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2013届高考化学二轮专题检测: 电化学


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2013 届高考化学二轮专题检测:

电化学

学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________

第 I 卷(选择题)

一、选择题 1.金属镍有广泛的用途.粗镍中含有少量 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质,可用电解法制备高 纯度的镍,下列叙述正确的是 + + + (已知:氧化性 Fe2 <Ni2 <Cu2 ) + - A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2 +2e ===Ni B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 + + C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2 和 Zn2 D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有 Cu 和 Pt 2.一组镍氢电池能使一台试运行的混合动力公交车两年内跑 10 万公里。大功率镍氢动 力电池及 其管理模块,是国家“十五”863 计划电动汽车重点专项中的一项重要课题。我国镍氢电 池生产技 术居世界先进水平。常见的镍氢电池的某极是镍氢合金 LaNi5H6(LaNi5H6 中各元素化合 价均为 0 ), 电池反应通常表示为: 下列说法正确的是 A.放电时储氢合金作正极 B.充电时储氢合金作阳极 C. 充 电 时 阳 极 周 围 c(OH ) 增 大 D. 放 电 时 负 极 反 应 是 LaNi5H6+6OH -6e =LaNi5+6H2O 3.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中不正确的是 一 - A.氢氧燃料电池在碱性介质中的正极反应式:O2+2H2O+4e =4OH B.用铁棒作阳极、碳棒作阴极电解饱和氯化钠溶液的离子方程式为: 2C1-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-

C.粗铜精炼时,与电源负极相连的是纯铜,电极反应式为: Cu2++2 e =Cu + D.钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式:Fe 一 2e—=Fe2 4.以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下,下列说法不正确 的是( )

A.在阴极区,发生的电极反应为:2H2O+2e ==2OH―+H2↑ + B.在阳极区,通电后溶液逐渐由黄色变为橙色,是因为阳极区 H 浓度增大,使平衡


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C.该制备过程总反应的化学方程式为:4K2CrO4+4H2O

2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑

+2O2↑ D.测定阳极液中 K 和 Cr 的含量,若 K 与 Cr 的物质的量之比为 d,则此时铬酸钾的转 化率为 α=d/2 5.如图所示的锂离子电池主要利用碳的还原和氧化进行工作,比传统的镉镍电池、氢 镍电池性能更优越。则下列叙述正确的是

A 充电过程中,B 极被氧化 B 该电池充放电的总反应式为:LiCoO2+C6
X-

Li1-xCoO2+LixC6

C 放电时 A 极是负极,C6 发生氧化反应 D 放电时 B 极是负极, Li 发生氧化反应 6.目前市场上主流手机所配的电池基本上都是锂离子电池。它的负极材料是金属锂和 碳的复合材料,组成为 C6Li,其中碳作为金属锂的载体,电解质为一种能传导 Li+的有 机导体或高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为: 下列说法不正确的是 A.放电时电池内部 Li+向负极移动 B.该电池不能选用水做溶剂的电解质 C.放电时,正极的电极反应式:0.45Li++Li0。55CoO2+0.45eLiCoO2 D.充电时,外接电源的正极与电池上标注“+”的电极连接 7.某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述不正确的是 ...

A.a 和 b 不连接时,铁片上会有金属铜析出 + - B.a 和 b 用导线连接时,铜片上发生的反应为:Cu2 +2e = Cu C.无论 a 和 b 是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 + D.a 和 b 分别连接直流电源正、负极,电压足够大时, Cu2 向铜电极移动 8.如图是一种可充电的锂离子电池充、放电的工作示意图。放电时该电池的电极反应 式为: - 负极:LixC6-xe =C6+xLi+(LixC6 表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料) - 正极:Li1-xMnO2+xLi++x e =LiMnO2(LiMnO2 表示含锂原子的 MnO2) 下列有关说法正确的是: ( )

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充电

A.该电池的反应式为 Li1-xMnO2+LixC6

放电

LiMnO2+C6

B. 在整个充电或放电过程中都只存在一种形式的能量转化 + C.K 与 N 相接时,Li 由 A 极区迁移到 B 极区 D.K 与 M 相接时,A 是阳极,发生氧化反应

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第 II 卷(非选择题)

