高中化学一轮复习学案电化学基础 单元复习 选修.docx

高中化学一轮复习学案电化学基础 单元复习 选修.docx

《高中化学一轮复习学案电化学基础 单元复习 选修.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学一轮复习学案电化学基础 单元复习 选修.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中化学一轮复习学案电化学基础单元复习选修

单元复习九

【章节知识网络】

化学应用

电解熔融NaCl制Na（装置如图）：

熔融氯化钠的电离方程式：

NaCl===Na+＋Cl－

通直流电后，阴极：

2Na+＋2e－===2Na；阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑

总反应方程式为：

2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑

练一练：

（1）电解法还可以用来冶炼哪些金属？

（2）对比用惰性电极电解氯化钠水溶液和电解熔融氯化钠的异同？

（3）已知有关物质的熔沸点数据如下表：

MgO

Al2O3

MgCl2

AlCl3

溶点／℃

2852

2027

714

190（2.5×105Pa）

沸点／℃

3600

2980

1412

182.7

请参考上述数据回答问题：

①能不能用电解MgO的方法生产镁?

写出原因?

②能不能用电解AlCl3的方法生产铝?

原因是?

们用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。

【章节巩固与提高】

一、选择题

1.（2012·唐山模拟）碱性锌锰电池的总反应为：

Zn+2MnO2+2H2O=Zn（OH）2+2MnO（OH），下列说法不正确的是（）

A．该电池Zn为负极，MnO2为正极，电解质是KOH

B．放电时外电路电流由Zn流向MnO2

C．电池工作时OH-向锌电极移动

D．该电池的正极反应为：

MnO2+e-+H2O=MnO（OH）+OH—

【解析】B。

放电时，Zn为负极，MnO2为正极反应物，电子流从Zn流向MnO2，电流方

向与电子流向相反，故B项错误。

2.（2012·福建泉州）右图是模拟电化学反应装置图。

下列说法正确的是（）

A．若X为碳棒，开关K置于N处，会加快铁的腐蚀

B．若X为锌，开关K置于N处，则X极上有黄绿色气体生成

C．若X为碳棒，开关K置于M处，则铁电极的电极反应式为：

Fe－3e－＝Fe3＋

D．若X为锌，开关K置于M处，则总反应方程式为：

2Zn＋O2＋2H2O＝2Zn（OH）2

【解析】D。

A项构成电解池，此时Fe为阴极被保护，不正确；B项锌为活泼电极放电，不会产生黄绿色气体；C项构成原电池，铁为负极失电子生成Fe2+，不正确。

3.（2012·南昌）将质量相等的银片和铂片分别作为阳极和阴极用来电解硝酸银溶液,i.以电流强度为1A通电10分钟；ii.10min后，反接电源，以电流强度为2A继续通电10分钟；下列图像分别表示：

银电极质量，铂电极质量，及电解池产生气体质量和电解时间的关系图。

正确的是（）

A.①③B.①②③C.②③④D.①②③④

【解析】A。

一开始银作阳极失电子形成Ag+，质量减少；铂作阴极，Ag+在阴极得电子生成银单质，所以铂电极质量增加；反接后银作阴极，质量增加，铂上的银失电子，质量减少，当银反应完后，由于铂是惰性电极所以OH-失电子产生氧气，再从电流强度和时间关系可得出①③正确。

4.（2013·安徽省阜阳一中届高三第一次月考）目前固体电解质在制造全固态电池及其它传感器、探测器等方面的应用日益广泛。

如RbAg4I5晶体，其中迁移的离子全是Ag+。

利用RbAg4I5晶体，可以制成电化学气敏传感器，下图是一种测定O2含量的气体传感器示意图。

被分析的O2可以透过聚四氟乙烯薄膜，由电池电动势变化可以得知O2的含量。

在气体传感器工作过程中，下列变化肯定没有发生的是

A．I2+2Rb++2e-=2RbIB．I2+2Ag++2e--=2AgI

C．Ag－e--=Ag+D．4AlI3+3O2==2Al2O3+6I2

【解析】A原电池中较活泼的电极作负极，所以银是负极，失去电子生成Ag＋。

石墨是正极，单质碘得到电子，而单质碘是被氧气氧化的，由于迁移的离子全是Ag+，所以选项A是不可能发生的，答案选A。

5.（2013·浙江省温州市龙湾中学高三第一次月考）以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。

