2013年高考化學(xué) 回扣知識、夯實(shí)基礎(chǔ)隨堂演練 1-2-5電化學(xué)原理

2013年高考化學(xué)回扣知識、夯實(shí)基礎(chǔ)隨堂演練：1-2-5電化學(xué)原理1(2012年高考四川卷)一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測儀，負(fù)極上的反應(yīng)為：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有關(guān)說法正確的是()A檢測時，電解質(zhì)溶液中的H向負(fù)極移動B若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48 L氧氣C電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正極上發(fā)生的反應(yīng)為：O24e2H2O=4OH解析：審題是關(guān)鍵，反應(yīng)是在酸性電解質(zhì)溶液中進(jìn)行的。在原電池中，陽離子要往正極移動，故A錯；因電解質(zhì)溶液為酸性的，不可能存在OH，故正極的反應(yīng)式為：O24H4e=2H2O，轉(zhuǎn)移4 mol電子時消耗1 mol O2，則轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時消耗2.24 L O2，故B、D錯；電池反應(yīng)式即正負(fù)極反應(yīng)式的和，將兩極的反應(yīng)式相加可知C正確。 答案：C2(2012年銀川模擬)下列說法正確的是()A金屬腐蝕就是金屬原子失去電子被還原的過程B鋼鐵吸氧腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)式為：2H2OO24e=4OHC鍍鋅鐵皮的鍍層損壞后，鐵更容易腐蝕D氯堿工業(yè)中，陽極發(fā)生的反應(yīng)為：2Cl2e=Cl2解析：金屬原子失去電子被氧化；鋼鐵吸氧腐蝕負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)；鋅比鐵活潑，可以保護(hù)鐵。答案：D3(2012年福州質(zhì)檢)能夠使反應(yīng)Cu2H2O=Cu(OH)2H2發(fā)生的是()A用銅片作陰、陽極，電解氯化銅溶液B用銅片作陰、陽極，電解硫酸鉀溶液C銅鋅合金在潮濕空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕D銅片和碳棒用導(dǎo)線相連后同時插入一燒杯內(nèi)的氯化鈉溶液中解析：通常條件下Cu是不能與水反應(yīng)而置換出氫氣的，所以只能是在電解條件下被動發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，且Cu必須作陽極而失電子，陰極材料沒有特別要求，但需要滿足H在陰極得電子析出的要求。A選項(xiàng)錯誤，B選項(xiàng)正確；銅鋅合金在潮濕空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鋅失電子被氧化而腐蝕，C選項(xiàng)錯誤；D選項(xiàng)中是Cu與空氣中的O2形成的原電池，不能析出氫氣，D選項(xiàng)錯。答案：B4如圖為一電化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置。其中裝置D為用加有酚酞的淀粉碘化鉀溶液濕潤的長條濾紙，a、b、c、d為Pt片。整套裝置工作一段時間后，發(fā)現(xiàn)Pt片d的周圍變?yōu)樗{(lán)色。下列有關(guān)說法錯誤的是()APt片c上發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2，c周圍變?yōu)榧t色Bb電極周圍有白色沉淀生成CZ單質(zhì)的金屬活動性較Cu強(qiáng)D裝置A、B之間倒置的U形管，是溝通兩裝置的離子通道解析：d極周圍變藍(lán)色，說明有I2生成，即d極發(fā)生的電極反應(yīng)為2I2e=I2，故d極為電解池的陽極，c為陰極。由此推出：Cu極為原電池的負(fù)極，Z極為正極；a為裝置C的陽極，b為陰極。c極電極反應(yīng)為2H2e=H2，消耗H破壞了水的電離平衡，OH濃度增大，電極周圍呈堿性，酚酞變紅色，A對；裝置C中H在b極放電，b極周圍生成Mg(OH)2白色沉淀，B對；在原電池中，不活潑金屬為電池的正極，故Z的金屬活動性較Cu弱，C錯；在電池工作的過程中，離子濃度發(fā)生變化，故倒置的U形管起平衡兩裝置的離子濃度的作用，D對。答案：C5(2012年高考山東卷)工業(yè)上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：(1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的_吸收。a濃H2SO4b稀HNO3cNaOH溶液d氨水(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈紅色，說明溶液中存在_(填離子符號)，檢驗(yàn)溶液中還存在Fe2的方法是_(注明試劑、現(xiàn)象)。(3)由泡銅冶煉粗銅的化學(xué)反應(yīng)方程式為_。(4)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說法正確的是_。a電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能b粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)c溶液中Cu2向陽極移動d利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬(5)利用反應(yīng)2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其正極電極反應(yīng)為_。