高中化學(xué)專題訓(xùn)練電化學(xué)

PAGE1電化學(xué)1．一種太陽能電池的工作原理如圖Z7-1所示，電解質(zhì)為鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]和亞鐵氰化鉀K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列說法不正確的是()圖Z7-1A．K＋移向催化劑bB．催化劑a表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：[Fe(CN)6]4－－e－=[Fe(CN)6]3－C．[Fe(CN)6]3－在催化劑b表面被氧化D．電解池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－濃度基本保持不變2．工業(yè)上常用電解硫酸鈉溶液聯(lián)合生產(chǎn)硫酸和燒堿，生產(chǎn)裝置如圖Z7-2所示，其中陰極和陽極均為惰性電極。測得同溫同壓下，氣體甲與氣體乙的體積比約為1∶2，以下說法中正確的是()圖Z7-2A．a(chǎn)極與電源的負(fù)極相連B．產(chǎn)物丙為硫酸溶液C．離子交換膜d為陰離子交換膜D．b電極反應(yīng)式：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O3．如圖Z7-3，下列說法不正確的是()圖Z7-3A．此裝置用于電鍍銅時，電解一段時間，硫酸銅溶液的濃度不變B．若a為純銅，b為粗銅，該裝置可用于粗銅的電解精煉C．燃料電池中正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．電子經(jīng)導(dǎo)線流入b電極4．用電解法可提純含有某些含氧酸根雜質(zhì)的粗KOH溶液，其工作原理如圖Z7-4所示。下列有關(guān)說法錯誤的是()圖Z7-4A．陽極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．通電后陰極區(qū)附近溶液pH會增大C．K＋通過交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū)D．純凈的KOH溶液從b出口排出5．我國預(yù)計在2020年前后建成自己的載人空間站。為了實現(xiàn)空間站的零排放，循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供O2，我國科學(xué)家設(shè)計了一種裝置(如圖Z7-5)，實現(xiàn)了“太陽能-電能-化學(xué)能”轉(zhuǎn)化，總反應(yīng)方程式為2CO2=2CO＋O2。下列關(guān)于該裝置的說法正確的是()圖Z7-5A．圖中N型半導(dǎo)體為正極，P型半導(dǎo)體為負(fù)極B．圖中離子交換膜為陽離子交換膜C．反應(yīng)完畢，該裝置中電解質(zhì)溶液的堿性增強(qiáng)D．人體呼出的氣體參與X電極的反應(yīng)：CO2＋2e－＋H2O=CO＋2OH－6．用如圖Z7-6裝置研究電化學(xué)原理，下列分析中錯誤的是()圖Z7-6選項連接電極材料分析abAK1K2石墨鐵模擬鐵的吸氧腐蝕BK1K2鋅鐵模擬鋼鐵防護(hù)中犧牲陽極的陰極保護(hù)法CK1K3石墨鐵模擬電解飽和食鹽水DK1K3鐵石墨模擬鋼鐵防護(hù)中外加電流的陰極保護(hù)法7.(1)利用如圖Z7-7實驗裝置可以合成氨，鈀電極B的電極反應(yīng)式為________________________________。圖Z7-7(2)用惰性電極電解葡萄糖和硫酸鈉混合溶液，可以制得葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH]和己六醇[CH2OH(CHOH)4CH2OH]。葡萄糖酸在________極生成，對應(yīng)的電極反應(yīng)式為__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如圖Z7-8所示，以N2O4為原料采用電解法可制備新型綠色硝化劑(一種氮氧化物)，寫出生成這種硝化劑的陽極電極反應(yīng)式：__________________________________。圖Z7-8(4)用粗硅作原料，熔融鹽電解法制取甲硅烷原理如圖Z7-9，判斷B為電源的________極，電解時陽極的電極反應(yīng)式為__________________________________。圖Z7-9(5)一種氨燃料電池，使用的電解質(zhì)溶液是2mol/L的KOH溶液。電池反應(yīng)為4NH3＋3O2=2N2＋6H2O。圖Z7-10通入a氣體一極的電極反應(yīng)式為__________________________________；消耗3.4gNH3轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。8．(1)圖Z7-11是某研究機(jī)構(gòu)開發(fā)的給筆記本電腦供電的甲醇燃料電池，甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(H＋)和電子，電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。一個甲醇分子經(jīng)過電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生________個電子的電量，其負(fù)極的電極反應(yīng)式為________________________。圖Z7-11(2)用間接電化學(xué)法除去NO的過程如圖Z7-12所示。圖Z7-12已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，寫出陰極的電極反應(yīng)式：________________________________。用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理：__________________________________。(3)目前已發(fā)明了電解法制取ClO2的新工藝。①用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2(如圖Z7-13所示)，寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式：____________________________________。圖Z7-13②電解一段時間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，停止電解，通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為________mol；用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因：__________________________________。(4)我國的科技人員為了消除SO2的污染，利用原電池原理，變廢為寶，設(shè)計由SO2和O2來制備硫酸，設(shè)計裝置如圖Z7-14所示，電極A、B為多孔的材料。圖Z7-14A極為________(填“正極”或“負(fù)極”)。B極的電極反應(yīng)式是__________________________________。答案：1．C[解析]由圖可知，電子從負(fù)極流向正極，則a為負(fù)極，b為正極。b為正極，則K＋移向催化劑b，A項正確；a為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則催化劑a表面發(fā)生反應(yīng)[Fe(CN)6]4－－e－=[Fe(CN)6]3－，B項正確；b上發(fā)生還原反應(yīng)[Fe(CN)6]3－＋e－=[Fe(CN)6]4－，[Fe(CN)6]3－在催化劑b表面被還原，C項錯誤；由B、C中的電極反應(yīng)可知，二者以1∶1相互轉(zhuǎn)化，電解質(zhì)溶液中[Fe(CN)6]3－和[Fe(CN)6]4－濃度基本保持不變，D項正確。