考点9 电化学.docx

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考点9电化学

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【考点9】电化学

2009年高考试题

1．（2009·上海理综·11）茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。

航标灯的电源必须长效、稳定。

我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。

在这种电池中（）

①铝合金是阳极②铝合金是负极

③海水是电解液④铝合金电极发生还原反应

A．②③B．②④

C．①②D．①④

【解析】较活泼的铝合金为负极（②对），Pt-Fe合金网为正极，海水是电解液（③对），负极上发生氧化反应（④错）。

【答案】A。

2．（2009·广东理基·34）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】二次电池，即可充电电池，所以A项对。

在原电池中，活泼金属Zn是负极，负极失电子发生氧化反应，因此电子的流向是由负极（锌电极）流向正极（铜电极），B项错。

【答案】B。

3．（2009·广东高考·14）可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。

下列说法正确的是（）

A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：

O2＋2H2O＋4e－=4OH－

B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：

Al＋3OH－-3e－=Al（OH）3↓

C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变

D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

【解析】正极O2得电子，溶液显碱性或中性时，正极反应都为：

O2＋2H2O＋4e－====4OH－，A正确。

铝作负极，铝失电子，中性溶液（NaCl）中的负极反应为：

Al－3e－====Al3＋，碱性溶液（NaOH）中的负极反应为：

Al＋4OH－－3e－====AlO2－＋2H2O，B不正确。

在碱性时总的电池反应式为：

4Al＋3O2＋4OH－====4AlO2－＋2H2O，溶液pH降低，C项错。

电池工作时，电子从负极流向正极，D项错。

【答案】A。

4．（2009·江苏高考·5）化学在生产和日常生活中有着重要的应用。

下列说法不正确的是（）

A．明矾水解形成的Al（OH）3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化

B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率

C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料

D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁

【解析】从放电顺序K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、H＋（水）可知，电解氯化镁溶液时，阳离子只能是水电离出的H＋得电子，得不到单质Mg。

制金属镁是电解熔融的氯化镁。

【答案】D。

5．（2009·江苏高考·12）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。

关于该电池的叙述正确的

是（）

A．该电池能够在高温下工作

B．电池的负极反应为：

C6H12O6＋6H2O－24e－====6CO2↑＋24H＋

C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移

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

L

【解析】微生物主要成分是蛋白质，高温条件下蛋白质变性，失去活性，A不正确。

通入燃料C6H12O6的极为负极，负极反应为：

C6H12O6＋6H2O－24e－====6CO2↑＋24H＋（能放出CO2应该是酸性，所以右边写H＋。

不能在左边加OH－、右边写H2O），B项正确。

正极反应为：

6O2＋24H＋＋24e－====12H2O，从两极反应可知：

负极生成H＋，正极消耗H＋，即通过质子交换膜从负极到正极传导H＋，选项C不正确。

从总反应C6H12O6＋6O2====6CO2＋6H2O可知，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.4L，D项错。

【答案】B。

6．（2009·福建高考·11）控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－

2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。

下列判断不正确的是（）

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极

【解析】由总反应方程式知，I－失去电子（氧化反应），Fe3＋得电子（被还原），故A项、B项正确。

当电流计为零时，即说明没有电子发生转移，可证明反应达平衡，C项正确。

加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，甲中石墨作负极，D项错。

【考点分析】此题考查了氧化还原反应与原电池的关系、化学平衡在原电池中的应用。

（难度提升，创新题）

【答案】D。

7．（2009·安徽高考·12）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应：

2Cu＋H2O

Cu2O＋H2↑。

下列说法正确的是（）

A．石墨电极上产生氢气

B．铜电极发生还原反应

C．铜电极接直流电源的负极

D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。

【解析】判断二极是解题的关键。

从电解总反应知：

金属Cu被氧化，铜电极应为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：

2Cu－2e－＋2OH－

Cu2O＋H2O，所以B项、C项均错；同时可知当有0.1mol电子转移时，应有0.05molCu2O生成，D项也错。

石墨电极应与电源的负极相连，发生还原反应：

2H＋＋2e－

H2↑，A项正确。

【答案】A。

8．（2009·浙江高考·12）市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。

它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li＋的高分子材料。

这种锂离子电池的电池反应为：

Li＋2Li0.35NiO2

2Li0.85NiO2

下列说法不正确的是（）

A．放电时，负极的电极反应式：

Li－e－====Li＋

B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应

C．该电池不能用水溶液作为电解质

D．放电过程中Li＋向负极移动

【解析】此类题，在确定二极后，先考虑放电的各种情况，再考虑充电的各种情况。

放电时，Li作负极，失电子（A项正确），生成的Li＋从负极移向正极（D项错）。

充电时，是电池反应的反方向，从总方程式可知，此时的Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应，B项正确。

