【名師伴你行】2021屆高考化學二輪復習專題突破提能專訓9-電化學原理

提能專訓(九)電化學原理(時間60分鐘滿分100分)一、選擇題(共14小題，每題3分，共42分)1．(2022·河北石家莊質檢)燒過菜的鐵鍋未準時洗滌，會消滅紅棕色銹斑。整個過程中，不行能發(fā)生的反應為()A．2H2O＋O2＋4e－=4OH－B．Fe－3e－=Fe3＋C．Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓D．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3答案：B解析：鐵鍋是鐵碳合金材料，燒過菜的鐵鍋未洗滌時，水膜中含有少量食鹽，掩蓋在鐵鍋表面，簡潔形成鐵碳原電池，負極反應為Fe－2e－=Fe2＋，正極反應為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，F(xiàn)e2＋與OH－結合生成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2易被氧氣氧化為Fe(OH)3，同時部分Fe(OH)3發(fā)生分解，得到紅棕色銹斑，銹斑是Fe(OH)3和Fe2O3的混合物。綜上所述，B項錯誤。2．(2022·湖北重點中學聯(lián)考)甲醇—空氣燃料電池(DMFC)是一種高效能、輕污染的車載電池，其工作原理如圖所示。下列有關敘述正確的是()A．H＋從正極區(qū)通過交換膜移向負極區(qū)B．負極的電極反應為CH3OH(l)＋H2O(l)－6e－=CO2(g)＋6H＋C．d導出的是CO2D．圖中b、c加入的分別是O2、甲醇答案：B解析：H＋為陽離子，應當從負極區(qū)通過交換膜移向正極區(qū)，A項錯誤；甲醇－空氣燃料電池中，甲醇是還原劑，在負極發(fā)生失電子的氧化反應，B項正確；依據(jù)H＋的移動方向可知甲電極為負極，因此a導出的是CO2，C項錯誤；由上述分析可知b、c加入的分別為甲醇、O2，D項錯誤。3．(2022·四川成都診斷)目前創(chuàng)造的電動勢法檢測溶液中OH－濃度的原理如圖所示，總反應方程式為Cu＋Ag2O=CuO＋2Ag。下列有關說法正確的是()A．電池工作時，Cu電極表面的c(OH－)增大B．該電池反應說明氧化性Ag2O強于CuOC．負極的電極反應為Ag2O＋2e－=2Ag＋O2－D．該電池也可以測量鹽酸溶液中c(OH－)答案：B解析：原電池中負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，依據(jù)電池總反應方程式可知該電池的負極反應為Cu＋2OH－－2e－=CuO＋H2O，銅電極表面的c(OH－)減小，A、C項錯誤；由氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性可知，Ag2O的氧化性強于CuO的氧化性，B項正確；鹽酸能與Ag2O發(fā)生反應生成AgCl沉淀，無法進行測量，D項錯誤。4．(2022·山東濰坊聯(lián)考)某小組為爭辯電化學原理，設計如圖所示裝置。下列敘述錯誤的是()A．a和b不連接時，鐵片質量會增加B．a和b用導線連接時，正極發(fā)生的電極反應為Cu2＋＋2e－=CuC．無論a和b是否連接，鐵片均被腐蝕D．a和b分別連接電源正、負極時，F(xiàn)e電極發(fā)生的電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑答案：D解析：本題考查電化學原理，意在考查考生對原電池原理和電解池原理的理解及應用力量。a和b不連接時，F(xiàn)e與溶液中的Cu2＋發(fā)生置換反應，因Fe的相對原子質量比Cu的小，故鐵片質量增加，A項正確；a和b用導線連接時，鐵、銅、硫酸銅溶液構成原電池，正極反應為Cu2＋＋2e－=Cu，B項正確；a和b連接時，F(xiàn)e作負極而被腐蝕，a和b不連接時，F(xiàn)e與Cu2＋發(fā)生置換反應而被腐蝕，C項正確；a連接電源正極、b連接電源負極時，鐵片作陽極，發(fā)生氧化反應，F(xiàn)e失電子，而不是OH－失電子，D項錯誤。5．(2022·江蘇南通第一次調研)下列有關試驗原理或試驗操作正確的是()A．用甲裝置驗證銅與稀硝酸的反應產物是NOB．通過乙裝置實現(xiàn)化學反應：2Cu＋O2＋4H＋=2Cu2＋＋2H2OC．用適量銅粉除去CuCl2溶液中少量的FeCl3D．