下列叙述正确的是（   ）

①粗铜与直流电源负极相连

②阴极发生的反应为Cu2++2e-=Cu

③电路中每通过3．0l×1023个电子，得到的精铜质量为16g

④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉人电解槽形成“阳极泥”

A．②③B．②④C．③④D．①③

6.（2012·福州模拟）铁镍蓄电池放电时的总反应为：

Fe+Ni2O3+3H2O

Fe（OH）2+2Ni（OH）2，下列有关该电池的说法不正确的是（）

A．电池的电解液为碱性溶液

B．电池的正极为Ni2O3、负极为Fe

C．电池放电时，负极反应为Fe+2OH一一2e一

Fe（OH）2

D．电池充电时，阳极附近溶液的pH升高

【解析】D。

放电时的总反应知生成物均为氢氧化物，所以电池的电解液应为碱性溶液；由化合价的变化知Fe失去电子应作负极，Ni2O3作正极；充电时阳极为Ni（OH）2失电子，其电极反应式为2Ni（OH）2+2OH-－2e-＝Ni2O3+3H2O，所以阳极附近溶液的pH降低，D项错误。

7．（2012·邯郸市高三第一次模拟）利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。

当电池工作时，有关说法正确的是（）

A．铝罐将逐渐被腐蚀

B．炭棒上发生的反应为：

O2＋2H2O－4e－===4OH－

C．炭棒应与玩具电机的负极相连

D．该电池工作一段时间后炭棒的质量会减轻

【解析】A。

在原电池工作时，活泼金属铝作负极，电极反应式为Al－3e－===Al3＋，炭棒作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由此可知炭棒和碳粒的质量不会改变。

由于炭棒作正极，因此应与玩具电机的正极相连。

8．（2012·福建省晋江市四校高三第二次期末联考）右图是模拟电化学反应装置图。

下列说法正确的是（）

A．若X为碳棒，开关K置于N处，会加快铁的腐蚀

B．若X为锌，开关K置于N处，则X极上有黄绿色

气体生成

C．若X为碳棒，开关K置于M处，则铁电极的电极

反应式为：

Fe－3e－＝Fe3＋

D．若X为锌，开关K置于M处，则总反应方程式为：

2Zn＋O2＋2H2O＝2Zn（OH）2

【答案】D

9．（2012·山东省潍坊市高三一模）2011年9月29日，我国成功发射“天宫一号”，为将来建立空间站作准备。

下图是空间能量转化系统的局部示意图，其中该燃料电池采用KOH溶液为电解质溶液，下列有关说法错误的是（）

A．该能量转化系统中的水是可以循环的

B．燃料电池系统产生的能量实际上来自于太阳能

C．水电解系统中的阳极反应：

D．燃料电池放电时的正极反应：

【答案】D

10．（2012·长春市高中毕业班第一次调研测试）下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。

则下列有关的判断正确的是（）

A．a为负极、b为正极

B．a为阳极、b为阴极

C．电解过程中，氯离子浓度不变

D．电解过程中，d电极质量增加

【解析】D。

解题关键是根据电流方向进行推断。

11．（2012·湖北省八市届高三3月联考）已知在pH为4～5的溶液中，Cu2+几乎不水解，而Fe3+几乎完全水解。

某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量。

该同学向pH=3.8酸化的、含有Fe2（SO4）3杂质的CuSO4溶液中加入过量的黑色粉末X，充分搅拌后将滤液用下图所示装置电解，其中某电极增重ag，另一电极上产生标准状况下的气体VmL。

下列说法正确的是（）

A.黑色粉末X是铁粉

B.铜电极连接电源正极

C.石墨电极上发生的反应是4OH-－4e-=O2↑＋2H2O

D.铜的相对原子质量的计算式是

【答案】C

12.（2012·合肥模拟）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。

下列对该燃料电池说法正确的是（）

A．在熔融电解质中，O2-由负极移向正极

B．通入空气的一极是正极，电极反应为：

O2+2H2O+4e-=4OH-

C．通入丁烷的一极是负极，电极反应为：

C4H10+26e-+13O2-=4CO2+5H2O

D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体

【解析】D。

燃料电池的O2-在正极产生，移向负极，A不正确；因是非水溶液，故B、C项

不正确。

13．（2012·晋中联考）某原电池反应的离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，则下列说法正确的是（　　）

