2022高考化學二輪專題復習專題二第7講電化學基礎(chǔ)

專題二基本理論第7講電化學基礎(chǔ)1．(2022·啟東模擬)如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面圖。下列說法正確的是()A．該電化腐蝕為析氫腐蝕B．圖中生成鐵銹最多的是C區(qū)域C．A區(qū)域比B區(qū)域更易腐蝕D．鐵閘中的負極的電極反應：Fe－2e－=Fe2＋解析：海水溶液為弱酸性，發(fā)生吸氧腐蝕，在酸性較強的條件下才發(fā)生析氫腐蝕，A錯誤；在B處，海水與氧氣接觸，與Fe最易形成原電池，發(fā)生的吸氧腐蝕的程度最大，生成鐵銹最多，B錯誤；在B處，海水與氧氣接觸，與Fe最易形成原電池，所以B區(qū)域比A區(qū)域更易腐蝕，故C錯誤；Fe作負極失電子生成亞鐵離子，則負極的電極反應為Fe－2e－=Fe2＋，故D正確。答案：D2．(2022·海南卷)某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列說法正確的是()A．Zn為電池的正極B．正極反應式為：2FeOeq\o\al(2－,4)＋10H＋＋6e－=Fe2O3＋5H2OC．該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度不變D．電池工作時OH－向負極遷移解析：A.根據(jù)化合價升降判斷，Zn化合價只能上升，故為負極材料，K2FeO4為正極材料，錯誤；溶液為電解質(zhì)溶液，則正極電極反應為：2FeOeq\o\al(2－,4)＋6e－＋8H2O=2Fe(OH)3↓＋10OH－，錯誤；C.該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度減小，錯誤；D.電池工作時陰離子OH－向負極遷移，正確。答案：D3．(2022·廈門一模)鋰—空氣電池是高能量密度的新型電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是()A．固體電解質(zhì)只有Li＋可通過B．電池反應為：4Li＋O2eq\o(,\s\up15(放電),\s\do15(充電))2Li2OC．充電時，水性電解液的pH將升高D．放電時，若外電路有mole－通過時，理論上將消耗LO2(標準狀況)解析：根據(jù)題給裝置判斷金屬鋰為電池的負極，電極反應式為：Li－e－=Li＋，多孔石墨為電池的正極，電極反應式為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，電池反應為4Li＋O2＋2H2O=4LiOH。A.根據(jù)裝置分析固體電解質(zhì)只有Li＋可通過，正確；B.電池反應為：4Li＋O2＋2H2O=4LiOH，錯誤；C.充電時，石墨電極與外加電源的正極相連，電極反應式為：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，水性電解液的pH將降低，錯誤；D.根據(jù)電極反應計算放電時，若外電路有mole－通過時，理論上將消耗LO2(標準狀況)，錯誤。答案：A4．工業(yè)上可利用下圖所示電解裝置吸收和轉(zhuǎn)化SO2(A、B均為惰性電極)。下列說法正確的是()A．A電極接電源的正極B．A極區(qū)溶液的堿性逐漸增強C．本裝置中使用的是陰離子交換膜D．B極的電極反應式為：SO2＋2e－＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋解析：A.由HSOeq\o\al(－,3)生成S2Oeq\o\al(2－,4)，發(fā)生還原反應，A極應為負極，故A錯誤；B.陰極的電極反應式為：2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，堿性增強，故B正確；C.陽極的電極反應式為：SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，陰極的電極反應式為：2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，離子交換膜應使H＋移動，應為陽離子交換膜，故C錯誤；極為陽極，發(fā)生SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，故D錯誤；故選B。答案：B5．(2022·牡丹江模擬)用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液時，通電一段時間后，向所得的溶液中加入molCu2(OH)2CO3后恰好恢復到電解前的濃度和pH(不考慮二氧化碳的溶解)。則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為()(導學號58870031)A．mol B．molC．mol D．mol解析：電解硫酸銅時，開始電解硫酸銅和水生成銅、氧氣和硫酸，后來電解水生成氫氣和氧氣，如果只按照第一階段的電解，反應只需要加入氧化銅或碳酸銅就可以，但是現(xiàn)在加入的是堿式碳酸銅，相當于多加入了mol水，這mol水應該是第二階段的反應進行，該階段轉(zhuǎn)移了mol電子，第一階段轉(zhuǎn)移了mol電子，所以總共轉(zhuǎn)移了mol電子，選C。答案：C【考綱再現(xiàn)】【錯題記錄】1.了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。2．了解常見化學電源的種類及其工作原理。3．理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。1．(2022·天津卷)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是()(導學號58870130)A．銅電極上發(fā)生氧化反應B．