在乙酸乙酯樣品中加入適量的乙醇加熱，可除去其中混有的少量乙酸答案：B解析：A項，原燒瓶中有空氣，銅與稀硝酸反應產生的NO與氧氣快速反應生成NO2，錯；B項，銅比C活潑，失去電子作負極，O2在酸性條件下得電子生成H2O，右側通入N2，目的是將b燒杯中的O2驅除，以免O2和Cu及HCl在b燒杯中反應，正確；C項，銅粉與FeCl3反應后有新雜質FeCl2生成，錯；D項，乙醇與乙酸生成乙酸乙酯屬于可逆反應，故加入乙醇反應無法徹底除去乙酸，還引入新的雜質，錯。6．(2022·湖北武昌調研)爭辯發(fā)覺，可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質，利用圖示裝置獲得金屬鈣，并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法中正確的是()A．將熔融CaF2-CaO換成Ca(NO3)2溶液也可以達到相同目的B．陽極的電極反應式為C＋2O2－－4e－=CO2↑C．在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量減小D．若用鉛蓄電池作該裝置的供電電源，“＋”接線柱應連接Pb電極答案：B解析：鈣能與水發(fā)生反應，因此不能用Ca(NO3)2溶液作電解質，A錯誤。電解池的陽極發(fā)生氧化反應，依據(jù)圖示可知B正確。CaO中Ca2＋在電極槽中得電子生成鈣，鈣與二氧化鈦反應重新生成CaO，所以在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量不變，C錯誤。鉛蓄電池中Pb電極是負極，應與“－”接線柱連接，D錯誤。7．(2022·山西忻州聯(lián)考)如圖為電解精煉粗銀(含Al、Zn、Pt、Au等雜質)的示意圖，其中b極有少量無色氣體生成，該氣體遇空氣變紅棕色，下列說法不正確的是()A．在電解過程中，含有雜質的粗銀應是電極aB．b極生成氣體的電極反應式為NOeq\o\al(－,3)＋3e－＋4H＋=NO↑＋2H2OC．當純銀片增重2.16g時，電路中通過0.02mol電子D．電解后Pt、Au以單質的形式沉積在a極下方答案：C解析：電解時，粗銀為陽極，接電源正極，A項正確；b電極生成NO，該氣體是NOeq\o\al(－,3)得電子發(fā)生還原反應產生的，B項正確；陽極上Ag發(fā)生氧化反應，Al、Zn也發(fā)生氧化反應，陰極上Ag＋發(fā)生還原反應，NOeq\o\al(－,3)也發(fā)生還原反應，故純銀片增重2.16g時，電路中通過的電子大于0.02mol，C項錯誤；Pt、Au不能發(fā)生氧化反應，以單質的形式沉積在a極下方，D項正確。8．(2022·河南鄭州質檢)如圖X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中心滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中心的紫紅色色斑向d端集中。下列推斷正確的是()A．濾紙上c點四周會變紅色B．Cu電極質量減小，Pt電極質量增大C．燒杯中溶液的pH增大D．燒杯中SOeq\o\al(2－,4)向Cu電極定向移動答案：A解析：由圖可知，該裝置為電解裝置，由通電后Y中心的紫紅色色斑向d端集中知，d為陽極(MnOeq\o\al(－,4)向陽極移動)，b為電源的正極，a為電源的負極。Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，c點H＋放電，則OH－濃度增大，所以濾紙上c點四周會變紅色，A項正確；Cu電極上Cu2＋得到電子生成Cu，Pt電極上OH－失去電子，故Cu電極質量增大，Pt電極質量不變，B項錯誤；Pt電極上OH－失去電子，故燒杯中溶液的pH減小，C項錯誤；Cu電極為陰極，Pt電極為陽極，燒杯中SOeq\o\al(2－,4)向Pt電極定向移動，D項錯誤。9．(2022·安徽皖南八校聯(lián)考)鋁陽極氧化處理后形成的氧化膜比鋁的自然?氧化膜耐磨性、耐腐蝕性及裝飾性有明顯的提高，工業(yè)中以鋁為陽極，置于硫酸溶液中電解，電解裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．陽極電極反應方程式為Al＋6OH－－3e－=Al2O3＋3H2OB．隨著電解的進行，溶液的pH漸漸增大C．當陰極生成氣體3.36L(標準狀況)時，陽極增重2.4gD．電解過程中H＋移向Al電極答案：C解析：本題考查電解原理及應用，意在考查考生對電解原理的理解以及計算力量。