9. 工业上处理含 Cr2O72—的酸性工业废水常用以下方法: ①往工业废水里加入适量的 NaCl,搅拌均匀;②用 Fe 为电极进行电解,经过一段时间有 Cr(OH)3 和 Fe(OH)3 沉淀产生;③过滤回收沉淀,废水达到排放标准.试回答: (1)电解时的电极反应:阳极________________,阴极__________________________. + (2)Cr2O72—转变成 Cr3 的离子反应方程式:_____________________. (3)电解过程 Cr(OH)3、Fe(OH)3 沉淀是怎么产生的? ______________________________________. (4)能否用 Cu 电极来代替 Fe 电极?________(填“能”或“不能”) ,简述理由 ______________________. 10. 某课外活动小组同学用图一装置进行实验,试回答下列问题。

(1) 若开始时开关 K 与 a 连接, ① 则铁发生的是电化学腐蚀中的 腐蚀; ② 若开始时开关 K 与 b 连接,则总反应的离子方程式 。 (2)芒硝(化学式为 Na2SO4· 2O),无色晶体,易溶于水,是一种分布很广泛的硫 10H 酸盐矿物。该小组同学设想,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法。用如图二所 示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠,无论从节省能源还是提高 原料的利用率来看都更加符合绿色化学理念。 ① 该电解槽的阳极反应式为: ,此时通 过阴离子交换膜的离子数 (填“大于”或“小于”或“等于”)通过阳离子 交换膜的离子数。 ② 制得的氢氧化钠溶液从出口(选填“A”、“B”、“C”、“D”) 导出。 ③ 若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池,则电池负极的电极反 应式为 。已知 H2 的燃烧热为 285.8 kJ/mol, 则该燃料电池工作产生 36 g H2O 时, 理论上有 kJ 的能量 转化为电能。 11.某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

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请回答: I.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 做电极的是 ..

(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式为 。 2(3)实验过程中,SO4 (填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移 动;滤纸上能观察到的现象有 。 II.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(FeO42-)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- == FeO42- + 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 况时气体体积) ,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: K2FeO4 + 3Zn == Fe2O3 +ZnO +2K2ZnO2 该 电 池 正 极 发 生 的 反 应 的 电 极 反 应 式 为 。 12. 某种铅酸蓄电池具有廉价、长寿命、大容量的特点,它使用的电解质是可溶性的 甲基磺酸铅,电池的工作原理:

⑴放电时,正极的电极反应式为 ;充电时,Pb 电极应该连接在外接电源的 (填“正极”或“负极”)。 ⑵工业用 PbO2 来制备 KClO4 的工业流程如下:

①写出 NaClO3 与 PbO2 反应的离子方程式: 。 ②工业上可以利用滤液Ⅰ与 KNO3 发生反应制备 KClO4 的原因是 。 ⑶PbO2 会随温度升高逐步分解,称取 23.9gPbO2,其受热分解过程中各物质的质量随温 度的变化如右图所示。 若在某温度下测得剩余固体的质量为 22.94g,则该温度下 PbO2 分解所得固体产物的组 成为 (写化学式) ,其物质的量之比为 。

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13. 高铁酸钾(K 2FeO 4 )具有高效的消毒作用,为一种新型非氯高效消毒剂。电解 法制备高铁酸钾操作简便,成功率高,易于实验室制备。其原理如下图所示。