電池工作一段時間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))減小C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡解析：A項，Cu作正極，電極上發(fā)生還原反應，錯誤；B項，電池工作過程中，SOeq\o\al(2－,4)不參加電極反應，故甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))基本不變，錯誤；C項，電池工作時，甲池反應為：Zn－2e－=Zn2＋，乙池反應為：Cu2＋＋2e－=Cu，甲池中Zn2＋會通過陽離子交換膜進入乙池，以維持溶液中電荷平衡，由電極反應式可知，乙池中每有64gCu析出，則進入乙池的Zn2＋為65g，溶液總質(zhì)量略有增加，正確；D項，由題干信息可知，陰離子不能通過陽離子交換膜。答案：C2．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是()A．圖1中，鐵釘易被腐蝕B．圖2中，滴加少量K3Fe(CN)6]溶液，沒有藍色沉淀出現(xiàn)C．圖3中，燃氣灶的中心部位容易生銹，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕D．圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當于原電池的正極解析：A項，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項，負極反應為：Fe－2e－=Fe2＋，F(xiàn)e2＋與Fe(CN)6]3－反應生成Fe3Fe(CN)6]2藍色沉淀；D項，為犧牲陽極的陰極保護法，Mg塊相當于原電池的負極。答案：C3．科學家用氮化鎵材料與銅組裝成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4。下列關(guān)于該電池敘述錯誤的是()A．電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能B．銅電極為正極，電極反應式為：CO2＋8e－＋8H＋=CH4＋2H2OC．電池內(nèi)部H＋透過質(zhì)子交換膜從左向右移動D．為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量鹽酸解析：A.該電池工作時，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；B.銅電極為正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為：CO2＋8e－＋8H＋=CH4＋2H2O，B正確；C.H＋在Cu電極處參與反應，因此電池內(nèi)部H＋透過質(zhì)子交換膜從左向右移動，C正確；D.為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量的酸，由于鹽酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會混有HCl氣體，因此應該加入少量的硫酸，D錯誤。答案：D4．(2022·全國Ⅲ卷)鋅—空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應為：2Zn＋O2＋4OH–＋2H2O=2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)。下列說法正確的是()A．充電時，電解質(zhì)溶液中K＋向陽極移動B．充電時，電解質(zhì)溶液中c(OH－)逐漸減小C．放電時，負極反應為：Zn＋4OH–－2e–=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)D．放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣(標準狀況)解析：A項，充電時裝置為電解池，溶液中的陽離子向陰極移動；B項，充電時的總反應為放電時的逆反應：2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐漸增大；C項，放電時負極失電子發(fā)生氧化反應，由放電時的總反應可知，負極反應式為：Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)；D項，由放電時的總反應可知，電路中通過2mol電子時，消耗molO2，其體積為L(標準狀況)。答案：C5．(2022·重慶模擬)鉛、二氧化鉛、氟硼酸(HBF4)電池是一種低溫性能優(yōu)良的電池，常用于軍事和國防工業(yè)，其總反應方程式為：Pb＋PbO2＋4HBF4eq\o(,\s\up15(放電),\s\do15(充電))2Pb(BF4)2＋2H2O已知：HBF4、Pb(BF4)2均是易溶于水的強電解質(zhì)]。下列說法中不正確的是()(導學號58870131)A．充電時，陽極附近溶液的pH增大B．充電時，陰極的電極反應式為：Pb2＋＋2e－=PbC．放電時，轉(zhuǎn)移1mol電子時負極減少的質(zhì)量為gD．放電時，正極的電極反應式為：PbO2＋2e－＋4H＋=Pb2＋＋2H2O解析：在電解池中，陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，原電池的總反應為：Pb＋PbO2＋4HBF4eq\o(,\s\up15(放電),\s\do15(充電))2Pb(BF4)2＋2H2O，故放電時負極反應為：Pb－2e－=Pb2＋；正極反應：PbO2＋2e－＋4H＋=Pb2＋＋2H2O，陰離子移向負極，陽離子移向正極；充電時，陰極反應：Pb2＋＋2e－=Pb，陽極反應：Pb2＋＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋，陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。充電時，陽極反應：Pb2＋＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋，產(chǎn)生大量的H＋，故陽極附近溶液的酸性增強，pH減小，A錯誤；充電時的陰極反應即是將放電時的負極反應倒過來，故陰極反應為Pb2＋＋2e－=Pb，B正確；放電時，此裝置為原電池，負極反應為Pb－2e－=Pb2＋，負極的質(zhì)量減小，轉(zhuǎn)移1mol電子時負極減少的質(zhì)量為1/2mol×207g/mol＝g，C正確；放電時，正極上發(fā)生還原反應，電極反應式為：PbO2＋2e－＋4H＋=Pb2＋＋2H2O，D正確。