由題給電解裝置圖可知，鋁作陽極，發(fā)生反應：2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋，A選項錯誤；陰極發(fā)生反應：6H＋＋6e－=3H2↑，溶液中水被消耗，pH漸漸減小，B選項錯誤；陰極生成氣體3.36L(標準狀況)即物質的量為0.15mol，轉移電子0.3mol，則陽極增重2.4g，C選項正確；電解過程中陽離子移向陰極，即H＋移向石墨電極，D選項錯誤。10．(2022·陜西質檢)依據(jù)圖示回答，下列說法不正確的是()A．此裝置用于鐵表面鍍銅時，a極為鐵B．此裝置用于電鍍銅時，硫酸銅溶液的濃度不變C．燃料電池中正極反應為eq\f(1,2)O2＋2e－＋2H＋=H2OD．若用該裝置進行粗銅的精煉，當有1mol水生成時，可得到64g精銅答案：A解析：依據(jù)題圖可知H2失電子，發(fā)生氧化反應，故通入H2一側電極為燃料電池負極，則b極為陰極，a極為陽極，該裝置用于鐵表面鍍銅時，銅作陽極，鐵作陰極，因此a極為Cu，b極為Fe，A項錯誤；電鍍銅時，陽極反應為Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應為Cu2＋＋2e－=Cu，CuSO4溶液的濃度不變，B項正確；燃料電池中正極上O2發(fā)生還原反應，且H＋向正極移動參與反應，C項正確；燃料電池總反應為2H2＋O2=2H2O，當生成1mol水時轉移2mol電子，依據(jù)Cu2＋＋2e－=Cu可知，若轉移2mol電子，則得到精銅的質量為64g，D項正確。11．(2022·寧夏銀川一中質檢)電化學在日常生活中用途廣泛，圖①是鎂—次氯酸鈉燃料電池，電池總反應為Mg＋ClO－＋H2O=Cl－＋Mg(OH)2，圖②是含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的工業(yè)廢水的處理裝置。下列說法正確的是()A．圖②中Cr2Oeq\o\al(2－,7)向惰性電極移動，與該極四周的OH－結合轉化成Cr(OH)3被除去B．圖②的電解池中，有0.084g陽極材料參與反應，陰極會有336mL的氣體產生C．圖①中發(fā)生的還原反應是Mg2＋＋ClO－＋H2O＋2e－=Cl－＋Mg(OH)2↓D．若圖①中3.6g鎂溶解產生的電量用以圖②廢水處理，則理論上可產生10.7g氫氧化鐵沉淀答案：C解析：圖②為電解池，Cr2Oeq\o\al(2－,7)向陽極(Fe)移動，A項錯誤；圖②中陽極上發(fā)生的反應為Fe－2e－=Fe2＋，陰極上發(fā)生的反應為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陽極上0.084g鐵參與反應，陰極上產生氣體的體積(標準狀況)為eq\f(0.084g,56g·mol－1)×22.4L·mol－1＝0.0336L，B項錯誤；圖①為原電池，正極上ClO－發(fā)生還原反應，且Mg2＋向正極移動參與反應，電極反應為Mg2＋＋ClO－＋H2O＋2e－=Cl－＋Mg(OH)2↓，C項正確；若圖①中3.6g鎂溶解，依據(jù)得失電子守恒，則圖②中陽極上放電的鐵的質量為m(Fe)＝56g·mol－1×n(Fe)＝56g·mol－1×n(Mg)＝56g·mol－1×eq\f(3.6g,24g·mol－1)＝8.4g，依據(jù)Fe元素守恒知，產生Fe(OH)3的質量為eq\f(8.4g,56g·mol－1)×107g·mol－1＝16.05g，D項錯誤。12．(2022·東北師大附中一模)下列電化學試驗裝置能達到試驗目的的是()答案：B解析：本題考查電解精煉、電鍍及原電池的構成等電化學學問，意在考查考生對電化學原理的理解和運用力量。粗銅精煉時，應讓粗銅作陽極，故A錯誤，電解飽和NaCl溶液時，碳棒作陽極，產生氯氣，可用淀粉碘化鉀溶液檢驗，鐵棒作陰極，產生氫氣，收集后可用點燃后有爆鳴聲檢驗，電解液中生成的OH－可用酚酞檢驗，故B正確。在鐵制品上鍍銅時，應使鐵制品作陰極，故C錯誤。欲將Fe與FeCl3溶液的反應構成原電池，則兩者不能直接接觸，假如將裝置中的FeCl2溶液與FeCl3溶液互換即可達到目的，故D錯誤。13．(2022·河南豫東、豫北十所名校聯(lián)考)以乙醇—空氣、KOH溶液構成的燃料電池為電源，電解熔融氯化鎂冶煉鎂。