高考电化学练习题及详解.docx

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高考电化学练习题及详解

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高考电化学练习题及详解

高考电化学部分练习题及详解

一、选择题（共8小题，每小题4分，共32分）

1．有关电化学知识的描述正确的是（　　）。

A．CaO＋H2O===Ca（OH）2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能

B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含琼胶的KCl饱和溶液

C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中，若能组成原电池，必是铁做负极、铜做正极

D．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池

解析　A项中不是氧化还原反应，不能设计成原电池。

B项中会发生反应：

KCl＋AgNO3===AgCl↓＋KNO3，生成的AgCl会使盐桥的导电性减弱，所以不能使用KCl，可换成KNO3。

C项中由于铁遇到浓硝酸会发生钝化，而铜可与之发生反应：

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O，Cu失电子被氧化，做原电池的负极，所以选项C错误。

D正确。

答案　D

2．下列各装置中，在铜电极上不能产生气泡的是（　　）。

解析　装置A和C中无外接电源，且符合构成原电池的条件，是原电池装置，铜作正极，放出H2。

装置B是电解池装置，铜作阳极，失去电子逐渐溶解，无气体生成。

装置D也是电解池装置，铜作阴极，阴极H＋得到电子生成H2。

答案　B

3．天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。

锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示，电池反应为LiCoO2＋C6

CoO2＋LiC6。

下列说法正确的是（　　）。

锂离子电池

A．充电时，电池的负极反应为LiC6－e－===Li＋＋C6

B．放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2

C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质

D．锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低

解析　A项，充电时，发生电解池反应，电池负极即为电解池阴极，发生还原反应：

Li＋＋C6＋e－===LiC6；B项，放电时，发生原电池反应，电池正极发生还原反应；C项中，含活泼氢的有机物作电解质易得电子；D项中，锂相对原子质量小、密度最小，所以锂离子电池的比能量高，故正确选项为B项。

答案　B

4．（2010·安徽理综，11）某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，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mol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　在原电池中电子通过外电路从负极流向正极，A错；b电极上发生的电极反应式应为：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B错；C选项中未说明标准状况下是1.12L；在原电池中阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动，故只有D正确。

答案　D

5．（2010·全国Ⅰ，10）下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。

电池的一个电极由有机光敏染料（S）涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：

TiO2/S

TiO2/S*（激发态）

TiO2/S*―→TiO2/S＋＋e－

I

＋2e－―→3I－

2TiO2/S＋＋3I－―→2TiO2/S＋I

下列关于该电池叙述错误的是（　　）。

A．电池工作时，I－在镀铂导电玻璃电极上放电

B．电池工作时，是将太阳能转化为电能

C．电池的电解质溶液中I－和I

的浓度不会减少

D．电池中镀铂导电玻璃为正极

解析　本题考查原电池的工作原理，意在考查化学基本原理的分析和应用能力。

根据电池反应，TiO2电极流出电子，镀铂导电玻璃电极流入电子，故镀铂导电玻璃作正极，I

在镀铂导电玻璃电极上发生还原反应I

＋2e－===3I－，A项错误，D项正确；电池工作时，有机光敏染料吸收太阳能，最终转化为电能，B项正确；根据电池反应，电池工作时，在负极消耗的I－和正极生成的I－物质的量相等，而在正极消耗的I

和在负极生成的I

物质的量也相等，故两者在电解质溶液中的浓度不变，C项正确。

答案　A

6．（2011·福建理综）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。

该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。

关于该电池的下列说法不正确的是（　　）。

A．水既是氧化剂又是溶剂

B．放电时正极上有氢气生成

C．放电时OH－向正极移动

D．总反应为：

2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑

解析　根据题给信息知锂水电池的总反应为：

2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，D正确；在反应中氢元素的化合价降低，因此H2O做氧化剂，同时又起到溶剂的作用，A正确；放电时正极反应为：

2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；正极周围聚集大量OH－，因此溶液中的阳离子Li＋向正极移动，负极周围聚集大量Li＋，因此溶液中的阴离子OH－向负极移动，C错误。

答案　C

7．（2010·浙江理综）Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：

2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是（　　）。

A．Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价

B．该电池的电池反应式为：

2Li＋FeS===Li2S＋Fe

C．负极的电极反应式为：

Al－3e－===Al3＋

D．充电时，阴极发生的电极反应式为：

Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS

解析　由Li-Al/FeS电池中正极的电极反应式可知，Li作负极，Al作正极，负极的电极反应式为Li－e－===Li＋，故A、C两项错误；该电池的电池反应式为2Li＋FeS===Li2S＋Fe，B项正确；充电时，阴极得电子，发生还原反应，故D项错误。

答案　B

8．（2011·北京）结合下图判断，下列叙述正确的是（　　）。

A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护

B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋

C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe（CN）6]溶液，均有蓝色沉淀

解析　A项两个装置都是原电池，负极都是活泼金属，根据原电池原理可知，原电池对正极起到了保护作用，故A正确；B项I中的负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，故B错误；C项Ⅱ中的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故C错误；D项Ⅰ中不能生成蓝色沉淀。

