2023屆高考化學(xué)魯科版一輪復(fù)習(xí)檢測(cè)-第六章第4課時(shí)　電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用

第4課時(shí)電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用題號(hào)知識(shí)易中難電化學(xué)串聯(lián)裝置125電化學(xué)中的交換膜3,4,6,7電化學(xué)中的計(jì)算89一、選擇題(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計(jì)了如圖所示的電化學(xué)裝置,電極Ⅰ為鋅,其他電極均為石墨,鹽橋是浸泡了飽和氯化鉀溶液的瓊脂,丙池是滴加了酚酞的氯化鈉溶液。下列敘述正確的是(C)A.電子由電極Ⅳ通過(guò)外電路流向電極ⅠB.裝置工作過(guò)程中電極Ⅲ周?chē)霈F(xiàn)紅色C.電極Ⅱ發(fā)生還原反應(yīng)D.鹽橋中Cl-向乙池移動(dòng)解析:電子從負(fù)極Ⅰ沿導(dǎo)線流向陰極Ⅳ,故A錯(cuò)誤;電極Ⅲ是陽(yáng)極,陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣,Ⅳ為陰極,陰極上氫離子放電生成氫氣,同時(shí)電極附近生成氫氧根離子,導(dǎo)致溶液變紅色,故B錯(cuò)誤;電極Ⅱ上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)而析出Cu單質(zhì),故C正確;鹽橋中氯離子向負(fù)極甲池區(qū)域移動(dòng),故D錯(cuò)誤。2.AlH2O2電池總反應(yīng)為2Al+3HO2-2AlO2-+OH-+H2O?，F(xiàn)以AlH2O2電池電解尿素[CO(NH2)2A.左裝置中Na+移向電極bB.電極c的電極反應(yīng)式:CO(NH2)2-6e-+6OH-CO2↑+N2↑+5H2OC.電解時(shí),電子流動(dòng)路徑:Al極→導(dǎo)線→d極,c極→導(dǎo)線→b極D.通電2min后,Al電極的質(zhì)量減輕2.7g,則產(chǎn)生H2的體積為3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)解析:A項(xiàng),原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng),則左裝置中Na+移向電極b,正確;B項(xiàng),與b極相連的c為電解池的陽(yáng)極,CO(NH2)2在陽(yáng)極被氧化,電極反應(yīng)式為CO(NH2)2-6e-+8OH-CO32-+N2↑+6H3.為體現(xiàn)節(jié)能減排的理念,我國(guó)研制出了新型燃料電池汽車(chē),該車(chē)裝有“綠色心臟”——質(zhì)子(H+)交換膜燃料電池。如圖所示為某種質(zhì)子交換膜燃料電池原理示意圖,關(guān)于該電池的說(shuō)法正確的是(A)A.該電池的正極是b極B.該電池的正極反應(yīng)式為H2-2e-2H+C.H+通過(guò)質(zhì)子交換膜從右向左移動(dòng)D.OH-通過(guò)質(zhì)子交換膜從右向左移動(dòng)解析:b極通入氧氣得電子,b極為正極,故A正確;a極為負(fù)極,負(fù)極為氫氣失電子的反應(yīng),所以負(fù)極反應(yīng)式為H2-2e-2H+,故B錯(cuò)誤;氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜向正極移動(dòng),即從左向右移動(dòng),故C錯(cuò)誤;質(zhì)子交換膜只能允許氫離子通過(guò),氫氧根離子無(wú)法通過(guò)質(zhì)子交換膜,故D錯(cuò)誤。4.利用石墨電極電解HNO3和HNO2的混合溶液可獲得較濃的硝酸。其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(D)A.a為電源的正極B.電解池中的離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜C.陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為HNO2+2e-+H2O3H++NO3D.每2mol離子通過(guò)離子交換膜,左室產(chǎn)生的氣體X的體積為22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)解析:左側(cè)石墨電極,氫離子放電生成氫氣,電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑,得電子發(fā)生還原反應(yīng),為電解池的陰極,與電源負(fù)極相連,即a為電源的負(fù)極,故A錯(cuò)誤;右側(cè)石墨電極為電解池的陽(yáng)極,左側(cè)石墨電極為電解池的陰極,氫離子從陽(yáng)極移向陰極,即從右室移向左室,離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜,故B錯(cuò)誤;右側(cè)石墨電極為電解池的陽(yáng)極,亞硝酸根離子失電子生成硝酸根離子,其電極反應(yīng)式為HNO2-2e-+H2O3H++NO3-,故C錯(cuò)誤;每2mol離子通過(guò)離子交換膜,即要轉(zhuǎn)移2mol電子,由左室電極反應(yīng)式2H++2e-H2↑可知,產(chǎn)生的H2為1mol,其體積為22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),故D正確。