電化學(xué)原理及應(yīng)用6

1、 PAGE PAGE 11電化學(xué)原理及應(yīng)用一、選擇題(每小題5分，共50分)1下列敘述正確的是()A銅、鐵和FeCl3溶液形成的原電池，銅極放出氫氣B電解硫酸鈉溶液就是電解水，電解后溶液pH升高C鐵鍋生銹的正極反應(yīng)為：O22H2O4e=4OHD工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng)為：2H2e=H22如圖所示，a、b是兩根石墨棒。下列敘述正確的是()Aa是正極，發(fā)生還原反應(yīng) Bb是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)C稀硫酸中硫酸根離子的物質(zhì)的量不變D往濾紙上滴加酚酞試液，a極附近顏色變紅3下表中，對陳述、的正確性及兩者間有無因果關(guān)系的判斷都正確的是()選項(xiàng)陳述陳述陳述A用鋅和足量稀硫酸制取氫氣時(shí)加入硫酸銅溶液可以加快

2、制取氫氣的速度對、對、無B用MgAlNaOH構(gòu)成原電池Mg更活潑作負(fù)極對、對、無C石墨常作電解池的電極石墨的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且導(dǎo)電性好對、對、有DMgCl2是離子化合物電解MgCl2的飽和溶液制取金屬鎂 對、對、有4下列關(guān)于如圖所示裝置的敘述中正確的是()A電流由鐵釘經(jīng)過導(dǎo)線流向石墨棒B該裝置是一個(gè)簡易的電解飽和食鹽水的裝置C石墨棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H2e=H2D石墨棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H2OO24e=4OH5堿性鋅錳干電池是生活中應(yīng)用最廣泛的電池，下列說法中不正確的是()A該電池正極反應(yīng)式為：MnO2H2Oe=MnO(OH)OHB電池工作時(shí)負(fù)極pH一定降低 C用該電池作電源精煉銅，純銅與

3、鋅連接D用該電池作電源電解硫酸銅溶液，負(fù)極溶解6.5 g鋅，陰極一定析出6.4 g銅6下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()A圖中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B圖中，開關(guān)由M改置于N時(shí)，CuZn合金的腐蝕速率減小C圖中，接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D圖中，ZnMnO2干電池自發(fā)放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的7工業(yè)上采用的一種污水處理方法如下：保持污水的pH在5.06.0之間，通過電解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉積下來，有凈化水的作用。某科研小組用該原理處理污水，設(shè)計(jì)的裝置如圖所示。下列說法正確的是()A為了增加污水的

4、導(dǎo)電能力，應(yīng)向污水中加入適量的H2SO4溶液B甲裝置中Fe電極的反應(yīng)為Fe3e=Fe3C為了使燃料電池乙長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時(shí)，循環(huán)的物質(zhì)A為CO2D當(dāng)乙裝置中有1.6 g CH4參加反應(yīng)時(shí)，C電極理論上生成氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為4.48 L8空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC)，RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。RFC的工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，a電極產(chǎn)生2.24 L H2Bb電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為4H2O4e=2H24OHCc電極上進(jìn)行還原反應(yīng)，B池中的

5、H可以通過隔膜進(jìn)入A池Dd電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為O24H4e=2H2O9用惰性電極電解V mL某二價(jià)金屬的硫酸鹽溶液一段時(shí)間，陰極有W g金屬析出，溶液的pH從6.5變?yōu)?.0(體積變化可忽略不計(jì))。析出金屬的相對原子質(zhì)量為()。A.eq f(100W,V) B.eq f(200W,V) C.eq f(2105W,V) D.eq f(1105W,V)10如圖所示，用鐵棒和石墨棒作電極電解1 L 1 mol/L的食鹽水，下列有關(guān)說法正確的是()A電鍵K與N連接，鐵棒被保護(hù)而免受腐蝕B電鍵K與N連接，正極反應(yīng)式為4OH4e=2H2OO2C電鍵K與M連接，當(dāng)兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體33.6 L時(shí)，