I. 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(FeO42 )在溶液中呈紫红色。 (1)电解过程中,X 极是 极,电极反应是 。 (2)电解过程中,Y 极放电的有 。 2- (3)生成高铁酸根(FeO4 )的电极反应是 。 II. 若用不同种电池作为上述实验的电源,请分析电池反应。 (1)铅蓄电池总的化学方程式为: Pb+PbO2+2H2SO4,则它在充电时的阳极反应为 。 (2)镍镉碱性充电电池在放电时,其两极的电极反应如下: - - 正极:2NiOOH+2H2O+2e =2Ni(OH)2+2OH - - 负极:Cd+2OH -2e =Cd(OH)2 则它在放电时的总反应的化学方程式为 。 (3)肼(N2H4)是一种可燃性液体,可用作火箭燃料。已知在 25℃、101kPa 时,32.0g N2H4 在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水,放出 624kJ 的热量,则 N2H4 完全燃烧的热 化学方程式是 ; 肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是 20%~30%的 KOH 溶液,放电时 负极的电极反应是 。 (4)以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入 O2 和 CO2,负极通入丙烷,电 解质是熔融碳酸盐,电池总反应方程式为:C3H8+5O2=3CO2+4H2O。 写出该电池正极的电极反应: 。 (5)当制备相同物质的量的高铁酸钾时,理论上,上述四种电池中分别消耗的 Pb、Cd、 肼、丙烷的物质的量之比是 。 2H2O+2PbSO4
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参考答案 1.D 【解析】阳极失去电子,发生氧化反应,A 不正确;由于粗镍中含有杂质,所以最初失去电 + 子的是锌、铁等,而阴极始终是镍离子放电,所以选项 B 不正确;C 不正确,还有 Ni2 ; 铜和 Pt 的金属性弱于镍的,因此二者不放电,形成阳极泥,D 正确,答案选 D。 2.D 【解析】放电相当于原电池,在原电池中负极失去电子,正极得到电子,所以根据方程式可 知,放电时储氢合金作负极,所以选项 A 不正确,D 正确;充电时放电的逆过程,原来的 - 负极是阴极,正极是阳极,所以充电时储氢合金作阴极,阳极电极反应式为 NiOH2-e = + NiO(OH)+H ,所以周围 c(OH-)降低,因此正确的答案选 D。 3.B 【解析】选项 B 中铁作阳极,则铁失去电子,所以在反应中得不到氯气,应该是石墨作阳 极,铁作阴极,B 不正确,其余都是正确的,所以答案选 B。 4.D 【解析】电解池中阴极得到电子,所以根据装置图可知,A 正确;阳极失去电子,则溶液中 - 的 OH 失去电子,从而破坏阳极周围水的电离平衡,所以溶液显酸性,因此 B 正确;根据 阳极和阴极的电极反应式可知,选项 C 正确;因为使用了阳离子膜,所以 K 离子可以随意 通过,而膜两侧的溶液一定要分别保持电中性,所以由方程式系数可知: 4 K2CrO4~~ 2 K2Cr2O7 起始量(mol) 1 0 转化量(mol) 4x 2x 平衡量(mol) 1-4x 2x 阳极区的钾离子:2× (1-4x)+2x=2-4x 铬:(1-4x)+4x=1 由题目已知,可得:K/Cr=(2-4x)/1=d 即(2-4x)/1=d 而根据转化率定义:α=4x/1,代入上面式子 2-α=d,即转化率为 2-d 所以答案选 D。 5.B 【解析】根据装置图可知,充电时电子向 B 极移动,B 极是阴极,发生还原反应,选项 A 不正确。放电时电子向 A 极移动,所以 A 极是正极,B 极是负极,LixC6 发生氧化反应,所 以选项 CD 都是错误的,答案选 B。 6.A 【解析】该电池的负极反应:0.45Li—0.45e- =0.45Li+,用电池总反应减去负极反应,可 以得电池的正极反应为: 0.45Li++Li0.55COO2+0.45 e- ==LiCOO2,C 说法正确;由于电池 负极是锂单质,所以不能用含水的电解质,B 说法正确;电池放电时,内部 Li+由负极移向 正极,A 说法错误;充电时电池正极将发生氧化反应,所以电池“+”与电源正极相连,D 说 法正确,因此正确的答案选 A。 7.D 【解析】如果 a 和 b 不连接,则铁直接和硫酸铜发生置换反应,生成硫酸亚铁和铜,A 正确。 如果 a 和 b 用导线连接,则构成原电池,铁比铜活泼,铁是负极,铜是正极,溶液中的铜离 子在正极得到电子而析出铜,B 正确,所以 C 也正确。a 和 b 分别连接直流电源正、负极, 则铜电极是阳极,电解池中阳离子向阴极移动,所以选项 D 不正确,答案选 D。 8.D
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【解析】 原电池中正负极反应式相加即得到总反应式, 所以反应式为 LiMnO2+C6
-x