A．HNO3可作电解质溶液

B．在电解质溶液中电子从正极流向负极

C．锌极质量不变

D．石墨可作原电池的正极

【解析】D。

A项HNO3与锌反应不能生成氢气，错误；B项电子是通过外电路从负极流向正极，错误；C项反应过程中，Zn失电子变成Zn2＋进入溶液，锌的质量减少，错误。

14.（2012·济南模拟）能够使反应Cu+2H2O====Cu（OH）2+H2↑发生的是（）

A.铜片作原电池的负极，碳棒作原电池的正极，氯化钠作电解质溶液

B.铜锌合金在潮湿的空气中发生电化学腐蚀

C.用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钠水溶液

D.用铜片作阴、阳电极，电解硫酸铜水溶液

【解析】选C。

由电极反应式可知，这是一个不能自发进行的氧化还原反应，故只能设计成电解池，由于铜失电子，故铜作电解池的阳极和阴极，电解水。

故答案选C。

15.（2012·北京西城区模拟）如图是某固体酸燃料电池基本结构示意图，其中以Ca（HSO4）2固体为电解质传递H+，电池总反应式为：

2H2+O2====2H2O，下列有关说法不正确的是（）

A.H2通过多孔电极时能增大H2的接触面积，加快反应

B.a极上的电极反应式为：

O2+2H2O+4e-====4OH-

C.每转移0．1mol电子，消耗标准状况下的H21.12L

D.H+由b极通过固体酸电解质传递到a极

【解析】选B。

由电极反应式可知，氢气通入的一极为负极，氧气通入的一极为正极，故a为正极、b为负极，因此b电极产生的H+通过固体电解质流向a极，故D选项是正确的；a极上的电极反应式应为O2+4e-+4H+====2H2O，故B选项是错误的；根据电池的反应式可以得出转移0.1mol电子，消耗H2的物质的量为0.05mol,在标准状况下的体积为1.12L，故C选项是正确的；b电极的材料是多孔物质，能够增大H2反应的接触面积，加快反应的速率，故A选项是正确的。

16.（2012·成都模拟）关于下列各装置图的叙述中，不正确的是（）

A.用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液

B.装置②的总反应式是Cu+2Fe3+====Cu2++2Fe2+

C.装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连

D.装置④中的铁钉几乎没被腐蚀

【解析】选B。

装置①中a为阳极，电解精炼铜时，应是粗铜；装置②中，铁的金属活动性大于铜，总反应式应是Fe+2Fe3+====3Fe2+；装置③中为保护钢闸门不被腐蚀，应使闸门与外接电源的负极相连；装置④中由于浓硫酸有强的吸水性，铁钉在干燥的空气中不易被腐蚀。

17．（2012·开封模拟）图中乙是甲的电解池进行电解时的某个量（纵坐标x）随时间变化的曲线（各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响），则x表示（）

A.各电解池析出气体体积总数的变化

B.各电解池阳极质量的增加

C.各电解池阴极质量的增加

D.各电极上放电的离子总数的变化

【解题指南】解答本题要注意以下三点：

（1）各电池中的具体反应；

（2）图像中③的变化趋势；

（3）D项是各电极的放电离子的变化总数。

【解析】选C。

③随着电解的进行x值始终为0，可排除A项；三个电解池的阳极上都是阴离子放电，其中①②中析出的都是氧气，质量相同，故可排除B项。

各电极上放电的离子总数①③是相同的，所以D项也不正确。

18.下列关于四个图像的说法正确的是（）

氧气入口

氢气入口

①②

③④

A．图①表示化学反应中能量的变化，反应CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）的△H>0

B．图②为氢氧燃料电池示意图，正、负极通入的气体体积之比为2︰1

C．图③表示物质a、b的溶解度曲线，可以用结晶方法从a、b混合物中提纯a

D．图④可以表示压强对可逆反应2A（g）+2B（g）

3C（g）+D（s）的影响，且乙的压强大

【答案】C

【解析】图①表示反应物的总能量高于生成物的总能量，因此该反应为放热反应△H＜0，A错。

图②氢氧燃料电池的总反应式为2H2+O2=2H2O，正极发生还原反应，通入O2，负极发生氧化反应，通入H2，故正负极通入的气体体积之比为1:

2，B错，选项D注意到生成物D是固体，该反应是气体体积不等的反应，因此不合要求。

应选C。

【考点】化学反应速率与化学平衡、电化学

19.铅蓄电池是一种典型的可充电电：

池。

电池总反应式为：

Pb+PbO2+4H++2SO42-

2PbSO4+2H2O下列说法正确的是

A．放电时：

电子流动方向由A经导线流向B

B．放电时：

两极质量增加相等

C．充电时：

铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连

D．充电时：

阳极反应是PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+SO42-+4H+

【答案】D

20.下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是

A．酸酸雨后易发生析氢腐蚀、炒锅存留盐液时易发生吸氧腐蚀

B．当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀

C．铁与电源正极连接可实现电化学保护

D．将钢管与铜管一起堆放时可保护钢管少受腐蚀

【答案】A

21.

用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下所示。

下列说法中正确的是

A．燃料电池工作时，负极反应为：

H2–2e－＝2H+

B．若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜

C．若a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出

D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下当电池中消耗H222.4L（标准状况）时，a极析出铜64g

【答案】C

二、非选择题

一、选择题

22.（2013·黑龙江省哈三中高三10月月考）（14分）

（1）2009年，长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破，原理如下图所示。

①请写出从C口通入O2发生的电极反应式___________________。

②以石墨电极电解饱和食盐水，电解开始后在______________的周围（填“阴极”或“阳极”）先出现红色。

假设电池的理论效率为80%（电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比），若消耗6.4g甲醇气体，外电路通过的电子个数为__________________（保留两位有效数字）。

（2）工业废水中常含有Cu2+等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。

已知室温下Ksp（FeS）=6.3×10-18mol2•L-2，Ksp（CuS）=1.3×10-36mol2•L-2。

请用离子方程式说明上述除杂的原理___________________________________________。

（3）工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水，用绿矾（FeSO4·7H2O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，再加入过量的石灰水，使铬离子转变为Cr（OH）3沉淀。

①氧化还原过程的离子方程式为______________________________________________。

②常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp=1×10—32mol4•L-4，溶液的pH至少为____，才能使Cr3+沉淀完全。

③现用上述方法处理100m3含铬（＋6价）78mg•L—1的废水，需用绿矾的质量为        kg。

（保留主要计算过程）

【答案】（14分）

（1）①O2+4e—+4H+=2H2O（2分）

②阴极（1分）  5.8×1023（2分）

（2）FeS（s）+Cu2+（aq）=CuS（s）+Fe2+（aq）（2分）

（3）①Cr2O72—＋6Fe2+＋14H+＝2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O（2分）

②5（2分）

③Cr3+      ～ 3FeSO4·7H2O   （3分）

n（FeSO4·7H2O）=450mol    m（FeSO4·7H2O）=450mol×278g•mol—1=125.1kg

23.（2012·浙江模拟）

下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的HCl溶液、CuSO4溶液和K2SO4溶液，电极均为石墨电极。