6、理論上生成1 mol NaOHD電鍵K與M連接，將石墨棒換成銅棒，就可實(shí)現(xiàn)在鐵棒上鍍銅二、填空題(共50分)11(13分)化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。(1)催化反硝化法中，H2能將NOeq oal(,3)還原為N2。25 時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行10 min，溶液的pH由7變?yōu)?2。N2的結(jié)構(gòu)式為_。上述反應(yīng)離子方程式為_，其平均反應(yīng)速率v(NOeq oal(,3)為_molL1min1。還原過程中可生成中間產(chǎn)物NOeq oal(,2)，寫出3種促進(jìn)NOeq oal(,2)水解的方法_。(2)電化學(xué)降解NOeq oal(,3)的原理如圖所示。電

7、源正極為_(填“A”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_g。12(12分)如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關(guān)問題：(1)甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式是_。(2)石墨(C)極的電極反應(yīng)式為_。(3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24 L氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為_L；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為_g。(4)某同學(xué)利用甲烷燃料電池設(shè)計(jì)電解法制取漂白液或Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)。若用于制漂白液，a為電池的_極，電解質(zhì)溶液最好用_。若用于

8、制Fe(OH)2，使用硫酸鈉作電解質(zhì)溶液，陽極選用_作電極。13(10分)按如圖所示裝置連接，X、Y均為惰性電極。請回答下列問題：(1)Zn為_極。(2)連接好裝置后，燒杯中的溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_。(3)圖中通過隔膜的SOeq oal(2,4)向_(填“左”、“右”或“不”)遷移，Y極及其附近出現(xiàn)的現(xiàn)象是_。(4)常溫下，當(dāng)Zn極質(zhì)量減少32.5 g時(shí)，X極生成氣體8.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，若此時(shí)燒杯中溶液的體積為500 mL，則此時(shí)燒杯中溶液的pH_(不考慮生成的氣體溶于水)。14(15分)某化學(xué)興趣小組對電化學(xué)問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。.利用如圖所示裝置探究金屬的防護(hù)措施，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋅電極

9、不斷溶解，鐵電極表面有氣泡產(chǎn)生。(1)寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式：_。(2)某學(xué)生認(rèn)為，鐵電極可能參與反應(yīng)，并對產(chǎn)物做出假設(shè)：假設(shè)1：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2；假設(shè)2：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe3；假設(shè)3：_。(3)為了探究假設(shè)1、2，他采取如下操作：取0.01 mol/L FeCl3溶液2 mL于試管中，加入過量鐵粉；取操作試管的上層清液加入2滴K3Fe(CN)6溶液，生成藍(lán)色沉淀；取少量正極附近溶液加入2滴K3Fe(CN)6溶液，未見藍(lán)色沉淀生成；取少量正極附近溶液加入2滴KSCN溶液，未見溶液變紅。據(jù)、現(xiàn)象得出的結(jié)論是_。(4)該實(shí)驗(yàn)原理可應(yīng)用于防護(hù)鋼鐵腐蝕，請?jiān)倥e一例防護(hù)鋼鐵腐蝕的措施：

10、_。.利用如圖所示裝置做電解50 mL 0.5 mol/L的CuCl2溶液實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)記錄：A陽極上有黃綠色氣體產(chǎn)生，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埾茸兯{(lán)后褪色(提示：Cl2氧化性大于IOeq oal(,3)；B電解一段時(shí)間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍(lán)色固體。(1)分析實(shí)驗(yàn)記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋：_；_。 (2)分析實(shí)驗(yàn)記錄B中淺藍(lán)色固體可能是_(寫化學(xué)式)，試分析生成該物質(zhì)的原因：_。1答案C 2答案C 3答案C 4答案D 5答案D6答案B 7答案C 8答案C 9答案C 10答案C11答案(1)NN2NOeq oal(,3)5H2eq o(=,sup15(催

11、化劑)N22OH4H2O0.001加酸，升高溫度，加水(2)A2NOeq oal(,3)6H2O10e=N212OH14.412答案(1)CH48e10OH=COeq oal(2,3)7H2O(2)2Cl2e=Cl2(3)4.4812.8(4)負(fù)飽和氯化鈉溶液或食鹽水鐵13答案(1)負(fù)(2)2H2O2Cleq o(=,sup15(電解)H2Cl22OH(3)左有氣泡產(chǎn)生，溶液呈紅色(4)1414答案.(1)Zn2e=Zn2(2)鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2和Fe3(3)正極附近溶液不含F(xiàn)e2和Fe3(4)刷油漆(其他合理答案均可).(1)2ICl2=I22Cl5Cl2I26H2O=10Cl2I