電解過程中，下列推斷合理的是()選項電解池燃料電池A陰極：Mg2＋＋2e－=Mg負極：CH3CH2OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋11H2OB陽極：還原反應正極：氧化反應C每生成4mol鎂消耗46g乙醇D化學能轉化成電能電能轉化成化學能答案：A解析：在電解池中電解熔融氯化鎂冶煉鎂，陰極得到Mg，陽極得到Cl2，在乙醇—空氣、KOH溶液構成的燃料電池中，乙醇在負極失電子，電極反應式為CH3CH2OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋11H2O，A項正確；電解池中陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應，在燃料電池中，正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應，B項錯誤；每生成4mol鎂轉移8mol電子，依據(jù)電極反應式計算可得消耗乙醇eq\f(46g×8mol,12mol)<46g，C項錯誤；電解池是將電能轉化為化學能，原電池是將化學能轉化為電能，D項錯誤。14．(2022·安徽省省級示范校聯(lián)考)我國估計在2022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并供應氧氣。我國科學家設計了一種裝置(如圖所示)，實現(xiàn)“太陽能—電能—化學能”三者之間的轉化，總反應式為2CO2=2CO＋O2。下列有關說法正確的是()A．該裝置屬于原電池B．X極反應式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．反應完畢，該太陽能裝置中的電解質溶液堿性增加D．人體呼出的水蒸氣參與Y極反應：CO2＋H2O＋2e－=CO＋2OH－答案：D解析：該裝置可實現(xiàn)太陽能—電能—化學能之間的轉化，不屬于原電池，A項錯誤；X極是電子流出的電極，應為負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，B項錯誤；依據(jù)總反應式為2CO2=2CO＋O2，反應后太陽能裝置中的電解質溶液的堿性不變，C項錯誤；依據(jù)總反應式2CO2=2CO＋O2，X極的反應式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，可得Y極反應式為CO2＋H2O＋2e－=CO＋2OH－，D項正確。二、非選擇題(共3小題，共58分)15．(20分)(2022·浙江名校聯(lián)考)Ⅰ.某愛好小組用如圖裝置做了兩次試驗。試驗①：向甲池的Pt電極表面通氫氣，發(fā)覺電流計指針發(fā)生了偏轉，乙池的Pt電極表面消滅氣泡。試驗②：向乙池的Pt電極表面通氧氣，發(fā)覺電流計指針也發(fā)生了偏轉，且偏轉方向與試驗①相同，同時甲池的Pt電極表面也消滅氣泡。(1)試驗①，甲池通氫氣的Pt電極為________極，電極反應為_________________________________________________________。(2)試驗②，乙池通氧氣的Pt電極為________極，電極反應為__________________________________________________________。(3)兩次試驗中原電池的總反應相同，總反應的離子方程式為__________________________________________________________。Ⅱ.電解法處理污水技術已很成熟。富含懸浮物的工業(yè)污水接受如圖裝置進行處理：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3膠體，吸附部分懸浮物沉降，同時陰極產生的氣泡將部分懸浮物帶到水面形成浮渣層，然后濾去沉淀、撇掉浮渣層。富含有機廢物的生活污水也可用同樣方法進行處理。污水中的有機廢物能被陽極的某一產物快速降解成二氧化碳、水等無機物。(1)在電解處理過程中，若污水中離子濃度較小，導電力量較差，處理效率下降，此時可向污水中加入適量的________。a．BaSO4b．CH3COOHc．NaNO3d．CH3OH(2)電解處理過程中，陽極實際發(fā)生了兩個電極反應，陽極的電極反應分別是①_________________________________________；②_________________________________________________。答案：Ⅰ.(1)負H2＋2OH－－2e－=2H2O(2)正O2＋4H＋＋4e－=2H2O(3)H＋＋OH－=H2OⅡ.