（1）接通电源后，观察到甲中b电极上产生刺激性气味气体。

据此回答问题：

①电源的N端为极；

②电极c上的现象为；

③电极f上的电极反应式为；

④乙中加入_______________________，可使溶液恢复原状。

（2）若丙中盛装190g质量分数为10%的K2SO4溶液，当电极b上产生的刺激性气味气体在标准状况下的体积为112L时，则丙中质量分数变为：

；（过程中无晶体析出）

（3）如果乙装置电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，_________；

为什么？

。

【答案】（共13分）

（1）①正（1分）

②电极c上覆盖一层红色物质（2分）

③4OH--4e-=2H2O+O2↑（2分）

④CuO（2分）

（2）19%（2分）

（3）能（2分）此时溶液变为稀硫酸，实质为电解水（2分）

24.（2012·厦门模拟）

（8分）微生物燃料电池（MFC）是燃料电池中特殊的一类，

它利用微生物作为反应主体，将有机物的化学能转化为电能。

以葡萄糖溶液作底物为例，其工作原理如右图所示。

已知石墨电极上反应为：

C6H12O6＋6H2O－24e－6CO2＋24H＋

⑴电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。

电池工作时，质子移向电源的极，

铂碳上所发生的电极反应式为_____________。

⑵燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧生成稳定的物质

（如H转化为液态水，C转化为二氧化碳）所放出的热量。

葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol，写出葡萄糖燃烧的热化学方程式。

⑶化学需氧量（COD）是重要的水质指标，其数值表示将1L水中的有机物氧化为CO2、H2O所需消耗的氧气的质量。

科学家设想利用微生物燃料电池来处理某些污水，并进行发电，该设想已经在实验室中获得成功。

但如果1L废水中有机物（折算成葡萄糖）氧化提供的化学能低于5.6kJ，就没有发电的必要。

则下列污水中，不适合用微生物燃料电池发电的是（填序号）。

序号

A

B

C

D

E

污水类型

生活污水

印染

电镀

造纸

硫酸工业废水

COD值（mg/L）

520

870

20

960

120

【答案】（8分）

⑴正（2分）O2＋4e－＋4H＋＝2H2O（2分）

⑵C6H12O6（s）＋6O2（g）＝6CO2（g）＋6H2O（l）；△H＝－2800kJ·mol－1（2分）

⑶CE（2分）

25.（10分）惰性电极电解NaCl溶液或CuSO4溶液都得到三种产物A、B、C，各物质之间的转化关系如下图所示（图中参与反应和生成的水都已略去）。

已知甲是短周期元素的单质，它是日常生活中常用的包装材料。

回答下列问题：

⑴若电解的是NaCl溶液：

①甲与A反应的化学方程式是　　　　　　　　　          。

②A与B反应的离子方程式是　　　　　　　　          　。

③若电解100mL0.1mol·L－1NaCl溶液，阴、阳两极各产生112mL气体（标准状况），则所得溶液的pH为　　　　　（忽略反应前后溶液的体积变化及气体溶于水的影响）。

⑵若电解的是CuSO4溶液：

①E的化学式是        ；电解时阳极的电极反应式是　　          。

②加热时，A的浓溶液可与B发生反应，A的浓度随时间变化的图像正确是   。

【答案】（10分）

⑴①2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑　……（2分）

②Cl2＋2OH－=Cl－+ClO－+H2O；……（2分）③13……（2分）

⑵①SO2……（1分）4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O　……（3分）

②A……（1分）　　

【解析】若电解NaCl溶液，电解后溶液显碱性，若电解CuSO4溶液，电解后溶液显酸性，由于单质甲在2种条件下均能生成H2，故甲是Al。

⑴若电解NaCl溶液，电解时的总反应方程式为2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑，则A是NaOH，B是Cl2，C是H2。

当阴、阳两极各产生112mL气体时，生成NaOH0.01mol，溶液中c（NaOH）=0.1mol·L－1，故溶液的pH=13。

⑵若电解CuSO4溶液时，电解时的总反应式为2CuSO4+2H2O

2H2SO4+O2↑+2Cu，则A是H2SO4，B是Cu，C是O2，E是SO2，A的浓溶液与B反应的化学方程式为Cu+2H2SO4（浓）

CuSO4+SO2↑+2H2O，由于稀硫酸和铜不反应且任何一个反应不是匀速的2个条件可知选项A正确。

【考点】元素及其化合物、电化学基础

26.（10分）某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的组成如下：

软锰矿：

MnO2含量≥65%，SiO2含量约20%，Al2O3含量约4%；闪锌矿：

ZnS含量≥80%，FeS、CuS、SiO2含量约7%。

科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。

请回答下列问题：

⑴装置Ⅰ中发生了多个氧化还原反应，写出其中由CuS转化为CuSO4的化学反应方程式：

▲。

⑵反应Ⅱ若加入锌过量，会进一步发生反应的离子方程式为▲，反应Ⅲ中加入MnO2的目的为▲。

⑶已知Ksp（MnCO3）＝1.8×10－11、Ksp（ZnCO3）＝1.4×10－11，装置Ⅳ中充分反应后溶液中

＝▲。

⑷装置Ⅴ中发生的反应是用惰性电极对反应Ⅲ所得溶液进行电解，则阳极发生的电极反应可表示为▲。

【答案】10分）⑴MnO2＋CuS＋2H2SO4＝S↓＋MnSO4＋CuSO4＋2H2O

⑵Zn＋Fe2+＝Fe＋Zn2+将Fe2+氧化为Fe3+，使之更易除去

⑶9/7

⑷Mn2+－2e－＋2H2O＝MnO2＋4H+