解析：(1)冰銅(mCu2S·nFeS)加入石英砂并通入空氣焙燒生成泡銅(Cu2O、Cu)、熔渣和SO2氣體(A)。SO2是一種酸性氧化物，可用NaOH溶液或氨水吸收。(2)溶液中滴加KSCN溶液呈紅色，說明含有Fe3。可利用Fe2的還原性來檢驗(yàn)溶液中其是否存在，加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色，說明還存在Fe2。(3)Al具有較強(qiáng)還原性，高溫下與Cu2O反應(yīng)可制得Cu：2Al3Cu2OAl2O36Cu。(4)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液電解精煉銅時，粗銅作陽極(發(fā)生氧化反應(yīng))，精銅作陰極(Cu2發(fā)生還原反應(yīng))，較活潑金屬(Al、Zn、Cu)在陽極被氧化，不活潑金屬(Au、Pt、Ag)在陽極附近沉積，形成陽極泥，電解質(zhì)溶液中Cu2向陰極移動。電解過程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和熱能。(5)據(jù)電池反應(yīng)可知， Cu作負(fù)極，電極反應(yīng)為2Cu4e=2Cu2，則正極反應(yīng)為O24H4e=2H2O。答案：(1)cd(2)Fe3取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色(3)3Cu2O2AlAl2O36Cu(4)bd(5)4HO24e=2H2O6(創(chuàng)新預(yù)測)N2O5是一種新型硝化劑，其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注?，F(xiàn)以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池，采用電解法制備N2O5，裝置如圖所示，其中Y為CO2。寫出石墨電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_。在電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式為_。解析：通入H2的電極為負(fù)極，H2失電子后生成H，與CO反應(yīng)，故石墨電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：H2CO2e=H2OCO2；電解池中陽極：N2O42HNO32e=2N2O52H。答案：H2CO2e=H2OCO2N2O42HNO32e=2N2O52H一、選擇題1(2012年高考北京卷)人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學(xué)原料。如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附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強(qiáng)D催化劑b表面的反應(yīng)是CO22H2e=HCOOH解析：催化劑a表面發(fā)生的反應(yīng)相當(dāng)于原電池的負(fù)極反應(yīng)，其電極反應(yīng)為2H2O4e=4HO2，而催化劑b表面的反應(yīng)相當(dāng)于原電池的正極反應(yīng)，其電極反應(yīng)為CO22H2e=HCOOH，由于a附近生成了H，而b附近消耗了H，故C不正確。答案：C2(2012年南昌模擬)目前常見的燃料電池主要有四種，下列是這四種燃料電池的工作原理示意圖，其中正極的反應(yīng)產(chǎn)物為水的是()解析：選項(xiàng)A正極氧氣得電子，產(chǎn)物為O2；選項(xiàng)B正極氧氣得電子，參與正極反應(yīng)的還有水，故正極產(chǎn)物為OH；選項(xiàng)C正極氧氣得電子，反應(yīng)物還有從負(fù)極遷移過來的H，故正極產(chǎn)物為水；選項(xiàng)D正極氧氣得電子，反應(yīng)物還有CO2，二者在正極的反應(yīng)產(chǎn)物為CO。答案：C3某同學(xué)按如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。A、B為兩種常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水。當(dāng)K閉合時，在交換膜處SO從右向左移動。下列分析錯誤的是()A電解一段時間后，向裝置通入適量的HCl氣體可以恢復(fù)B反應(yīng)初期，y電極周圍出現(xiàn)白色沉淀CB電極質(zhì)量增加Dx電極產(chǎn)生氣泡，且生成1 mol氣體的同時，有1 mol A參與反應(yīng)解析：由于裝置中兩極材料相同，不符合構(gòu)成原電池的條件，因此可判斷出裝置是原電池，裝置是電解裝置，根據(jù)已知“SO從右向左移動”可判斷出A是負(fù)極，電極反應(yīng)式為A2e=A2，B是正極，電極反應(yīng)式為B22e=B，y作陽極，x作陰極，用惰性電極電解AlCl3溶液的總反應(yīng)方程式為2AlCl36H2O2Al(OH)33H23Cl2。根據(jù)電解的總反應(yīng)式和質(zhì)量守恒可知選項(xiàng)A正確。根據(jù)得失電子守恒可知選項(xiàng)D也正確。答案：B4(2012年高考安徽卷)某興趣小組設(shè)計(jì)如下微型實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是()A斷開K2，閉合K1時，總反應(yīng)的離子方程式為：2H2ClCl2H2B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(yīng)式為：Cl22e=2ClD斷開K1，閉合K2時，石墨電極作正極解析：解答本題時應(yīng)特別注意，金屬Cu在電解池和原電池中作何種電極。 