高三化学二轮三轮总复习 重点突破专题二 第五讲 电化学 针对训练.docx
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高三化学二轮三轮总复习重点突破专题二第五讲电化学针对训练
第一部分专题二第五讲电化学
[基础等级评价]
1.(2010·海南高考)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯,下列叙述正确的是( )
A.电解时以精铜作阳极
B.电解时阴极发生氧化反应
C.粗铜连接电源负极,其电极反应是Cu===Cu2++2e-
D.电解后,电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
解析:
电解精炼铜时,粗铜作阳极,精铜作阴极,活泼性比铜弱的金属沉积在电解糟底部形成阳极泥.
答案:
D
2.(2010·东城模拟)下列有关电化学的示意图中正确的是( )
解析:
选项A,Zn应为原电池负极,Cu为原电池正极.选项B,蔗糖为非电解质,不能构成原电池.选项C,粗铜应连接电源正极.选项D,电解饱和NaCl溶液,Cl-在阳极放电产生Cl2,溶液中的H+在阴极获得电子而产生H2,正确.
答案:
D
3.(2010·莆田模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法,正确的是( )
A.纯银器表面在空气中因发生电化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锌铁制品的镀层破损时,镀层不再对铁制品起保护作用
C.在空气与水面交接处的钢柱,比在水下部分的钢柱容易腐蚀
D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
解析:
纯银器在空气中主要发生化学腐蚀,A错;镀锌铁制品的镀层破损时容易发生电化学腐蚀,此时锌作为负极被腐蚀,而铁作为正极被保护,B错;在空气与水面交接处的钢柱比在水下部分的钢柱接触空气充分,因此容易腐蚀,C对;将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连,钢管作为阳极被腐蚀,D错.
答案:
C
4.(2010·江苏高考)右图是一种航天器能量储存系统原理示意图.下列说法正确的是( )
A.该系统中只存在3种形式的能量转化
B.装置Y中负极的电极反应式为:
O2+2H2O+4e-===4OH-
C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转化
解析:
本题考查能量转换的知识,意在考查考生综合运用原电池、电解池原理的能力.A项,该系统中存在太阳能与电能、电能与机械能、化学能与电能、电能与化学能等4种形式的能量转化关系,不正确;B项,装置Y是将化学能转化为电能的燃料电池装置,负极应该是H2发生氧化反应,故不正确;C项,装置X为电解水产生氢气和氧气,故正确;D项,装置X、Y形成的子系统可以实现物质的零排放,但不可能实现化学能与电能间的完全转化,能量总是有损失的,故不正确.
答案:
C
5.(2010·全国卷Ⅱ)下图是一个用铂丝作电极,电解稀的MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红指示剂,此时溶液呈红色.(指示剂的pH变色范围:
6.8~8.0,酸色——红色,碱色——黄色)
回答下列问题:
(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号);
①A管溶液由红变黄 ②B管溶液由红变黄
③A管溶液不变色 ④B管溶液不变色
(2)写出A管中发生反应的反应式:
__________________________________________
________________________________________________________________________;
(3)写出B管中发生反应的反应式:
_____________________________________________
________________________________________________________________________;
(4)检验a管中气体的方法是___________________________________________________
________________________________________________________________________;
(5)检验b管中气体的方法是__________________________________________________
________________________________________________________________________;
(6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是________________
________________________________________________________________________.
解析:
根据图可以确定,A极为阴极,B极为阳极.A极H+放电,A极附近OH-增加,溶液碱性增强,A极附近溶液变黄色,同时Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀;B极OH-放电,使得溶液中H+增加,B极附近溶液显酸性,溶液仍为红色.电解后,将电解液倒入烧杯中,A极附近生成的Mg(OH)2与B极附近生成的H2SO4反应,生成MgSO4,即沉淀溶解,溶液呈红色.根据上述分析,a中收集的是氢气,b中收集的是O2.
答案:
(1)① ④
(2)2H++2e-===H2↑(写2H2O+2e-===2OH-+H2↑同样给分),Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
(3)4OH--4e-===2H2O+O2↑(写2H2O-4e-===4H++O2↑同样给分)
(4)用拇指按住管口,取出试管,靠近火焰,放开拇指,有爆鸣声,管口有蓝色火焰
(5)用拇指按住管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木条伸入试管内会复燃
(6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)
[发展等级评价]
(限时45分钟,满分100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应是( )
A.2H++2e-===H2↑
B.Fe-2e-===Fe2+
C.2H2O+O2+4e-===4OH-
D.4OH--4e-===2H2O+O2↑
解析:
钢铁是铁碳合金,形成原电池时,负极发生氧化反应,其电极反应为Fe-2e-===Fe2+.
