高等考试化学二轮收集深刻复习收集八电化学基本知识含答案解析.docx

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高等考试化学二轮收集深刻复习收集八电化学基本知识含答案解析

专题八　电化学原理

（时间：

30分钟　类型：

（7＋4）专项训练）

一、6分选择题专项训练

（一）低档题

1．下列有关电池的说法不正确的是（　　）。

A．手机上用的锂离子电池属于二次电池

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

解析　锂离子电池可以充电再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜流向锌，而电子是沿外电路由锌流向铜，B项错；电池的实质即是将化学能转化成电能，C正确；Zn失去电子生成Zn2＋，故作为负极，D项正确。

答案　B

2．下列叙述中不正确的是（　　）。

A．电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应

B．原电池的正极上发生氧化反应，负极上发生还原反应

C．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应

D．用原电池作电源进行电解

时，电子从原电池负极流向电解池阴极

答案　B

3．用铁丝（电极a）、铜丝（电极b）和CuSO4溶液可以构成原电池或电解池，如图所示。

则下列说法正确的是（　　）。

A．构成原电池时b极反应为Cu－2e－===Cu2＋

B．构成电解池时a极质量一定减少

C．构成电解池时b极质量可能减少也可能增加

D．构成的原电池或电解池工作后可能产生大量气体

解析　构成原电池时b极作正极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，A错；构成电解池时a和b的质量都是可能减少也可能增加，B错误，C正确；无论构成原电池还是电解池，工作时都不可能产生大量气体，D错误。

答案　C

（二）中档题

4．（2012·北京理综，12）人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。

下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是（　　）。

A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程

B．催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生

C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强

D．催化剂b表面的反应是CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH

解析　首先标化合价，看价变化，

O2―→H

OOH，CO2中C的化合价降低，得电子，由图示装置中电子转移的方向可知催化剂a表面发生失电子的反应，催化剂b表面发生得电子的反应，所以在催化剂b表面发生的电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH；在a表面H2O失电子生成O2，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，由电极反应式可知a极附近酸性增强，b极附近酸性减弱，C错误。

答案　C

5．（2013·金华联考）下列说法正确的是（　　）。

A．用甲装置电解精炼镁

B．用乙装置验证试管中铁丝发生析氢腐蚀

C．用丙装置构成铜锌原电池

D．用丁装置利用电冶金法制铝

解析　Mg2＋和Al3＋在溶液中不放电，选项A和D错。

丙装置中两种电解液互换才能

构成铜锌原电池，C错。

答案　B

6．体积为1L的某溶液中含有的离子如表所示：

离子

Cu2＋

Al3＋

NO

Cl－

1

1

a

1

用Pt电极电解该溶液，当电路中有3mol电子通过时（

忽略电解时溶液体积的变化及电解产物可能存在的溶解现象），下列说法正确的是（　　）。

A．电解后溶液的pH＝0B．a＝3

C．阳极生成1.5molCl2D．阴极析出的金属是铜与铝

解析　根据离子的放电顺序及得失电子守恒知，先电解0.5molCuCl2，生成0.5molCu和0.5molCl2，然后电解0.5molCu（NO3）2，生成0.5molCu和0.25molO2、1molH＋，再电解Al（NO3）3溶液（即电解水），溶液中c（H＋）＝1mol·L－1，故A正确，D错误。

阳极上Cl－放电只产生0.5molCl2，C错误。

由电荷守恒可知a＝4，B错误。

答案　A

7．（2013·温州市十校联合体联考）将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是

（　　）。

A．整个过程中两电极反应2Cl－－2e－===Cl2↑、2H＋＋

2e－===H2↑不可能同时发生

B．电解至c点时，往电解液中加入适量CuCl2固体，即可使电解液恢复至原来的浓度

C．ab段表示电解过程中H＋被还原，pH上升

D．原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为2∶1

解析　图像分为三段，因此整个电解过程也有三个阶段，第一个阶段相当于电解CuCl2溶液，CuCl2水解呈酸性，随着电解的进行，浓度减小，酸性减弱，pH上升，选项C错。

若原混合溶液中KCl和

CuSO4的浓度之比恰好为2∶1，则达b点时CuCl2消耗完，接着只电解水，则与图像不符，D错。

根据b→c溶液的pH明显下降，说明b点时Cl－已耗完，而Cu2＋过量，Cu2＋和水电离的OH－放电；c→d溶液的pH继续下降，但与bc段曲线的斜率不同，说明此时Cu2＋已消耗完，为电解水，可判断B错，A正确。