C项，由于Li可以与水反应，故应为非水材料，正确。

【答案】D。

9．（2009·海南高考·15）Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。

电池的总反应可表示为：

4Li＋2SOCl2=4LiCl＋S＋SO2。

请回答下列问题：

（1）电池的负极材料为，发生的电极反应为；

（2）电池正极发生的电极反应为；

（3）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。

如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是，反应的化学方程式为；

（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是。

【解析】

（1）分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂（作负极），失电子：

Li－e－=Li＋。

（2）SOCl2为氧化剂，得电子，从题给电池反应可推出产物：

Cl－＋S＋SO2。

（或用总反应减去负极反应）

（3）题中已给出信息：

碱液吸收时的产物是Na2SO3和NaCl，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，进而推出现象。

【答案】

（1）负极材料为Li（还原剂），Li–e－====Li＋。

（2）2SOCl2＋4e－====4Cl－＋S＋SO2。

（3）出现白雾，有刺激性气体生成；SOCl2＋H2O=SO2↑＋2HCl↑。

（4）因为构成电池的两个主要成份之一Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。

10．（2009·全国卷

·28）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。

（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。

据此回答问题：

①电源的N端为＿＿＿＿＿＿极；

②电极b上发生的电极反应为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

④电极c的质量变化是＿＿＿g；

⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：

甲溶液＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

乙溶液丙溶液＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

【解析】

（1）c电极质量增加是此题的突破口：

说明c处有Cu析出，即c为阴极。

由此可推出b为阳极（OH－失电子）、a为阴极、M为负极、N为正极。

丙中K2SO4浓度的变化，是此题计算的关键。

电解K2SO4溶液相当于电解水，据溶质守恒有：

100×10%=[100－m（水）]×10.47%，得m（水）=4.5g，即电解水0.25mol。

据电子守恒有如下关系：

2H2O（丙）～4e－～O2（b极）～2Cu（c极）

=

=

解得：

V（O2）=2.8Lm（Cu）=16g

【答案】

（1）

正极；

4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。

水减少的质量：

100g×（1－

）=4.5g

生成O2体积：

×

×22.4L·mol－1=2.8L

16g

甲：

碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中NaOH浓度增大

乙：

酸性增大，因为阳极上OH－生成O2，溶液中H＋离子浓度增加

丙：

酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性

（2）能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。

11．（2009·山东高考·29）n-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。

（1）该电池的负极材料是　　　　。

电池工作时，电子流向　　　　（填“正极”或“负极”）。

（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀。

其主要原因是_________

______________________。

欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的　　　　（填代号）。

a．NaOHb．Zn　　　　

c．Fed．NH3·H2O

（3）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。

阴极的电极反应式是：

　　　　　　　。

若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为　　　　。

【解析】

（1）还原性较强的Zn作负极，失电子有负极经外电路流向正极。

（2）除杂原则是：

加入物要过量（以除尽杂质）、不能引入新杂质，故选Zn将Cu2＋置换而除去。

（3）阴极上，阳离子得电子，Mn2＋和H＋比较，应是H＋得电子。

由关系式知：

MnSO4～MnO2～2e－，通过2mol电子产生1molMnO2，即87g。

【答案】

（1）Zn；正极。

（2）锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀；b。

（3）2H＋＋2e－=H2；87g。

12．（2009·四川高考·29）新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位。

可用作节能环保电动汽车的动力电池。

磷酸亚铁锂（LiFePO4）是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：

方法一：

将碳酸锂、乙酸亚铁［（CH3COO）2Fe］、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。

方法二：

将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。

沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。

在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子转移的介质，该有机聚合物的单体之一（用M表示）的结构简式如下：

请回答下列问题：

（1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。

其原因是

　　　　　　　　　　　　　　。

（2）在方法一所发生的反应中，除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有___________、__________、___________（填化学式）生成。