答案：A6．(2022·北京卷)用石墨電極完成下列電解實驗。項目實驗一實驗二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化兩個石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；……下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是()A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．b處：2Cl－－2e－=Cl2↑C．c處發(fā)生了反應：Fe－2e－=Fe2＋D．根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅解析：、d處試紙變藍，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子剩余造成的，故正確；處變紅，局部褪色，說明是溶液中的氫氧根和氯離子同時放電，故錯誤；處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，故正確；D.實驗一中ac形成電解池，db形成電解池，所以實驗二中也相當于形成三個電解池(一個球兩面為不同的兩極)，m為電解池的陰極，另一球朝m的一面為陽極(n的背面)，故相當于電鍍，即m上有銅析出，正確。答案：B7．(2022·華師大模擬)把物質(zhì)的量均為mol的AlCl3、CuCl2和H2SO4溶于水制成100mL的混合溶液，用石墨作電極電解，并收集兩電極所產(chǎn)生的氣體，一段時間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同。則下列描述正確的是()(導學號58870132)A．陽極得到的氣體中有O2且為molB．鋁元素僅以Al(OH)3的形式存在C．陰極質(zhì)量增加gD．電路中共轉(zhuǎn)移mol電子解析：用惰性電極電解，陰極：Cu2＋＋2e－=Cu，2H＋＋2e－=H2↑；陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑，4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；根據(jù)各離子的放電順序可知，該電解過程可分為以下幾個階段：(1)階段一：電解molCuCl2，轉(zhuǎn)移mole－，陰極增重質(zhì)量為銅的質(zhì)量，為g；陽極產(chǎn)生molCl2；故C項錯誤；(2)階段二：電解molHCl，轉(zhuǎn)移mole－，陽極又產(chǎn)生molCl2，陰極產(chǎn)生molH2；(3)階段三：電解molHCl，轉(zhuǎn)移mole－，此階段H＋來源于水，Cl－完全電解，陽極又產(chǎn)生molCl2，陰極又產(chǎn)生molH2；此時由于溶液pH增大，部分Al3＋以Al(OH)3的形式沉淀，故B項錯誤；綜上分析可知，當轉(zhuǎn)移mole－時，陽極共產(chǎn)生molCl2，陰極產(chǎn)生molH2，如果使兩極最終所得氣體的體積相等，還需要繼續(xù)電解水。假設(shè)還需電解xmolH2O，則陽極產(chǎn)生molO2，陰極產(chǎn)生xmolH2。此時陽極氣體為mol＋mol，陰極氣體為mol＋xmol，由二者相等得x＝，由此可得再電解molH2O，還需轉(zhuǎn)移電子mol，所以該過程中共轉(zhuǎn)移mole－，D項正確；陽極共產(chǎn)生molCl2，molO2，A項錯誤。答案：D8．(2022·陜西師大附中模擬)25℃時，用兩個質(zhì)量相同的銅棒作電極，電解500mLmol/LH2SO4溶液，電解過程中，電解液的pH變化如表所示(假定溶液溫度保持不變)。電解2h后，取出電極，對電極進行干燥，并稱量，測得兩電極的質(zhì)量差為g。已知，25℃時mol/LCuSO4溶液的pH為。(導學號58870133)時間/h12pH(1)實驗剛開始階段電解池陰極所發(fā)生反應的電極反應式為______________________________________________________。(2)電解進行到h后，電解質(zhì)溶液的pH不再發(fā)生變化的原因是______________________________________________________________________________________________________________；用離子反應方程式表示mol/LCuSO4溶液的pH為的原因______________________________。(3)電解進行的2h中，轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)的量mol(填“<”“＝”或“>”)。(4)若欲使所得電解質(zhì)溶液復原到500mLmol/LH2SO4溶液，應對溶液進行怎樣處理？_________________________________________________________________________________________。解析：根據(jù)題意及表中數(shù)據(jù)可知，電解剛開始階段，陽極反應式是：Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應式為：2H＋＋2e－=H2↑；隨著電解的繼續(xù)，溶液中Cu2＋的濃度增大，此時陽極反應不變，而H＋已被電解完，陰極反應則變成Cu2＋＋2e－=Cu；若電解過程中只有電鍍銅的過程，陽極溶解的銅與陰極生成的銅質(zhì)量相同，溶液的組成保持不變，則陽極銅的減少為2g＝g，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為mol，而實際上先有H2產(chǎn)生，后有電鍍銅的過程，故實際轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量大于mol；要使溶液復原則需要通入H2S，H2S＋CuSO4=CuS↓＋H2SO4。