答案　A

二、非选择题（共4小题，28分）

9．（5分）（福建高考理综，11改编）控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。

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

试回答：

（1）乙池中若换为Fe电极和FeCl2溶液，则原电池是怎样工作的

（2）电流计读数为零后，若在乙中溶入KI固体，则原电池反应能继续发生吗若向甲中加入固体Fe呢

解析　反应开始后，乙中石墨电极上发生的反应为2I－－2e－===I2，为氧化反应，A说法正确；甲中石墨电极上发生的反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，Fe3＋被还原，B正确；电流计读数为零时，电极上得到和失去的电子数相等，反应达到化学平衡状态，C正确；电流计读数为零（反应达到化学平衡状态）后，在甲中溶入FeCl2固体，则平衡向逆反应方向移动，I2被还原，乙中的石墨电极为正极，D错误。

答案　D　

（1）原电池反应变为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，乙中Fe作负极，甲中石墨作正极，电极反应分别为Fe－2e－===Fe2＋、2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。

（2）乙中加入I－后，导致平衡正向移动，原电池按原方向继续进行；若向甲中加入固体Fe，会消耗Fe3＋，同时增大c（Fe2＋），导致平衡逆向移动，则乙中石墨电极作正极，电极反应为I2＋2e－===2I－。

10．（9分）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g%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质量分数为%，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）①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为：

Cu2＋＋2e－===Cu，即c处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。

丙中为K2SO4溶液，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。

由电解前后溶质质量相等，有：

100×10%＝（100－x）×%，得x＝4.5g，故为mol。

由反应式2H2＋O2===2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转移mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。

②甲中为NaOH，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。

③转移mol电子，则生成O2为

＝mol，标准状况下的体积为×＝2.8L。

④Cu2＋＋2e－===Cu，转移mol电子，则生成的m（Cu）＝

×64＝16g。

⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。

乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小。

丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。

（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。

答案　

（1）①正　②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

③丙中水减少的质量：

100g×

＝4.5g，生成O2的体积：

×

×22.4L·mol－1＝2.8L　④16　⑤碱性增大，因为相当于电解水　酸性增大，因OH－放电，H＋增多　酸碱性不变，相当于电解水

（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．（8分）（2010·全国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：

～，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，可观察到的现象是______。

解析　

（1）由于MgSO4是强酸弱碱盐，在水溶液中存在Mg2＋＋2H2OMg（OH）2＋2H＋水解平衡，因此水溶液呈酸性，电解前A、B管均显红色。

铂丝是惰性电极，电解池中阴离子在阳极发生氧化反应，阳离子在阴极发生还原反应。

在A管溶液中，铂丝作阴极，由于H＋的氧化性大于Mg2＋的氧化性，H＋先得电子被还原为H2，Mg2＋与OH－生成Mg（OH）2沉淀，酸性减弱，随着水的电解，OH－浓度增大，颜色由红变黄。

而在B管溶液中铂丝作阳极，OH－的还原性大于SO

，OH－失电子，随着电解的进行，酸性增大，溶液不变色（始终为红色）。

（2）（3）由

（1）可知，在A管中发生：

2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑）

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

在B管中：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑）

（4）（5）H2的常用检验方法是“爆鸣”法，即用拇指按住管口，取出试管a，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰；O2的常用检验方法是木条复燃法，用拇指按住管口，取出试管b，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃。

（6）电解一段时间后，将电解液倒入烧杯时，由于两极产生的H＋和OH－[后生成Mg（OH）2]恰好中和，故溶液基本恢复电解前状态（MgSO4浓度增大），故溶液仍显红色，同时白色的Mg（OH）2沉淀溶解。

答案　

（1）①④

（2）2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑）　Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

（3）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（写2H2O－4e－===4H＋＋O2↑也可）

（4）用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰

（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）

12．（6分）（2010·重庆理综，改编）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。

①当左槽溶液逐渐由黄变蓝时，其电极反应式为________________________。

②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由________色变为________色。

③放电过程中氢离子的作用是________________________和______________；充电时若转移的电子数为×1023个，左槽溶液中n（H＋）的变化量为________。

解析　本题是考查以钒为材料的化学原理题，涉及电化学知识。

①左槽中，黄变蓝即为VO

生成VO2＋，V的化合价从＋5降低为＋4，得一个电子，O原子减少，从图中知，其中H＋发生了移动，参与反应，由此写出电极反应式。

②放电作为原电池，左槽得电子，而右槽失电子。

充电作为电解池处理，右槽中则为得电子，对应化合价降低，即为V3＋生成V2＋，颜色由绿变成紫。

③由电极反应式知，H＋参与了反应。

溶液中离子的定向移动可形成电流。

n＝N/NA＝

＝mol。

答案　①VO

＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O

②绿　紫　③参与正极反应　通过交换膜定向移动使电流通过溶液　mol