當(dāng)斷開K2，閉合K1時為電解池，由于兩極都有氣泡冒出，故相當(dāng)于惰性電極電解飽和食鹽水，故銅作陰極而石墨作陽極，陽極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，電池總反應(yīng)的離子方程式為2Cl2H2OH2Cl22OH，A、B都錯；當(dāng)斷開K1，閉合K2時組成原電池，銅作負(fù)極而石墨作正極，銅電極的電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，故C錯而D正確。答案：D5(2011年高考安徽卷)研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl。下列“水”電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是()A正極反應(yīng)式：AgCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子CNa不斷向“水”電池的負(fù)極移動 DAgCl是還原產(chǎn)物解析：由電池總反應(yīng)式可知，Ag在負(fù)極失去電子，生成氧化產(chǎn)物AgCl，每生成2 mol AgCl，即生成1 mol Na2Mn5O10時，轉(zhuǎn)移2 mol電子，故A、D錯誤，B正確；Na應(yīng)向電池的正極移動，C錯誤。答案：B6(2012年荊州模擬)被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一個薄層紙片作為傳導(dǎo)體，在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳。電池總反應(yīng)為Zn2MnO2H2O=ZnO2MnO(OH)。下列說法正確的是()A電池正極反應(yīng)式為2MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OHB電池工作時，電子通過外電路從正極流向負(fù)極C當(dāng)0.1 mol Zn完全溶解時，流經(jīng)電解液的電子個數(shù)為1.204×1023D該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化作用解析：負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2，由電池總反應(yīng)式知正極反應(yīng)式為2MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OH，選項(xiàng)A對；MnO2為反應(yīng)物不是催化劑，選項(xiàng)D錯；電解液靠陰、陽離子導(dǎo)電，外電路中電子流向?yàn)樨?fù)極到正極，選項(xiàng)B、C錯。答案：A7(2012年大慶模擬)1 L某溶液中含有的離子如下表：離子Cu2Al3NOCl物質(zhì)的量濃度(mol/L)11a1用惰性電極電解該溶液，當(dāng)電路中有3 mol e通過時(忽略電解時溶液體積的變化及電極產(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pH0Ba3C陽極生成1.5 mol Cl2D陰極析出的金屬是銅與鋁解析：根據(jù)離子的放電順序及電子守恒可知：陰極：1 mol銅離子先放電，然后1 mol氫離子放電(鋁離子不放電)，溶液中產(chǎn)生氫離子濃度為1 mol/L，故A正確，D不正確。陽極氯離子放電只能產(chǎn)生0.5 mol氯氣，C不正確。根據(jù)電荷守恒可推知a應(yīng)等于4。答案：A二、非選擇題8(2012年高考重慶卷)尿素CO(NH2)2是首個由無機(jī)物人工合成的有機(jī)物。(1)工業(yè)上尿素由CO2和NH3在一定條件下合成，其反應(yīng)方程式為_。(2)當(dāng)氨碳比4時，CO2的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系如題圖1所示。A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆(CO2)_B點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正(CO2)(填“大于”“小于”或“等于”)。NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為_。(3)人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如題圖2。電源的負(fù)極為_(填“A”或“B”)。陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為_、_。電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將_；若兩極共收集到氣體13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則除去的尿素為_g(忽略氣體的溶解)。解析：本題涉及化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、電化學(xué)等相關(guān)知識，注重考查學(xué)生分析和綜合應(yīng)用知識的能力。(1)由原子守恒配平。(2)由圖1知：B點(diǎn)為平衡狀態(tài)：v正v逆，v逆為最大點(diǎn)，故A點(diǎn)v逆(CO2)小于B點(diǎn)v正(CO2)。B點(diǎn)：CO22NH3 CO(NH2)2H2O開始： 1 mol 4 mol 0 0變化： 0.6 mol 1.2 mol 0.6 mol 0.6 molNH3的平衡轉(zhuǎn)化率×100%30%。(3)由圖2產(chǎn)生Cl2極為陽極知A為正極，B為負(fù)極。陽極室發(fā)生的反應(yīng)依次為2Cl2e=Cl2。由產(chǎn)物CO2、N2知CO(NH2)2在此室反應(yīng)被氧化，CO(NH2)2CO2N2，發(fā)生還原反應(yīng)的為Cl2。故方程式為CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl。陰極室2H2e=H2。陽極室產(chǎn)生的H通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室，從而使陰極室H濃度保持不變。pH與電解前相比不變。兩極共收集到的氣體n(氣體)0.6 mol陽極 陰極 06 molmCO(NH2)2mCO(NH2)27.2 g答案：(1)2NH3CO2 CO(NH2)2H2O(2)小于30%(3)B2Cl2e=Cl2CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl不變7.29(1)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕簡單示意圖如下，將該圖稍作修改即可成為鋼鐵電化學(xué)防護(hù)的簡單示意圖，請?jiān)谟覉D虛線框內(nèi)作出修改，并用箭頭標(biāo)出電子流動方向。(2)寫出修改前的鋼鐵吸氧腐蝕裝置中石墨電極的電極反應(yīng)式_。 (3)高鐵酸鉀(K2FeO4)可用作凈水劑，也可用于制造高鐵電池。高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH該電池放電時正極反應(yīng)式為_。用該電池電解100 mL 1 mol·L1的AgNO3溶液，當(dāng)電路中通過0.1 mol電子時，被電解溶液的pH為_(溶液體積變化忽略不計(jì))。(4)氧化亞銅是一種半導(dǎo)體材料，常用作制造整流器的材料，還可以用于光照條件下水分解的催化劑和農(nóng)作物的殺菌劑。用如圖裝置可制得氧化亞銅，試寫出陽極的電極反應(yīng)式_。解析：(1)可將兩極之間接入直流電源，并使鐵連接電源的負(fù)極。(2)鋼鐵吸氧腐蝕，石墨為正極，電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH。(3)高鐵電池放電時正極上K2FeO4獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH；用該電池電解100 mL 1 mol·L1的AgNO3溶液，當(dāng)電路中通過0.1 mol電子時，溶液中就生成0.1 mol H，c(H)0.1 mol/0.1 L1 mol/L，pH0。(4)陽極發(fā)生反應(yīng)：2Cu2e2OH=Cu2OH2O。答案：(1) (2)O22H2O4e=4OH(3)FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH0(4)2Cu2e2OH=Cu2OH2O10(2012年黃岡模擬)鋰空氣電池能夠提供相當(dāng)于普通鋰離子電池10倍的能量，因此它是最有前途的電池技術(shù)之一。如圖是鋰空氣電池放電和充電時的工作示意圖。(1)圖中電極a是_極。(2)電池中間的固體電解質(zhì)(含陽離子交換膜)還能阻止H2O、N2、O2等物質(zhì)的通過，防止Li和這些物質(zhì)反應(yīng)。Li和水在常溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)當(dāng)給圖中的鋰空氣電池充電時，d極應(yīng)接電源的_極，該電極的電極反應(yīng)式為_。(4)可用石墨為電極，用該電池電解提純氫氧化鉀電解液。電解池內(nèi)的陽離子交換膜只允許陽離子通過，其工作原理如圖所示。該電解池的陰極反應(yīng)式為_；除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從出口_(填“A”或“B”)導(dǎo)出。解析：(1)圖中a電極為鋰失電子，故為負(fù)極。(2)鋰是較活潑的堿金屬，與水反應(yīng)的方程式跟鈉與水反應(yīng)類似。(3)充電時原電池兩極發(fā)生的反應(yīng)與放電時相反，d極應(yīng)接充電電源的正極，電極反應(yīng)式為4OH4e=2H2OO2。(4)陰極上反應(yīng)為2H2e=H2，左側(cè)鉀離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右室，形成純凈的氫氧化鉀溶液，并從B口導(dǎo)出。答案：(1)負(fù)(2)2Li2H2O=2LiOHH2(3)正4OH4e=2H2OO2(4)2H2e=H2B11(2010年高考重慶卷節(jié)選)釩(V)及其化合物廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化、新材料和新能源等領(lǐng)域。全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對的氧化還原反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如圖所示。(1)當(dāng)左槽溶液顏色逐漸由黃變藍(lán)，其電極反應(yīng)式為_。(2)充電過程中，右槽溶液顏色逐漸由_色變?yōu)開色。(3)放電過程中氫離子的作用是_和_；充電時若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×1023個，左槽溶液中n(H)的變化量為_。解析：(1)由題意知：左槽中溶液顏色由黃變藍(lán)則需VOVO2，同時定向移動過來的H也參與電極反應(yīng)。故有：VO2He=VO2H2O。(2)充電時，右槽中的陽離子得電子，故V3V2，溶液顏色由綠色變?yōu)樽仙?3)放電時，裝置為原電池，H向正極方向移動，并參與正極反應(yīng)。同時通過H的定向移動，在電解質(zhì)溶液中產(chǎn)生電流。充電時，左槽中電極反應(yīng)方程式為VO2H2Oe=VO2H，故轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5 mol時，n(H)=1 mol。由于交換膜只允許H通過，故等體積的兩槽中n(H)的變化量共為1 mol，所以左糟中n(H)的變化量為0.5 mol。答案：(1)VO2He=VO2H2O(2)綠紫(3)參與正極反應(yīng)通過交換膜定向移動使電流通過溶液0.5 mol