答案：(1)2H＋＋2e－=H2↑(2)電解持續(xù)進行，H＋電解完后，電解過程發(fā)生轉(zhuǎn)變，陽極反應式為：Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應式為：Cu2＋＋2e－=Cu，電解質(zhì)溶液的組成、濃度不再發(fā)生變化，溶液的pH也不再發(fā)生變化Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋(3)>(4)向溶液中通入約molH2S9．(2022·重慶卷，改編)我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價值和歷史價值，但出土的青銅器因受到環(huán)境腐蝕，故對其進行修復和防護具有重要意義。(導學號58870134)(1)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復分解反應，該化學方程式為____________________________________________。(2)下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖。腐蝕過程中，負極是________(填圖中字母“a”“b”或“c”)；②環(huán)境中的Cl－擴散到孔口，并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為_____________；③若生成gCu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標準狀況)。解析：(1)復分解反應為相互交換成分的反應，因此該反應的化學方程式為：Ag2O＋2CuCl=2AgCl＋Cu2O。(2)①負極發(fā)生失電子的反應，銅作負極失電子，因此負極為c。負極反應：Cu－2e－=Cu2＋，正極反應：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。②正極反應產(chǎn)物為OH－，負極反應產(chǎn)物為Cu2＋，兩者與Cl－反應生成Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為：2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓。③gCu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為mol，由Cu元素守恒知，發(fā)生電化腐蝕失電子的Cu單質(zhì)的物質(zhì)的量為mol，失去電子mol，根據(jù)電子守恒可得，消耗O2的物質(zhì)的量為mol，所以理論上消耗氧氣的體積為L(標準狀況)。答案：(1)Ag2O＋2CuCl=2AgCl＋Cu2O(2)①c②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓③10．(2022·吉林模擬)化學電池的研究一直是化學工作者研究的熱點之一。(導學號58870135)Ⅰ.美國科學家S·魯賓成功開發(fā)鋅汞紐扣式電池，以鋅和氧化汞為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解液的原電池，有效地解決電池使用壽命短，易發(fā)生漏液等問題。電池總反應為：Zn＋HgO=ZnO＋Hg。(1)該電池的正極反應式為______________________________。(2)含汞電池生產(chǎn)企業(yè)的污水中會含有一定量的＋2價的汞離子，通常采用處理成本較低的硫化物沉淀法，即向污水中投入一定量的硫化鈉，反應的離子方程式為_____________________________________________________。(3)該方法的缺點是產(chǎn)物的顆粒比較小，大部分懸浮于污水中，通常采用投入一定量的明礬晶體進行后續(xù)處理，請解釋其原因______________________________________________________。Ⅱ.鋰離子電池由于輕便、能量大等優(yōu)點，成為當今社會最為常見的電池。其中的重要材料磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)通常按照下列流程進行生產(chǎn)：請回答下列問題：(4)生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是______________。氣體X的化學式為________。(5)請寫出一定條件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化學方程式______________________________________________________，當生成1mol磷酸亞鐵鋰時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為________。(6)生成LiFePO4的過程可能產(chǎn)生一種雜質(zhì)對電池有致命的影響，則該雜質(zhì)可能為________。解析：Ⅰ.(1)正極發(fā)生還原反應，HgO獲得電子生成Hg，堿性條件下還生成氫氧根離子，該電池的正極反應式為：HgO＋H2O＋2e－=Hg＋2OH－；(2)硫離子與汞離子反應生成HgS沉淀，反應離子方程式為：Hg2＋＋S2－=HgS↓；(3)鋁離子水解得到的氫氧化鋁膠體具有吸附性，吸附HgS顆粒，加快HgS微粒的沉降。Ⅱ.(4)生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是：使反應物充分混合，提高反應速率，銨根離子與氫氧根離子反應生成氨氣，即X為NH3；(5)流程圖中LiH2PO4與Fe2O3、C反應生成LiFePO4，F(xiàn)e元素被還原，C元素被氧化生成CO，還有水生成，反應方程式為：2LiH2PO4＋Fe2O3＋C=2LiFePO4＋CO↑＋2H2O，當生成1mol磷酸亞鐵鋰時，轉(zhuǎn)移的電子為1mol，即轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為×1023；(6)碳可能將氧化鐵中Fe元素還原為Fe