2．B[解析]分析裝置圖可知是電解裝置，電解硫酸鈉溶液的實質(zhì)是電解水，氣體甲與氣體乙的體積比約為1∶2，氣體甲為氧氣，氣體乙為氫氣，陽極生成氧氣，電極反應(yīng)2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陰極生成氫氣，2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，所以判斷a電極是陽極，b電極是陰極，在陽極室得到硫酸，在陰極室得到氫氧化鈉溶液，則c為陰離子交換膜，d為陽離子交換膜。分析可知a電極為陽極，與電源正極相連，A項錯誤；陽極室生成氫離子，生成產(chǎn)物丙為硫酸，c為陰離子交換膜，B項正確；d為陽離子交換膜，C項錯誤；b電極是陰極，該電極發(fā)生還原反應(yīng)2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，D項錯誤。3．B[解析]燃料電池中，通入氫氣的電極為負(fù)極、通入氧氣的電極為正極，則b是陰極、a是陽極。此裝置用于電鍍銅時，陽極溶解的金屬銅等于陰極析出的金屬Cu，所以電解質(zhì)溶液中銅離子相當(dāng)于不參加反應(yīng)，則其濃度不變，A項正確；電解精煉銅時，粗銅作陽極、純銅作陰極，所以若a為粗銅，b為純銅，該裝置可用于粗銅的精煉，B項錯誤；燃料電池中，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，C項正確；電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向b電極，D項正確。4．C[解析]陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)方程式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，A正確；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，消耗氫離子產(chǎn)生氫氣，使溶液中氫離子濃度減小，所以溶液pH增大，B正確；鉀離子通過交換膜從陽極區(qū)移向陰極區(qū)，這樣才可以達(dá)到提純氫氧化鉀的作用，C錯誤；純凈的KOH在陰極制得，從b口排出，D正確。5．D[解析]根據(jù)圖中左邊電源內(nèi)負(fù)電荷移向負(fù)極，N型半導(dǎo)體為負(fù)極，P型半導(dǎo)體為正極，A錯誤；N型半導(dǎo)體為負(fù)極，X極為電解池的陰極，電極反應(yīng)為CO2＋2e－＋H2O=CO＋2OH－，生成的氫氧根離子通過離子交換膜在Y極參加反應(yīng)，所以圖中離子交換膜為陰離子交換膜，B錯誤，D正確；總反應(yīng)方程式為2CO2=2CO＋O2，根據(jù)總反應(yīng)可知，反應(yīng)前后溶液的堿性不變，C錯誤。6．D[解析]在中性條件下，鐵作負(fù)極失電子，石墨作正極，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，則Fe發(fā)生吸氧腐蝕，A正確；Zn、Fe形成原電池，Zn作負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e作正極被保護(hù)，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法，B正確；Fe作陰極，陰極上氫離子得電子，石墨作陽極，陽極上氯離子失電子，電解氯化鈉溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，C正確；Fe與正極相連，F(xiàn)e作陽極，F(xiàn)e失電子，被腐蝕，F(xiàn)e不能被保護(hù)，D錯誤。7．(1)N2＋6H＋＋6e－=2NH3(2)陽CH2OH(CHOH)4CHO＋H2O－2e－=CH2OH(CHOH)4COOH＋2H＋(3)N2O4＋2HNO3－2e－=2N2O5＋2H＋(4)正Si＋4H－－4e－=SiH4↑(5)2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O0.6mol[解析](1)根據(jù)圖示可知在鈀電極B上N2獲得電子，與H＋結(jié)合形成NH3，電極反應(yīng)式為N2＋6e－＋6H＋=2NH3。(2)葡萄糖生成葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH]是氧化反應(yīng)，在陽極發(fā)生，對應(yīng)的電極反應(yīng)式為CH2OH(CHOH)4CHO＋H2O－2e－=CH2OH(CHOH)4COOH＋2H＋。(3)Pt是惰性電極，N2O4發(fā)生失去電子的反應(yīng)，產(chǎn)物是N2O5，電極反應(yīng)式為N2O4＋2HNO3－2e－=2N2O5＋2H＋。(4)從圖示知，H－移向陽極生成SiH4，B是電源的正極，陽極上電極反應(yīng)式為Si＋4H－－4e－=SiH4↑。(5)電池反應(yīng)為4NH3＋3O2=2N2＋6H2O。該電池負(fù)極是氨氣失電子生成氮?dú)?，根?jù)示意圖可知a電極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，發(fā)生的電極反應(yīng)式為2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O，反應(yīng)中2mol氨氣反應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子，3.4gNH3的物質(zhì)的量＝3.4g÷17g/mol＝0.2mol，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.6mol。8．(1)6CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋(2)2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)(3)①Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋②0.01在陰極發(fā)生2H＋＋2e－=H2↑，H＋濃度減小，使得H2OOH－＋H＋的平衡向右移動，OH－濃度增大，pH增大(4)正極SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋[解析](1)根據(jù)2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O可知道，3mol氧氣得到的12mol電子來自于2mol的甲醇，一個甲醇分子失去6個電子，該電池的負(fù)極反應(yīng)為CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋。(2)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，亞硫酸氫根離子得電子生成連二亞硫酸根離子，電極反應(yīng)式為2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O；連二亞硫酸根離子與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)?，離子反應(yīng)方程式為2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)。(3)①由題意可知，氯離子放電生成ClO2，由元素守恒可知，有水參加反應(yīng)，同時生成氫離子，電極反應(yīng)式為Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4