答案:
B
2.下列叙述不正确的是( )
A.电解饱和食盐水时,用铁作阳极,Cl-发生氧化反应
B.电解法精炼铜时,纯铜作阴极,Cu2+发生还原反应
C.电镀铜时,金属铜作阳极,电镀液可用硫酸铜溶液
D.铜锌原电池中,锌作负极,电子从锌极流向铜极
解析:
用Fe作阳极电解饱和食盐水时,阳极反应式为:
Fe-2e-===Fe2+,而溶液中Cl-不再发生氧化反应.
答案:
A
3.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速度甲比乙慢
解析:
甲装置构成原电池,锌片为负极,铜片为正极,溶液中的H+在铜片上获得电子产生成H2,乙装置中,溶液中的H+直接与Zn反应而产生H2.两装置溶液中的c(H+)浓度降低,pH增大.由于甲装置中Cu、Zn、稀H2SO4构成原电池,加快了电子转移速率,产生H2的速率比乙快.
答案:
C
4.(2010·安徽高考)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图,电池总反应可表示为:
2H2+O2===2H2O,下列有关说法正确的是( )
A.电子通过外电路从b极流向a极
B.b极上的电极反应式为:
O2+2H2O+4e-===4OH-
C.每转移0.1mol电子,消耗1.12L的H2
D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极
解析:
该原电池的化学原理是H2被氧化,在负极(a极)发生反应:
H2-2e-===2H+,H+由a极转移到b极,D项正确;O2发生还原反应,在正极(b极)发生反应:
O2+4H++4e-===2H2O,则电子从a极流向b极,A、B两项不正确;C项因未指明气体所处的温度和压强,不正确.
答案:
D
5.用铂作电极电解下列溶液时,在阳极上有气体析出,且溶液的pH下降的是( )
A.KNO3B.CuSO4
C.NaOHD.HCl
解析:
由阴阳离子的放电顺序可知电解KNO3、NaOH溶液的实质都是电解水,电解质溶液的浓度均增大,KNO3溶液pH不变,NaOH溶液的pH增大;电解HCl溶液,阴极反应2H++2e-===H2↑,阳极反应2Cl--2e-===Cl2↑,电解的是HCl,电解质溶液的浓度降低,pH增大;电解CuSO4溶液,阴极反应2Cu2++4e-===2Cu,阳极反应4OH--4e-===O2↑+2H2O,电池反应是:
2CuSO4+2H2O电解,2Cu+2H2SO4+O2↑,pH下降.
答案:
B
6.如右图所示,a、b两电极材料分别为铁丝和铜丝.则以下说法不正确的是( )
A.该装置可以构成原电池,也可以构成电解池
B.a电极可能发生反应:
Cu2++2e-===Cu
C.b电极质量可能增加
D.该过程可能有大量气体产生
解析:
该装置若用导线直接相连,则构成原电池,若与电源相连,则构成电解池,A正确;当a电极作电解池的阴极时,其电极反应为Cu2++2e-===Cu,B正确;当b电极作原电池的正极时,电极反应为Cu2++2e-===Cu,C正确.
答案:
D
7.右图是电解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,d电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
解析:
电流从电源的正极流出,故a为电源的正极,b为电源的负极,与电源正极相连的c为阳极,与电源负极相连的d为阴极.在电解过程中,因Cu2+是阳离子,移向阴极(d),在阴极放电析出Cu,所以d电极质量增加;Cl-是阴离子,移向阳极(c),在阳极放电生成Cl2,会导致溶液中Cl-浓度降低.
答案:
C
8.(2010·湘潭模拟)根据如图所示的装置(甲中电极均为惰性电极),判断下列叙述中正确的是( )
A.利用该反应可持续生产硫酸铜,直至硫酸耗尽
B.甲中b电极的电极反应为:
4OH--4e-===2H2O+O2↑
C.通电初期乙中的总反应为:
Cu+H2SO4
CuSO4+H2↑
D.反应过程中甲、乙中溶液的pH都逐渐减小
解析:
电解初期,乙中阳极铜失去电子变成Cu2+进入溶液中,阴极H+得到电子变成氢气,C项对;但当Cu2+增大到一定程度时,乙中Cu2+放电而不是H+放电,A项错;b电极上是氧气得到电子变成OH-,B项错;电解进行到一定程度时,乙中Cu2+浓度保持不变,pH不变,D项错.
答案:
C
9.(2010·海淀模拟)高功率Ni/MH(M表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车.总反应方程式如下:
Ni(OH)2+M
NiOOH+MH,下列叙述正确的是( )
A.放电时正极附近溶液的碱性增强
B.放电时负极反应为:
M+H2O+e-===MH+OH-
C.充电时阳极反应为:
NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
D.放电时每转移1mol电子,正极有1molNiOOH被氧化
解析:
放电时正极反应为:
NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,正极附近c(OH-)增大,溶液碱性增强,A对;放电时负极反应为MH+OH--e-===M+H2O,B错;充电时阳极反应为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O,C错;放电时正极发生还原反应,放电时每转移1mol电子,正极上有1molNiOOH被还原,D错.