5.有人設(shè)想利用電化學(xué)原理制備少量硫酸和綠色硝化劑N2O5,所用裝置如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(B)A.圖中的甲池為電解池,乙池為原電池B.a極發(fā)生的電極反應(yīng)為SO2-2e-+2H2OSO42-C.N2O5在c極上產(chǎn)生,c極的電極反應(yīng)為N2O4-2e-+H2ON2O5+2H+D.當(dāng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LSO2時(shí),若要維持硫酸的濃度不變,則應(yīng)補(bǔ)充水11.6mL解析:根據(jù)圖示,圖中的甲池相當(dāng)于燃料電池,為原電池,乙池的兩極均為惰性電極,為電解池,故A錯(cuò)誤;甲池相當(dāng)于燃料電池,為原電池,通入二氧化硫的一極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),生成硫酸,因此a極發(fā)生的電極反應(yīng)為SO2-2e-+2H2OSO42-+4H+,故B正確;c是陽(yáng)極,d是陰極,陽(yáng)極上N2O4放電生成N2O5,電極反應(yīng)為N2O4-2e-+2HNO32N2O5+2H+,故C錯(cuò)誤;標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LSO2的物質(zhì)的量為2.24L22.4L/mol=0.1mol,電池的負(fù)極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H0.2mol,質(zhì)量為0.2g,要維持硫酸的濃度不變,設(shè)補(bǔ)充xmLH2O,則9.8二、選擇題(每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意)6.H3BO3可以通過(guò)電解NaB(OH)4溶液的方法制備,其工作原理如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(BD)A.M室發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+B.N室中:a%>b%C.Ⅱ膜為陰離子交換膜D.理論上每生成1mol產(chǎn)品,陰極室可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6L氣體解析:A項(xiàng),M室為陽(yáng)極室,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,正確;B項(xiàng),N室為陰極室,H2O得電子發(fā)生還原反應(yīng),生成H2和OH-,溶液中OH-濃度增大,即a%<b%,錯(cuò)誤;C項(xiàng),陽(yáng)極室中H+穿過(guò)陽(yáng)離子交換膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,原料室中B(OH)4-穿過(guò)陰離子交換膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,兩者反應(yīng)生成H3BO31mol產(chǎn)品,轉(zhuǎn)移1mol電子,陰極室生成0.5molH2,其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L,錯(cuò)誤。7.科研人員提出了一種如圖所示的光電催化體系,該體系利用雙極膜既能將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-所釋放的化學(xué)能用于驅(qū)動(dòng)陰極H2O2A.陰極反應(yīng)為2H++O2+2e-H2O2B.電解液中有2個(gè)離子交換膜,膜b為陽(yáng)離子交換膜,膜a為陰離子交換膜C.隨著反應(yīng)的進(jìn)行,陽(yáng)極區(qū)pH降低D.每生成1molSO42-,伴隨著1molH2解析:右側(cè)是陰極,為氧氣得電子轉(zhuǎn)化為過(guò)氧化氫的反應(yīng),陰極反應(yīng)為2H++O2+2e-H2O2,故A正確;根據(jù)裝置可知,氫氧根離子通過(guò)靠近陽(yáng)極的交換膜進(jìn)入陽(yáng)極參加反應(yīng),膜b應(yīng)該為陰離子交換膜,氫離子通過(guò)靠近陰極的交換膜進(jìn)入陰極參加反應(yīng),膜a應(yīng)該為陽(yáng)離子交換膜,故B錯(cuò)誤;根據(jù)裝置可知,左側(cè)電極為二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子的過(guò)程,氫氧根離子被消耗,堿性減弱,pH降低,故C正確;二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子,每生成1mol硫酸根離子,伴隨2mol電子轉(zhuǎn)移,根據(jù)得失電子守恒,得到的過(guò)氧化氫是1mol,故D正確。