(1)c(2)①Fe－2e－=Fe2＋②2H2O－4e－=O2↑＋4H＋解析：本題考查電化學學問，意在考查考生對電化學學問綜合運用的力量。Ⅰ.(1)試驗①中，通氫氣的一極為負極，在堿性條件下，電極反應方程式為H2＋2OH－－2e－=2H2O。(2)試驗②中，通氧氣的一極為正極，在酸性條件下，電極反應方程式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(3)兩次試驗中原電池的總反應相同，總反應的離子方程式為H＋＋OH－=H2O。Ⅱ.(1)要增加溶液的導電力量，又不能使電極反應發(fā)生轉變，故加入溶于水的強電解質，即選c。(2)電解過程中，鐵為陽極，鐵先失去電子，發(fā)生電極反應：Fe－2e－=Fe2＋，同時，還會發(fā)生電極反應：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑。16．(18分)(2022·河北石家莊質檢)氯堿工業(yè)是高耗能產業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)能30%以上。在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如圖所示，其中甲、乙、丙、丁均為石墨電極。(1)為了有效除去粗鹽中混有的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)，下列選項中所加試劑(均為溶液)及加入挨次均合理的是________(填選項字母)。A．先加足量Ba(OH)2，再加足量Na2CO3，最終加入適量稀鹽酸B．先加足量NaOH，再加足量Na2CO3，然后加足量BaCl2，最終加入適量稀鹽酸C．先加足量Na2CO3，再加足量BaCl2，然后加足量NaOH，最終加入適量稀鹽酸D．先加足量Ba(NO3)2，再加足量NaOH，然后加足量Na2CO3，最終加入適量稀鹽酸(2)丙電極為________極，該電極的電極反應為___________。(3)乙電極四周溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)若裝置中通過0.5mole－，則理論上生成標準狀況下X的體積為________。(5)圖中NaOH溶液的質量分數(shù)a%、b%、c%由大到小的挨次為____________________________。答案：(1)A(2)負H2＋2OH－－2e－=2H2O(3)增大(4)5.6L(5)b%>a%>c%解析：(1)應先加入足量Ba(OH)2除去SOeq\o\al(2－,4)和Mg2＋，然后加入足量Na2CO3除去Ca2＋、Ba2＋等，過濾后加入適量稀鹽酸可除去OH－和COeq\o\al(2－,3)，A項正確。(2)電解飽和NaCl溶液，陰極區(qū)得到H2和NaOH溶液，故乙電極為電解池的陰極，丙電極通入的氣體為H2，作燃料電池的負極，該電極的電極反應為H2＋2OH－－2e－=2H2O。(3)因乙電極為電解池的陰極，發(fā)生反應2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，有OH－生成，故pH增大。(4)依據(jù)2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－可知，每轉移2mole－生成22.4L(標準狀況)Cl2，若轉移0.5mole－，則生成5.6L(標準狀況)Cl2。(5)電解飽和NaCl溶液得到a%NaOH溶液，一部分a%NaOH溶液進入丙電極，依據(jù)(2)中丙電極的電極反應可知，OH－作為反應物被消耗，所以c%小于a%；另一部分a%NaOH溶液進入燃料電池正極，燃料電池正極發(fā)生反應O2＋2H2O＋4e－=4OH－，燃料電池中的陽離子交換膜只允許陽離子通過，反應后NaOH溶液的濃度上升，即a%小于b%，所以b%>a%>c%。17．(20分)(2022·天津河西摸底)某試驗小組利用飽和食鹽水、導線、直流電源(用“”或“”表示)、燒杯、靈敏電流計(用“”表示)和兩個電極棒(分別是M、N)進行電化學試驗探究。甲同學安裝好儀器，接好直流電源通電幾分鐘后，發(fā)覺M處溶液漸漸變淺綠色，過一段時間，溶液變得渾濁且漸漸消滅紅棕色。乙同學所用的儀器和甲同學的看上去相同，但接好直流電源通電幾秒鐘后，卻聞到一股刺鼻的氣味，馬上停止通電。丙同學安裝好儀器，線路閉合幾秒鐘后，卻沒有發(fā)覺明顯現(xiàn)象，他又很快接入靈敏電流計，發(fā)覺