答案　A

二、Ⅱ卷15分填空题专项训练

（一）低档题

8．（15分）甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下

列问题。

（1）高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气（CO和H2）还原氧化铁，有关反应为：

CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）　ΔH＝260kJ·mol－1

已知：

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）

ΔH＝－566kJ·mol－1。

则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为

________________________________________________________________________。

（2）如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

1a处应通入________（填“CH4”或“O2”），b处电极上发生的电极反应式是________________________________________________________________________。

②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH________（填写“变大”“变小”或“不变”，下同），装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度________。

③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH－以外还含有________（忽略水解）。

④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L（标准状况下）。

解析　

（1）根据盖斯定律，将第一个热化学方程式乘以2，与第二个相加得2CH4（g）＋O2（g）===2CO（g）＋4H2（g）　ΔH＝－46kJ·mol－1。

（2）由于Fe棒上镀Cu，则Cu棒发生氧化反应，作阳极，b电极作正极，a电极作负极，CH4在a处通入，O2在b处通入，由于KOH溶液作电解质溶液，则b极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电镀过程中电解质溶液不参与电极反应，各离子浓度均不变；CH4燃料电池中的化学方程式为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，可得溶液中存在CO

，再由电

子守恒得CH4～4Cu，则12.8gCu的物质的量为0.2mol，消耗CH4为

＝0.05mol，在标准状况下的体积为0.05mol×22.4L·mol－1＝1.12L。

答案　

（1）2CH4（g）＋O2（g）===2CO（g）＋4H2（g）

ΔH＝－46kJ·mol－1

（2）①CH4　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　②变小　不变　③CO

　④1.12

（二）中档题

9．（15分）电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。

请回答下列问题：

（1）以铜为阳极，以石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为_____________________________________________，阴极反应式为________。

（2）某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。

下列判断合理的是____________（填序号）。

a．②区铜片上有气泡产生

b．③区铁片的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑

c．最先观察到变成红色的区域是②区

d．②区和④区中铜片的质量均不发生变化

（3）最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2O

CH3CH2OH＋CH3COOH

实验室中，以一定浓度的乙醛－Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。

①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入__________（填化学

式），电极反应式为____________________。

电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。

若在两极区分别注入1m3乙醛含量为3000mg·L－1的废水，可得到乙醇________kg（计算结果保留小数点后一位）。

解析　

（1）由于阳极材料为铜，所以铜本身失电子被氧化，由题意知氧化产物为Cu2O，可得阳极反应式为2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋，阴极上阳离子放电，即溶液中H＋被还原成清洁能源H2。

（2）左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，负极（Fe）：

Fe－2e－===Fe2＋，正极（Cu）：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

右半区是电解装置，阳极（Fe）：

Fe－2e－===Fe2＋，阴极（Cu）：

2H＋＋2e－===H2↑，由于电解引起腐蚀的速率远大

于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是④区，故选项a、b、c均错误。

（3）①根据电解液中阳离子的迁移方向，可知c为阳极，d为阴极，因此直流电源上a为正极，通入O2，b为负极，通入CH4，在碱性条件下CH4的氧化产物为CO

，由此可写出此电极的电极反应式。

在电解过程中，由于SO

没有参与放电，且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此根据质量守恒可得阴极区Na2SO4的物质的量不变。

②阴极区发生还原反应，即CH3CHO转化成CH3CH2OH，设生成的乙醇为xkg，根据碳原子守恒可得关系式：

CH3CHO　　　　～　　　　CH3CH2OH

　4446

3000×103÷106×60%x

解得x≈1.9。

答案　

（1）2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋　2H＋＋2e－===H2↑　

（2）d　（3）①CH4　CH4－8e＋＋10OH－===CO

＋7H2O　不变　②1.9

10．（15分）（2013·高考试题汇编）

（1）[2013·四川理综，11（4）]以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（

OH）2该电池反应的化学方程式是________。

（2）[2013·重庆理综，11

（2）]化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化学法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

电化学降解NO

的原理如图所示。

①电源正极为__________（填A或B），阴极反应式为________________________。

②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（Δm左－Δm右）为__________克。

（3）[2013·广东理综，

33

（2）（3）]能量之间可相互转化：

电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。

设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。

限选材料：

ZnSO4（aq），FeSO4（aq），CuSO4（aq）；铜片，铁片，锌片和导线。

①完成原电池甲的装置示意图（见右图），并作相应标注，要求：

在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。

②以铜片为电极之一，CuSO4（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极__________。

③甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是______________________________________________________。

④根据牺牲阳极的阴极保护法原理

，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在所给的材料中应选__________作阳极。

解析　

（1）该新型电池放电时，关键判断Al的氧化产物。

由于NaOH溶液的存在，Al被氧化生成NaAlO2而不是Al（OH）3，故电池反应的化学方程式为：

Al＋3NiO（OH）＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni（OH）2。

（2）阴极：

2NO

＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－

阳极：

10OH－－10e－===5H2O＋

O2↑

在阳极区生成的H＋通过质子交换膜到达阴极区，所以，当电子过程中转移10mole－时，

Δm左＝

mol×32g·mol－1＋10g＝90g

Δm右＝28g－10g＝18g

所以当转移2mole－时，膜两侧电解液的质量变化差为

＝14.4g。

（3）①根据题给条件和原电池的构成条件可得：

a．若用Zn、Cu、CuSO4（aq）、ZnSO4（aq）组成原电池，Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO

4（aq）中，Cu插入到CuSO4（aq）中。

b．若用Fe、Cu、FeSO4（aq）、CuSO4（aq）组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4（aq）中，Cu插入到CuSO4（aq）中。

c．注意，画图时要注意电极名称，电极材料，电解质溶液名称（或化学式），并形成闭合回路。

②由于金属活动性Zn＞Fe＞Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极本身被腐蚀或氧化，失去金属光泽，质量减轻，蓝色变浅。

③带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。

④由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极（阴极）时被保护，作负极（阳极）时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极（阳极）才能有效地保护铁不被腐蚀。

答案　

（1）Al＋3NiO（OH）＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni（OH）2

（2）①A　2NO

＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－

②14.4

（3）①

（或其他合理答案）

②失去金属光泽，被腐蚀或氧化，溶液蓝色变浅

③甲　在甲装置中，两个电极反应是在彼此隔离的条件下进行的，锌与Cu2＋不直接发生反应，这样可以更彻底地将反应所释放的能量转化为电能　④锌片

（三）高档题

11．（15分）（2013·台州调考）锌（Zinc）是第四“常见”的金属，仅次于铁、铝及铜，在现代工业中对于电池制造有不可磨灭的贡献。

Ⅰ.湿法炼锌

某种冶炼过程可用下图简略表示

（1）ZnS焙烧反应的化学方程式为______________________________________________。

（2）

电解过程中析锌一极的电极反应式为_______________________________________。

（3）氧化锌像氧化铝一样，属于两性氧化物，则氧化锌与氢氧化钠反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（已知：

“锌酸”的化学式可写成H2[Zn（OH）4]）

Ⅱ.锌电池

用锌作负极的电池生活中随处可见，如锌锰干电池、锌锰碱性电池、锌空电池等。

（4）锌锰碱性电池，以二氧化锰为正极，锌粒为负极，氢氧化钾溶液为电解液。

其具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。

电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO（OH）＋Zn（OH）2。

碱性电池中，负极锌由片状改变成粒状的优点是__________________________；正极反应式为______________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）新型锌空电池（如图）与锂电池相比，锌空气充电电池的储存电量是它的三倍，成本是锂电池的一半，并且完全没有过热爆炸的安全隐患。

该电池的总反应为2Zn＋O2===2ZnO，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为_________________________。

若以该电池为电源，用惰性电极电解硝酸银溶液，为保证阴极有10.8g银析出，至少需要________L空气（折算成标准状况）进入该电池。

解析　

（2）析锌一极应是[Zn（NH3）4]2＋得到电子，还原为锌，同时释放出氨气。

（4）碱性锌锰电池中，负极锌失电子生成锌离子，再与溶液中的氢氧根结合生成氢氧化锌，负极反应：

Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2，正极反应：

2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO（OH）＋

2OH－。

（5）锌空电池的负极反应式为2Zn－4e－＋4OH－===2ZnO＋2H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，用惰性电极电解硝酸银溶液的阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，则有O2～4e－～4Ag，V（空气）＝

×22.4L·mol－1＝2.8L。

答案　

（1）2ZnS＋3O2

2SO2＋2ZnO

（2）[Zn（NH3）4]2＋＋2e

－===Zn＋4NH3↑

（3）ZnO＋2OH－＋H2O===[Zn（OH）4]2－

（4）增大了负极的反应面积，提高了放电效率　2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO（OH）＋

2OH－

（5）Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O　2.8（2.7也可）