8.某廢水中含有一定濃度的Ni2+和Cl-,圖甲是雙膜三室電沉積法回收廢水中Ni2+的示意圖,圖乙描述的是實(shí)驗(yàn)中陰極液pH與鎳回收率之間的關(guān)系。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A.陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+B.通電后陽(yáng)極區(qū)域的H+通過(guò)交換膜a向濃縮室遷移C.交換膜b為陽(yáng)離子交換膜D.濃縮室得到1L0.5mol/L鹽酸時(shí),陰極得到的Ni少于11.8g解析:陽(yáng)極是惰性電極,發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,故A正確;濃縮室鹽酸濃度增加,所以膜a是陽(yáng)離子交換膜,膜b是陰離子交換膜,H+通過(guò)膜a進(jìn)入濃縮室,故B正確,C錯(cuò)誤;濃縮室得到1L0.5mol/L鹽酸時(shí),則轉(zhuǎn)移的氫離子的物質(zhì)的量是1L×0.5mol/L-1L×0.1mol/L=0.4mol,即轉(zhuǎn)移電子0.4mol,根據(jù)電極反應(yīng)式Ni2++2e-Ni,陰極回收得到0.2mol×59g/mol=11.8g的鎳,但是在陰極上是氫離子優(yōu)先得電子產(chǎn)生氫氣,而且由圖乙可知溶液pH太小對(duì)鎳回收率有影響,氫離子濃度較大時(shí),會(huì)優(yōu)先在陰極得電子產(chǎn)生氫氣,所以陰極回收得到少于11.8g的鎳,故D正確。三、非選擇題9.如圖裝置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變),A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后,F極附近呈紅色。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)B極是電源的,一段時(shí)間后,甲中溶液顏色,丁中X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,這表明,在電場(chǎng)作用下向Y極移動(dòng)。

(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí),對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為。(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀,則H應(yīng)是(填“鍍層金屬”或“鍍件”),電鍍液是溶液。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)(此時(shí)乙溶液體積為500mL),丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為,甲中溶液的pH(填“變大”“變小”或“不變”)。

(4)若將C電極換為鐵,其他裝置都不變,則甲中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為

。解析:(1)由裝置圖知,直流電源與各電解池串聯(lián),由“F極附近呈紅色”知,F極為陰極,則E極為陽(yáng)極、D極為陰極、C極為陽(yáng)極、G極為陽(yáng)極、H極為陰極、X極為陽(yáng)極、Y極為陰極、A極為正極、B極為負(fù)極。甲裝置是用惰性電極電解CuSO4溶液,由于Cu2+放電,導(dǎo)致c(Cu2+)降低,溶液顏色逐漸變淺;丁裝置是膠體的電泳實(shí)驗(yàn),由于X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,說(shuō)明氫氧化鐵膠粒帶正電荷。(2)當(dāng)甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí),C、D、E、F電極的產(chǎn)物分別為O2、Cu、Cl2、H2,根據(jù)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同,則對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2∶2。(3)給銅件鍍銀,根據(jù)電鍍?cè)?鍍件即銅件作陰極,銀作陽(yáng)極,電鍍液是可溶性銀鹽。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí),則乙中n(OH-)=0.1mol·L-1×0.5L=0.05mol,即各電極轉(zhuǎn)移電子0