12、Oeq oal(,3)12H(2)Cu(OH)2電解一段時(shí)間后，Cu2濃度下降，H開始放電，溶液pH增大，Cu2轉(zhuǎn)化為Cu(OH)21解析A選項(xiàng)，銅極發(fā)生反應(yīng)Fe3e=Fe2，錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，電解硫酸鈉溶液就是電解水，電解后溶液pH不變，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng)為：2Cl2e=Cl2，錯(cuò)誤。答案C2解析a是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)；b是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)；在反應(yīng)過程中，硫酸根離子沒有參與反應(yīng)，因此稀硫酸中硫酸根離子的物質(zhì)的量不變；往濾紙上滴加酚酞試液，b極附近顏色變紅。答案C3解析用鋅和足量稀硫酸制取氫氣時(shí)加入硫酸銅溶液，可以形成原電池，加快制取氫氣的速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；用MgAlN

13、aOH構(gòu)成原電池，Al與NaOH溶液反應(yīng)，Al作負(fù)極，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；石墨的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且導(dǎo)電性好，所以石墨常作電解池的電極，選項(xiàng)C正確；MgCl2是離子化合物，電解熔融的MgCl2制取金屬鎂，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C4解析題圖裝置是一個(gè)原電池裝置，B錯(cuò)；鐵釘為負(fù)極，電流由石墨棒經(jīng)過導(dǎo)線流向鐵釘，A錯(cuò)；中性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，石墨棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2OO24e=4OH，C錯(cuò)，D正確。答案D5解析堿性鋅錳干電池正極反應(yīng)為：MnO2H2Oe=MnO(OH)OH，負(fù)極反應(yīng)為：Zn2OH2e=Zn(OH)2，用該電池作電源電解硫酸銅溶液，負(fù)極溶解6.5 g鋅，轉(zhuǎn)移電子0.2 mol，如果溶液中銅離子的

14、物質(zhì)的量大于或等于0.1 mol，則析出銅6.4 g，如果小于0.1 mol，則析出銅小于6.5 g，D錯(cuò)誤。答案D6解析A項(xiàng)，圖中，鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，錯(cuò)誤； B項(xiàng)，圖中開關(guān)置于M時(shí)，CuZn合金作負(fù)極，由M改置于N時(shí)，CuZn合金作正極，腐蝕速率減小，正確；C項(xiàng)，圖中接通開關(guān)時(shí)Zn作負(fù)極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt極上放出，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，圖中ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由Zn的還原作用引起的，錯(cuò)誤。答案B7解析A選項(xiàng)加入硫酸，不利于Fe(OH)3的生成，錯(cuò)誤；B選項(xiàng)Fe電極的反應(yīng)為Fe2e=Fe2，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)1.6 g CH4參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移0

15、.8 mol電子，則C電極理論上生成0.4 mol H2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為8.96 L，錯(cuò)誤。答案C8解析由圖知，右邊為氫氧燃料電池，左邊為電解池。A項(xiàng)，a極的電極反應(yīng)式為2H2e=H2，轉(zhuǎn)移0.1 mol電子時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生1.12 L氫氣，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，b電極與電源正極相連，是陽極，電極反應(yīng)式為2H2O4e=4HO2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，c電極上發(fā)生還原反應(yīng)，說明該電極為正極，陽離子向正極移動，即H進(jìn)入A池，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，氣體X是H2，d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H24e=4H，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C10解析電鍵K與N連接構(gòu)成原電池，鐵為負(fù)極，失電子，逐漸被腐蝕，正極為氧氣得電子，電極反應(yīng)式為

16、O22H2O4e=4OH，A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)；電鍵K與M連接構(gòu)成電解池，因?yàn)槿芤褐兄挥? mol NaCl，所以電解開始階段是電解NaCl溶液，NaCl耗盡后，電解的是水，因此陰極和陽極先分別生成氫氣和氯氣，后又分別生成氫氣和氧氣，分析得知溶液中的鈉元素完全轉(zhuǎn)化為NaOH，故生成的NaOH為1 mol，C項(xiàng)正確；電鍵K與M連接，石墨棒改為銅棒時(shí)，陽極Cu失電子，變?yōu)镃u2，但Cu2與陰極生成的OH結(jié)合生成Cu(OH)2沉淀，不能實(shí)現(xiàn)鐵棒鍍銅的目的，D項(xiàng)錯(cuò)。答案C11解析(1)N2分子中，兩個(gè)氮原子以三個(gè)共用電子對相結(jié)合。反應(yīng)物是H2和NOeq oal(,3)，已知生成物之一是N2，根據(jù)溶液pH的變化