（3）在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为_________________。

（4）写出M与足量氧化钠溶液反应的化学方程式：

　　　　　　　　　。

（5）已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极反应式为　　　　　　　　　。

【思路】

（1）由亚铁的还原性可以想到选择惰性气氛的原因；

（2）因为其他物质为气体，结合质量守恒进行配平可知有CO2、H2O、NH3生成。

（3）由于阳极材料是Fe，又因该极生成LiFePO4可知该极的大体转化过程为“Fe

LiFePO4”，根据质量守恒可知还有H2PO4－和Li＋参加反应，从而完成电极反应的书写。

（5）充电时，被充电池的正极与电源的正极相连，此时被充电池实为电解池，被充电池的正极即为电解池的阳极。

【解析】

（1）根据题给信息，磷酸亚铁锂中存在的是Fe2＋离子，很容易被空气中的O2氧化，故灼烧时需用惰性气体保护。

（3）方法二中，阳极的电极反应包括Fe原子失去电子生成Fe2＋，还有Fe2＋与H2PO4－、Li＋的沉淀反应。

（4）M分子中含3个酯键，跟足量NaOH反应时，这3个酯键都会断裂。

（5）可充电电池充电时，发生的反应是电池放电时的逆过程，据此原理，原电池放电时，正极是+3价铁得电子成为+2价铁。

【答案】

（1）为了防止亚铁化合物被氧化。

（2）CO2H2ONH3。

（3）Fe＋H2PO4－＋Li＋－2e－

LiFePO4↓＋2H＋。

（4）

+3NaOH

+HOCH2CH2OH+Na2CO3

+CH3OH

（5）FePO4＋Li＋＋e－

LiFePO4

13．（2009·天津高考·10）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。

下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是，在导线中电子流动方向为__________________（用a、b表示）。

（2）负极反应式为。

（3）电极表面镀铂粉的原因为。

（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。

因此，大量安全储氢是关键技术之一。

金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ．2Li＋H2

2LiH

．LiH＋H2O====LiOH＋H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是_________，反应

中的氧化剂是_________。

②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。

用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为__________________。

③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为_________mol。

【解析】本题考查燃料电池的知识，先找出正、负极是解题的关键。

通入还原剂（H2）的一极为负极，电极反应为H2＋2OH－－2e－====2H2O；通入氧化剂（O2）的极为正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O====4OH－。

（4）②由反应I知，当吸收10molH2时，则生成20molLiH，V（LiH）=

=195cm3，V（LiH）:

V（H2）=195cm3:

224×103cm3=1:

1.148×103=8.71×10-4。

③由反应关系H2

2LiH

2H2可知，②中10mol（标准状况224L）H2，最终可生成20molH2，转移电子为：

20mol×2×80%=32mol。

【答案】

（1）由化学能转变为电能由a到b

（2）2H2＋4OH－－4e－====4H2O或H2＋2OH－－2e－====2H2O

（3）增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率，同时也增大了Pt的利用率以降低成本

（4）①LiH2O②1/1148或8.71×10－4

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14．（2009·重庆高考·26）工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。

（1）如图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是；NaOH溶液的出口为（填字母）；精制饱和食盐水的进口为（填字母）；干燥塔中应使用的液体是。

（2）多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产，其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。

SiCl4可制气相白炭黑（与光导纤维主要原料相同），方法为高温下SiCl4与H2和O2反应，产物有两种，化学方程式为。

SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用。

一定条件下，在20L恒容密闭容器中的反应：

3SiCl4（g）＋2H2（g）＋Si（g）

4SiHCl3（g）

达平衡后，H2与SiHCl3物质的量浓度分别为0.140mol/L和0.020mol/L，若H2全部来源于离子交换膜法的电解产物，理论上需消耗纯NaCl的质量为kg。

（3）采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠213.0kg，则生成氢气

（标准状况）。

【解析】本题主要考查电解饱和食盐水的原理、还涉及化学平衡和氧化还原反应的计算。

（1）根据图示装置可知在d处加入的应是饱和食盐水，在阴极和阳极分别发生还原反应和氧化反应，即阴极和阳极产物分别是H2和Cl2，并在阴极出口a处得到NaOH溶液；阳极产生的Cl2可用浓硫酸干燥处理。

（2）①根据信息可知白炭黑为SiO2，再据氧化还原反应原理可以写出制备气相白炭黑的反应。

②生成SiHCl3的消耗的n（H2）=0.01×20=0.2mol，则起始时n（H2）=0.2＋0.14×20=3.0mol；根据2NaCl～H2和H2为3mol，可以求得消耗NaCl为0.351kg；