答案:
A
10.如图电解池中装有硫酸铜溶液,选用不同材料的电极进行电解.下列说法正确的是( )
序号
电极材料
通电后的变化
阴极
阳极
A
石墨
石墨
阴极质量增加,溶液的pH增大
B
铜
铜
阳极质量减小,阴极质量增加
C
铁
铁
两极的质量不发生变化
D
铂
铁
阴极质量增加,溶液的pH恒定不变
解析:
A项,阳极反应式为4OH--4e-===O2↑+2H2O,溶液中有H2SO4生成,pH减小,阴极反应式为Cu2++2e-===Cu,阴极质量增加;B项,构成电镀装置,阳极反应式为Cu-2e-===Cu2+,阴极反应式为Cu2++2e-===Cu,阳极质量减小,阴极质量增加;C项,阳极反应式为Fe-2e-===Fe2+,阴极反应式为Cu2++2e-===Cu,阳极质量减小,阴极质量增加;D项,阳极反应式为Fe-2e-===Fe2+,阴极反应式为Cu2++2e-===Cu,阴极质量增加,由于Fe2+和Cu2+水解能力有差异,因此溶液pH变化无法确定.
答案:
B
二、非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(8分)(2010·潍坊模拟)钢铁生锈现象随处可见,钢铁的电化学腐蚀原理如图所示:
(1)写出石墨电极的电极反应式________________________________
________________________________________________________________________.
(2)将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在图中虚线框内所示位置作出修改,并用箭头标出导线中电子流动的方向.
(3)写出修改后石墨电极的电极反应式_________________________________________.
解析:
(1)钢铁的吸氧腐蚀中石墨作正极,电极反应式为:
2H2O+O2+4e-===4OH-.
(2)利用外加电源的阴极保护法,将钢铁与直流电源的负极相连接,可以保护钢铁不被腐蚀.(3)修改后的装置为电解池,石墨电极作阳极,Cl-放电,电极反应式为:
2Cl--2e-===Cl2↑.
答案:
(1)2H2O+O2+4e-===4OH-
(2)
(3)2Cl--2e-===Cl2↑
12.(12分)在25℃时,用石墨电极电解2.0L2.5mol/LCuSO4溶液,如有0.20mol电子发生转移,试回答下列问题:
(1)阴极发生________反应,电极反应为_________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)阳极发生________反应,电极反应为________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)电解后得到的Cu的质量是________,得到O2的体积(标准状况)是________,溶液的pH是________.
(4)如用等质量的两块铜片代替石墨作电极,电解后两铜片的质量相差________,电解液的pH________(填“变小”“变大”或“不变”).
解析:
用惰性电极电解CuSO4溶液时,阴极:
2Cu2++4e-===2Cu,阳极:
4OH--4e-===O2↑+2H2O,总反应:
2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4.转移0.20mol电子时,得到0.10molCu,0.05molO2,溶液中的c(H+)=
=0.10mol/L,所以溶液的pH为1.如用等质量的两块铜片代替石墨作电极,为电镀池,阳极损失0.10molCu,阴极得到0.10molCu,两极质量相差12.8g,溶液的pH不变.
答案:
(1)还原 2Cu2++4e-===2Cu
(2)氧化 4OH--4e-===2H2O+O2↑
(3)6.4g 1.12L 1
(4)12.8g 不变
13.(12分)(2010·山东高考)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命.
(1)以下为铝材表面处理的一种方法:
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,原因是________________________(用离子方程式表示).为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的________.
a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3
②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为________.取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是________________________________________________________________________.
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________.
(3)利用右图装置,可以模拟铁的电化学防护.
若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于________处.若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为________.
解析:
(1)①题中指出在碱洗时有气泡产生,则只有金属铝和碱反应才符合条件,故碱洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O、2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑.碱洗后溶液中含有大量AlO
,故最好通入CO2气体使AlO
转化为Al(OH)3沉淀以回收铝.
②活泼金属作阳极,阳极材料本身失电子被氧化,其氧化产物为Al2O3,由此可得阳极反应式为2Al+3H2O===Al2O3+6H++6e-.加入NaHCO3溶液后,Al3+与HCO
发生水解相互促进反应,离子方程式可表示为Al3++3HCO
===Al(OH)3↓+3CO2↑.
(2)电镀时若用石墨作阳极,则电解过程中电解液中Cu2+浓度不断减小,导致铁表面不能镀上均匀的铜.
