生成的H2、Cl2的物质的量之比为11,但氯气溶于水,能与NaOH溶液反应,所以收集到的氯气一定比氢气少,C错误;阴极只发生Cu2+2e-Cu,而阳极除发生Cu-2e-Cu2+,还可能发生Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+等,所以D选项正确。5.B解析:由进气及出气可知A为原电池、B为电解池,装置B中是电解水,所以反应一段时间内,硫酸的浓度增大,B选项错误;C选项,a为负极、d为阴极,消耗1 mol CH4失8 mol电子,生成1 mol H2的2 mol电子,依据得失电子守恒可知正
13、确。6.B解析:整个反应中Ca2+没有参加反应,所以装置中CaO的总量不变,C选项错误;由图可知石墨电极为阳极应与电源正极相连,B选项正确、D选项错误。7.D解析:若黑色粉末X是铁粉,则掺入了新的杂质Fe2+,X应为CuO;此装置因为有气体生成,所以是电解CuSO4溶液,阳极电极反应为4OH-4e-2H2O+O2、阴极电极反应式为Cu2+2e-Cu,铜接电源负极,D正确;氧气的体积单位为mL,铜的相对原子质量的计算式为,C选项错误。二、简答题(本题包括4小题,共58分)8.答案:(1)HC+H2OH2CO3+OH-510-3(2)2H2O+2e-H2+2OH-(或2H+2e-H2)Ca2+OH
14、-+HCCaCO3+H2Ob解析:(1)c(Ca2+)=;(2)阳离子向右边阴极移动、阴离子向左边阳极移动,可知b中为淡水。9.答案:(1)A (2)2H+2e-H2(或2H2O+2e-H2+2OH-)(3)从右向左滤纸上M极附近有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可)(4)增大(5)4OH-4e-2H2O+O2(6)0.28(7)2Fe+6e-+5H2OFe2O3+10OH-解析:(1)铝与CuSO4溶液反应,且比Zn活泼;(2)N极为阴极,发生得电子反应,溶液中只有H+得电子;(3)S向负极(左)移动,滤纸上阴极有OH-生成、阳极有Fe2+生成,两离子生成白色Fe(OH)
15、2沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色;(4)X极是阴极,H+得电子,所以pH增大;(5)两极均有气体产生,可知阳极生成的气体只能是氧气;(6)X极收集n(H2)=0.03 mol,得0.06 mol电子,Y极收集n(O2)=0.007 5 mol,OH-失去0.03 mol电子,所以参加反应的n(Fe)=0.005 mol;(7)第一步,标化合价看化合价变化:铁的化合价降低3价;第二步,依据得失电子写2Fe+6e-Fe2O3;第三步,依据电荷守恒,结合电解质溶液显碱性配平得电极反应:2Fe+6e-+5H2OFe2O3+10OH-。10.答案:(1)c(2)Fe-2e-Fe2+4OH-4e-O
16、2+2H2O(3)CO2(4)8.96解析:H2SO4显酸性、CH3CH2OH是非电解质、NaOH显碱性、BaSO4不溶于水;Na2SO4是强电解质显中性,电解时Na+、S均不放电,只有c符合;(2)乙装置通入空气的电极为原电池正极,所以甲装置Fe为阳极,铁失电子,由生成一种无色气体可知还生成氧气,所以还有OH-失电子;(3)由乙中电解质可知,甲烷燃烧生成CO2和H2O,所以A为CO2,在正极发生电极反应式为O2+4e-+2CO22C;(4)首先标化合价看化合价变化:H4O2,0.1 mol CH4转移0.8 mol电子,C电极反应为2H+2e-H2,所以生成n(H2)=0.4 mol。11.答案:(1)Fe-2e-F(2)2H+2e-H22Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(3)4OH-4e-2H2O+O2小于H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大O2+2H2O+4e-4OH-解析:(1)为原电池,铁被氧化腐蚀,即电极反应为Fe-2e-Fe2+。(2)为电解池,阳极A发生2Cl-2e-Cl2、阴极B发生2H+2e-H2;阳离子向阴极移动,错误;应该通入HCl,不能加盐酸,因为盐酸是HCl的水溶液,错误;电子不能在溶液中移动,错误。(3)依据电荷守恒通过阳离子交换膜的K+是通过阴离子交换膜的S的2倍。