17、可知另一種生成物是OH，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律及質(zhì)量守恒可知還有一種生成物是H2O，v(NOeq oal(,3)v(OH)eq f(102 molL1,10 min)0.001 molL1min1。升高溫度、稀釋均可促進(jìn)水解；NOeq oal(,2)水解方程式為NOeq oal(,2)H2OHNO2OH，加酸可中和OH，使水解平衡正向移動；加入水解呈酸性的鹽，如NHeq oal(,4)、Fe3等也可促進(jìn)水解。(2)與直流電源B相連的電極上，NOeq oal(,3)變?yōu)镹2，發(fā)生了還原反應(yīng)，因此B是電源的負(fù)極，A是電源的正極。根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒、元素守恒可寫出陰極反應(yīng)式為2NOeq oal

18、(,3)6H2O10e=N212OH。陽極反應(yīng)式為10H2O20e=20H5O2，陰極反應(yīng)式為4NOeq oal(,3)12H2O20e=2N224OH。電解過程中，若轉(zhuǎn)移20 mol電子，陽極20 mol H通過交換膜移向陰極，則陽極質(zhì)量減少20 mol1 g/mol5 mol32 g/mol180 g；陰極質(zhì)量減少2 mol28 g/mol20 g36 g。即當(dāng)通過20 mol電子時(shí)，兩極質(zhì)量變化差m左m右180 g36 g144 g，顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)，膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差為14.4 g。答案(1)NN2NOeq oal(,3)5H2eq o(=,sup15(催化劑)N22

19、OH4H2O0.001加酸，升高溫度，加水(2)A2NOeq oal(,3)6H2O10e=N212OH14.412解析(1)甲烷燃料電池負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，即甲烷在負(fù)極上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的產(chǎn)物為碳酸鉀，負(fù)極反應(yīng)式為CH48e10OH=COeq oal(2,3)7H2O。(2)原電池的負(fù)極與電解池的陰極相接，鐵極為陰極，則C極為陽極，在C極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2。(3)n(O2)eq f(2.24 L,22.4 Lmol1)0.1 mol，甲池中正極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，由電子守恒知，經(jīng)過甲、乙、丙裝置的電子的總物質(zhì)的量為0.4 mol。乙池

20、中的鐵極與甲池的負(fù)極相連，鐵極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O2e=2OHH2，n(H2)eq f(0.4 mol,2)0.2 mol，V(H2)0.2 mol22.4 Lmol14.48 L。丙池中精銅為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu，n(Cu)eq f(0.4 mol,2)0.2 mol，m(Cu)0.2 mol64 gmol112.8 g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸鹽，制備原理是2Cl2H2Oeq o(=,sup15(通電)2OHCl2H2，Cl22OH=ClClOH2O，氣體與液體反應(yīng)，最好采用逆向接觸，即氣體在下端產(chǎn)生，堿溶液在上端生成，使其充分反應(yīng)，

21、所以該裝置的下端為陽極，上端為陰極，陰極與電源負(fù)極相連，故a極為負(fù)極。生活中常見且廉價(jià)的氯化物是氯化鈉，故電解質(zhì)溶液最好用飽和氯化鈉溶液。若制備氫氧化亞鐵，用硫酸鈉溶液作電解質(zhì)溶液，選用鐵作陽極。答案(1)CH48e10OH=COeq oal(2,3)7H2O(2)2Cl2e=Cl2(3)4.4812.8(4)負(fù)飽和氯化鈉溶液或食鹽水鐵13解析經(jīng)分析可知，左側(cè)為原電池，右側(cè)為電解池。(1)Zn為負(fù)極。(2)燒杯中是電解氯化鈉溶液，離子方程式為2H2O2Cleq o(=,sup15(電解)H2Cl22OH。(3)Zn為負(fù)極，失電子生成Zn2進(jìn)入溶液，SOeq oal(2,4)通過隔膜向左移動；燒杯中Y極有氫氣逸出，同時(shí)有OH生