(3)若X为碳棒,则只能用外加电源的阴极保护法,此时开关K应置于N处.若X为Zn,K置于M处,其保护原理称为牺牲阳极的阴极保护法.
答案:
(1)①2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑(或:
2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑) b ②2Al+3H2O===Al2O3+6H++6e- HCO
与H+反应使H+的浓度减小,产生Al(OH)3沉淀
(2)补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定
(3)N 牺牲阳极的阴极保护法(或:
牺牲阳极保护法)
14.(18分)(2010·四川高考)碘被称为“智力元素”,科学合理地补充碘可防止碘缺乏病.
碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,它的晶体为白色,可溶于水.碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘.以碘为原料,通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示.
请回答下列问题:
(1)碘是________(填颜色)固体物质,实验室常用________方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘.
(2)电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:
3I2+6KOH===5KI+KIO3+3H2O,将该溶液加入阳极区.另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却.
电解时,阳极上发生反应的电极反应式为________;阴极上观察到的实验现象是________________________________________________________________________.
(3)电解过程中,为确定电解是否完成,需检验电解液中是否有I-.请设计一个检验电解液中是否有I-的实验方案,并按要求填写下表.
要求:
所需药品只能从下列试剂中选择,实验仪器及相关用品自选.
试剂:
淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸.
实验方法
实验现象及结论
(4)电解完毕,从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下:
阳极电解液―→
―→②―→
―→
―→⑤―→碘酸钾晶体
步骤②的操作名称是________,步骤⑤的操作名称是________.步骤④洗涤晶体的目的是________________________________________________________________________.
解析:
(1)卤素单质的颜色随着相对分子质量的增加而变深,单质碘为紫黑色,具有加热易升华的性质.
(2)电解时,阳极发生氧化反应,I-失去电子被氧化;阴极发生还原反应,H+得电子生成氢气.
(3)阳极电解产物中含有IO
,该离子与I-在酸性条件下可以发生氧化还原反应生成单质碘,可用淀粉溶液检验生成的单质碘.
(4)溶液经蒸发浓缩,冷却后析出晶体,然后过滤得目标产物KIO3,洗涤其表面的杂质,干燥后即得较为纯净的KIO3.
答案:
(1)紫黑色 升华
(2)2I--2e-===I2(或I-+6OH--6e-===IO
+3H2O) 有气泡产生
(3)
实验方法
实验现象及结论
取少量阳极区电解液于试管中,加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉溶液,观察是否变蓝.
如果不变蓝,说明无I-.
(如果变蓝,说明有I-)
(4)冷却结晶 干燥 洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质
1.能够实现反应Cu+2H2O===Cu(OH)2↓+H2↑的是( )
A.铜银合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀
B.用铜片作阴极、石墨作阳极,电解饱和氯化钠溶液
C.用铜片作阳极、石墨作阴极,电解饱和氯化钠溶液
D.铜片作原电池的负极,石墨作原电池的正极,氯化钠溶液作电解质溶液
解析:
Cu在金属活动性顺序中排在H的后面,故题设中的反应只能在电解池中发生.由于Cu被氧化,故Cu片作阳极,产物中有Cu(OH)2,则电解质溶液为中性或碱性溶液.
答案:
C
2.(2010·济南模拟)镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用.已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
Cd+2NiOOH+2H2O.有关该电池的说法中,不正确的是( )
A.放电时,电解质溶液中的OH-向负极移动
B.充电过程是电能转化为化学能的过程
C.放电时,负极附近溶液的碱性不变
D.充电时阴极反应为:
Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-
解析:
该电池放电时是原电池,电解质溶液中的OH-向负极移动,与Cd2+反应生成Cd(OH)2,负极附近溶液的碱性减弱.该电池充电时是电解池,是电能转化为化学能的过程,阴极Cd(OH)2发生还原反应生成Cd.
答案:
C
3.(2010·潍坊模拟)某同学按如图所示的装置进行实验.A、B为两种常见金属,它们的硫酸盐可溶于水.当K闭合时,SO
从右向左通过交换膜移向A极.下列分析正确的是( )
A.溶液中c(A2+)减小
B.B极的电极反应:
B-2e-===B2+
C.Y电极上有H2产生,发生还原反应
D.反应初期,X电极周围出现白色胶状沉淀
解析:
根据SO
从右向左通过交换膜移向A极,则A极为负极,故A极的电极反应为A-2e-===A2+,溶液中c(A2+)增大,A错;B极为正极,发生得电子的还原反应,B错;Y电极为阳极,为Cl-放电,发生氧化反应:
2Cl--2e-===Cl2↑,有Cl2产生,C错;右边U形管中最初为电解AlCl3溶液,X电极为H+放电,c(H+)减小,c(OH-)增大,且Al3+移向X极,因此会产生Al(OH)3白色胶状沉淀