Li1

MnO2+LixC6,A 不正确。根据装置图可知,还存在电能和光能、热能的转化,B 不正确。 K 与 N 相连是原电池,原电池中阳离子向正极移动,A 是正极,所以选项 C 不正确。K 与 M 相接时,A 和电源的正极相连,所以 A 是阳极,发生氧化反应,D 正确,答案选 D。 - + + - 9. (1)Fe-2e ===Fe2 2H +2e ===H2↑ + + + + (2)6Fe2 +Cr2O72—+14H ===6Fe3 +2Cr3 +7H2O + + (3)在阴极反应及 Cr2O72—与 Fe2 反应的过程中,将消耗大量的 H ,使溶液 pH 上升,促 + + 使 Fe3 、Cr3 水解并最终转化为 Fe(OH)3、Cr(OH)3 沉淀 + (4)不能 因为阳极产生的 Cu2 不能使 Cr2O72—还原到低价 - + 【解析】(1)电解时阳极失去电子,所以反应式是 Fe-2e ===Fe2 ;阴极得到电子,因此 + - 溶液中的氢离子在阴极放电,反应式是 2H +2e ===H2↑。 + + - (2)阳极产生的亚铁离子具有还原性,能把 Cr2O72—还原成 Cr3 ,方程式为 6Fe2 +Cr2O2 7 + + + +14H ===6Fe3 +2Cr3 +7H2O。 + + + + (3)根据阴极电极反应式及 6Fe2 +Cr2O72—+14H ===6Fe3 +2Cr3 +7H2O 可知,反应过 + + + 程中将消耗大量的 H ,使溶液 pH 上升,促使 Fe3 、Cr3 水解并最终转化为 Fe(OH)3、 Cr(OH)3 沉淀。 + (4)如果铜作阳极,则阳极产生铜离子,而 Cu2 不能使 Cr2O72—还原到低价,所以不能代 替。 ② 2Cl— +2H2O电解 2OH— + H2↑+ Cl2↑ = (2)① 4OH— ? 4e—=2H2O + O2↑ 小于 ② D ③ H2 ? 2e—+ 2OH—=2H2O 571.6 【解析】(1)① 若开始时开关 K 与 a 连接,则构成原电池,由于溶液显中性,所以发生 钢铁的吸氧腐蚀。 ②若开始时开关 K 与 b 连接,则构成电解池,石墨和电源的正极相连,作阳极,溶液中的 氯离子放电。铁和电源的负极相连,作阴极,溶液中的氢离子放电,所以方程式为 2Cl— 10.(1)① 吸氧 +2H2O电解 2OH— + H2↑+ Cl2↑。 = - (2)①电解池中阳极失去电子,则溶液中的 OH 失去电子,方程式为 4OH— ? 4e—=2H2O + - + O2↑。由于通过阴离子交换膜的是 SO42 ,而通过阳离子交换膜的是 H ,所以根据电荷守恒 可知,通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。 ②氢氧化钠在阴极生成,所以从 D 处导出。 ③原电池中负极失去电子, 正极得到电子, 所以氢气在负极通入。 由于溶液是氢氧化钠溶液, — — 因此负极电极反应式为 H2 ? 2e + 2OH =2H2O。燃烧热是在一定条件下,1mol 可燃物完全 燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量, 所以生成 36g 水放出的热量是 285.8 kJ× 2=571.6kJ, 即有 571.6kJ 的能量转化为电能。 11. (16 分) (1)A (2)2H+ + 2e- == H2↑(或 2H2O + 2e- == H2↑+ 2OH-) (3)从右向左 ;滤纸上有红褐色斑点产生 (4)增大 ..... (5)4OH- - 4e- == 2H2O + O2↑ (6)0.28 2(7)2FeO4 + 6e + 5H2O == Fe2O3 + 10OH 【解析】 (1)因为铜是正极,而铝的金属性又强于锌的,所以铝不能代替铜作电极,答案选 A。 (2)N 和锌电极相连,作阴极,溶液中的氢离子放电,方程式为 2H+ + 2e- == H2↑。 (3)原电池中阴离子向负极移动,所以从右向左 移动。由于铁和铜电极相连,作阳极,铁
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失去电子。和溶液的 OH 结合生成氢氧化亚铁沉淀,氢氧化亚铁不稳定,又被氧化生成氢 氧化铁沉淀,所以现象是滤纸上有红褐色斑点产生。 ..... (4)X 是阴极,溶液中的氢离子放电,所以阴极周围水的电离平衡被破坏,OH 浓度大于 氢离子的浓度,溶液显碱性,pH 增大。 (5)Y 电极水阳极,而 Y 极也产生气体,因此该气体是氧气,方程式为 4OH- - 4e- == 2H2O + O2↑。 (6)氢气和氧气的物质的量分别是 0.03mol、0.0075mol,根据电子得失守恒可知,铁失去 的电子是 0.03mol× 2-0.0075mol× 4=0.03mol,因此消耗铁是 0.03mol÷ 56g/mol=0.28g。 6× (7)原电池中正极得到电子,所以根据总反应式可知,正极电极反应式为 2FeO42- + 6e- + 5H2O == Fe2O3 + 10OH- 。 12.⑴4H++PbO2+2e—=Pb2++2H2O 负极 ⑵①PbO2+ClO3—+2H+=Pb2++ClO4—+H2O ②KClO4 的溶解度较小 ⑶Pb2O3 和 Pb3O4 1:1 【解析】 (1)放电相当于是原电池,正极得到电子,所以电极反应式为 4H++PbO2+2e—= Pb2++2H2O。充电相当于电解池,zau 原电池中 Pb 是负极,失去电子。所以再充电时应该和 电源的负极相连,作阴极,得到电子。 (2)①二氧化铅具有氧化性,能把氯酸钠氧化生成高氯酸钠,方程式为 PbO2+ClO3—+2H+=Pb2++ClO4—+H2O。 ②由于 KClO4 的溶解度较小,易结晶析出。 (3)二氧化铅是 0.1mol,其中氧原子是 0.02mol。再 A 点,固体减少 0.8g,则剩余氧原子 的物质的量是 0.15mol,剩余此时铅和氧原子的个数之比是 2︰3,剩余 A 点对应点物质是 Pb2O3。同理可得出 B 点对应物质是 Pb3O4。由于剩余固体质量介于 A 和 B 之间,所以固体 是由 Pb2O3 和 Pb3O4 组成点混合物。 设二者的物质的量分别是 x 和 y, 2x+3y=0.1, 则 3x+4y =0.2-
23 . 9 ? 22 . 94 16