（3）根据3H2～3Cl2～NaClO3及213.0kgNaClO3可以求得生成的H2为134.4m3。

【答案】

（1）氯气；a；d；浓硫酸。

（2）①SiCl4＋2H2＋O2

SiO2＋4HCl②0.35

（3）134.4

15．（2009·江苏高考·16）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。

其主要流程如下：

（1）反应I前需在FeSO4溶液中加入_________（填字母），以除去溶液中的Fe3＋。

A．锌粉B．铁屑

C．KI溶液D．H2

（2）反应

需控制反应温度低于35℃，其目的是。

（3）工业生产上常在反应

的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是。

（4）反应

常被用于电解生产（NH4）2S2O8（过二硫酸铵）。

电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为。

【解析】先分析各步变化：

经反应

后，过滤，所得溶液含（NH4）2SO4、过量的NH4HCO3；反应

是用稀H2SO4与该溶液反应，生成（NH4）2SO4；反应

是在主含（NH4）2SO4的溶液中加KCl，析出K2SO4，NH4Cl留在溶液中；反应

暂不清楚。

（1）除去FeSO4中的Fe3＋，可用Fe屑、I－，但为不引入杂质，只能用铁屑：

2Fe3＋＋Fe====3Fe2＋。

（2）温度过高，NH4HCO3会分解，会促进Fe2＋的水解。

（3）反应III的目的是析出K2SO4固体，在水中加入极性较小的有机溶剂（如醇类），可降低离子化合物（如K2SO4）在水中的溶解度。

（4）电解时阳极发生氧化反应，S2O82－中S显＋7价，可知是由SO42－中＋6价的S被氧化得到。

阴极是H＋放电生成H2。

【答案】

（1）B。

（2）防止NH4HCO3分解（或减少Fe2＋的水解）。

（3）降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出。

（4）2SO42－－2e－=S2O82－。

16．（2009·山东基本能力测试·25）铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为：

4Fe＋3O2＋xH2O=2Fe2O3·xH2O。

如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图。

最容易生锈的铁架横杆是（）

A．①B．②C．③D．④

【解析】此处铁生锈属于吸氧腐蚀。

④处没有和电解质溶液接触，不能构成原电池，锈腐蚀速率较慢；①②③处已与电解质溶液接触，但①②处含O2较少，所以③处腐蚀最快。

【答案】C。

17．（2009·广东理基·25）钢铁生锈过程发生如下反应：

①2Fe＋O2＋2H2O

2Fe（OH）2；②4Fe（OH）2＋O2＋2H2O

4Fe（OH）3；③2Fe（OH）3

Fe2O3＋3H2O。

下列说法正确的是（）

A．反应①、②中电子转移数目相等

B．反应①中氧化剂是氧气和水

C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀

D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀

【解析】反应①中水既不是氧化剂，也不是还原剂，B错。

选项C中钢质（主要成分是Fe）水管与铜质（主要成分是Cu）水龙头构成原电池，较活泼的钢质水管腐蚀速率加快，C错。

钢铁可认为是铁碳合金，在潮湿的空气中构成了原电池，易发生电化学腐蚀而使铁生锈。

【答案】A。

18．（2009·广东高考·10）出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2（OH）3Cl覆盖在其表面。

下列说法正确的

是（）

A．锡青铜的熔点比纯铜高

B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用

C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快

D．生成Cu2（OH）3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程

【解析】合金的熔点一般比各组分的熔点要低，所以A错误。

Sn与Cu形成原电池，因Sn比Cu金属活泼性强，所以Sn作负极，Cu作正极，Sn对Cu起到保护作用，B正确。

潮湿环境提供电解质溶液，构成了原电池，比干燥环境（不能构成原电池）腐蚀快，C正确。

电化学腐蚀同样属于化学反应，D错误。

【答案】BC。

19．（2009·上海高考·13）如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。

下列有关描述错误的是（）

A．生铁块中的碳是原电池的正极

B．红墨水柱两边的液面变为左低右高

C．两试管中相同的电极反应式是：

Fe－2e－=Fe2＋

D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

【解析】粗看装置虽感到陌生，但仔细分析得知该实验是吸氧腐蚀与析氢腐蚀的简单综合。

a试管内盛装食盐水，溶液呈中性，发生的是吸氧腐蚀，负极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－====4OH－，显然a装置内气体的物质的量减少，压强减小。

b试管内盛装氯化铵，溶