=0.14,解得 x=y=0.02mol,所以是 1︰1 的。
+ - - - - -

【答案】Ⅰ.(1)阴;2H +2e = H2↑。 (2)Fe 和 OH (3)Fe+8OH -6e = FeO42 + 4H2O - - + Ⅱ.(1)PbSO4+2H2O-2e = PbO2+SO42 +4H (2)Cd+2NiOOH+2H2O = Cd(OH)2+2Ni(OH)2 (3)N2H4(1)+O2(g)= N2(g)+2H2O(l) △H=-624kJ/mol - - N2H4+4OH -4e = 4H2O+N2↑ - - (4)O2+2CO2+4e = 2CO32 (5)10:10:5:1 + 【解析】I.(1)X 和电源的负极相连,所以是阴极,溶液中的氢离子放电,方程式为 2H + - 2e = H2↑。 (2)Y 和电源的正极相连,作阳极。由于 Y 是铁,所以铁失去电子,发生氧化反应。根据 - 实验现象可判断,在阳极上溶液中的 OH 也放电生成氧气。 - - - (3)阳极铁失去电子,氧化产物是高铁酸根,反应式为 Fe+8OH -6e = FeO42 +4H2O。 II.(1)充电相当于电解,在电解池中阳极失去电子,发生氧化反应。根据反应式可判断, - - + 充电时硫酸铅失去电子,所以电极反应式为 PbSO4+2H2O-2e = PbO2+SO42 +4H 。 (2)在原电池中正负极的电极反应式相叠加即得到总反应式,所以反应式为 Cd+2NiOOH +2H2O = Cd(OH)2+2Ni(OH)2。 (3)32.0g N2H4 是
32 g 32 g / mol ? 1 mol ,所以热化学方程式为 N2H4(1)+O2(g)= N2(g)

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+2H2O(l) △H=-624kJ/mol。在燃料电池中负极是失去电子的,所以肼在负极通入,发 - - 生氧化反应,氧化产物是氮气,反应式为 N2H4+4OH -4e = 4H2O+N2↑。 (4)负极通入丙烷,丙烷的氧化产物是 CO2 和水,由于电解质水熔融的碳酸盐,所以电极 - - 反应式为 C3H8-20e +10CO32 =13CO2+4H2O,根据总反应式可知,正极反应式为 5O2+ - - 10CO2+20e = 10CO32 。 (5)1molPb、Cd、肼、丙烷失去的电子分别为 2mol、2mol、4mol、20mol,所以根据得失 电子守恒可知,Pb、Cd、肼、丙烷的物质的量之比是 10:10:5:1。

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