高考化学考点训练25 电化学原理.docx

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高考化学考点训练25电化学原理

（45分钟50分）

一、单项选择题（共4个小题，每小题2分，共8分。

每小题只有一个选项符合题意）

1.（2012·上海高考）右图装置中发生反应的离子方程式为：

Zn+2H+Zn2++H2↑，下列说法错误的是（）

A.a、b不可能是同种材料的电极

B.该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸

C.该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸

D.该装置可看作是铜-锌原电池，电解质溶液是稀硫酸

2.（2012·北京高考）人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。

如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

3.（2012·大纲版全国卷）①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。

①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。

据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是（）

A.①③②④B.①③④②

C.③④②①D.③①②④

4.（2012·安徽高考）某兴趣小组设计如图微型实验装置。

实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。

下列有关描述正确的是（）

A.断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：

2H++2Cl-

Cl2↑+H2↑

B.断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红

C.断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：

Cl2+2e-====2Cl-

D.断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极

二、不定项选择题（共3个小题，每小题4分，共12分。

每小题有一个或两个选项符合题意。

若正确答案只包括一个选项，多选时，该题得0分；若正确答案包括两个选项，只选一个且正确的得2分，选两个且都正确的得满分，但只要错选一个，该小题就得0分）

5.（2012·海门质检）普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca（OH）2，溶液呈碱性。

根据这一特点科学家发明了电动势（E）法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O====Cu2O＋2Ag。

下列有关说法不正确的是（）

A.工业上制备普通水泥的主要原料是黏土和石灰石

B.测量原理装置图中，Ag2O/Ag极发生氧化反应

C.负极的电极反应式为2Cu＋H2O－2e－====Cu2O＋2H+

D.在水泥固化过程中，由于自由水分子的减少，溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化

6.（2012·临沂质检）若按下图甲装置进行实验，图乙中x、y分别表示流入电极的电子、某产物的物质的量。

若将甲装置中的溶液改为等体积、等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液的混合液，电解过程中溶液的pH随时间t变化的示意图如丙所示。

则下列叙述中正确的是（）

A.E表示反应生成Cu的物质的量

B.F表示反应生成H2SO4的物质的量

C.BC段阳极产物是O2

D.CD段电解的物质是NaCl

7.（2012·浙江高考）以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：

下列说法不正确的是（）

A.在阴极室，发生的电极反应为：

2H2O+2e-

2OH-+H2↑

B.在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H+浓度增大，使平衡2CrO42-+2H+

Cr2O72-+H2O向右移动

C.该制备过程总反应的化学方程式为：

4K2CrO4+4H2O

2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+O2↑

D.测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比（nK/nCr）为d，则此时铬酸钾的转化率为1-

三、非选择题（本题包括4小题，共30分）

8.（7分）（2012·宿迁质检）电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：

保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀。

Fe（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。

阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用。

某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。

（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。

此时，应向污水中加入适量的_________。

A.BaSO4B.CH3CH2OHC.Na2SO4D.NaOH

（2）电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是

Ⅰ.________________________________________________________________；

Ⅱ.________________________________________________________________。

（3）电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式是_________

__________________________________________________________。

（4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极。

为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环（见上图），A物质的化学式是_____。

9.（7分）某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行探究，请回答以下问题：

（其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂）

（1）在甲装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的K+移向_____烧杯（填“A”或“B”），装置中电子的移动路径和方向为_____________________________。

该小组同学提出设想：

如果将实验中的盐桥换为导线（铜制），电流计是否也发生偏转呢？

带着疑问，该小组利用乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转。

回答下列问题：

（2）对于实验中产生电流的原因，起初认为该装置仍然为原电池，但老师提醒注意使用的是铜导线，经深入探讨后认为烧杯A实际为原电池，在此问题上，该小组成员的意见发生了很大分歧：

①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu作电极，H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。

如果这个观点正确，写出烧杯B中铜片上发生反应的电极反应式_________________________________。

②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池。

如果这个观点正确，那么原电池的正极反应式为：

___________________________________________________________________。

（3）若第

（2）小题中观点②正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。

其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，请写出该电池工作时总反应的化学方程式________________________________

___________________________________________。

10.（7分）（2012·海南高考）新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。

某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。

回答下列问题：

（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_________、_________。

（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是_______，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_____________________________________；

（3）若每个电池甲烷通入量为1L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为______（法拉第常数F=9.65×104C·mol-1，列式计算），最多能产生的氯气体积为_______L（标准状况）。

11.（9分）Ⅰ.（2012·山东高考）

（1）CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是_________。

a.电能全部转化为化学能

b.粗铜接电源正极，发生氧化反应

c.溶液中Cu2+向阳极移动

d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

（2）利用反应2Cu+O2+2H2SO4====2CuSO4+2H2O可以制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_______________________________________。

Ⅱ.（2012·福建高考）

（1）电镀时，镀件与电源的_______极连接。

（2）化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成的镀层。

若用铜盐进行化学镀铜，应选用________（填“氧化剂”或“还原剂”）与之反应。

Ⅲ.（2012·重庆高考）尿素［CO（NH2）2］是首个由无机物人工合成的有机物。

人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图：

（1）电源的负极为________（填“A”或“B”）。

（2）阳极室中发生的反应依次为________、________。

（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将__________；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为______g。

答案解析

1.【解析】选A。

本题通过电化学知识意在考查考生的电化学知识和考生对问题的分析、处理能力。

图示装置既可以是电解池，阳极的电极材料为Zn、阴极的电极材料为Zn或其他可导电的材料，如Cu、石墨等，电解质溶液为盐酸或硫酸等，故A项错、B项正确；该装置也可以是原电池，此时电池负极材料为Zn、正极材料为比Zn活泼性差的可导电的材料，如Cu、石墨等，电解质溶液为盐酸或硫酸等，故C、D项正确。

2.【解析】选C。

题中没有外加电源，应是原电池装置，由给出的反应物和生成物得出电池反应为2CO2+2H2O====2HCOOH+O2，再根据电子从a流向b，知a为负极，电极反应式是2H2O-4e-====O2↑+4H+，由于产生H+，其附近酸性增强；b是正极，电极反应式是CO2+2H++2e-====HCOOH，由于消耗H+，其附近酸性减弱。

3.【解析】选B。

4.【解题指南】解答本题时要注意做到“三看”，一看电源，断开K2，闭合K1时，有电源装置为电解池，断开K1、闭合K2时，无电源为原电池。

二看电极，电极材料为石墨和铜，判断阴阳极和正负极。

三看电解质溶液。

【解析】选D。

断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，则反应为2Cl-+2H2O

H2↑+2OH-+Cl2↑，石墨为阳极，铜为阴极，因此石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近产生OH-，溶液变红，故A、B两项均错误；断开K1、闭合K2时，为原电池反应，铜电极反应为H2-2e-+2OH-====2H2O，为负极，而石墨电极反应为Cl2+2e-====2Cl-，为正极，故C项错误，D项正确。

5.【解析】选B、C。

由2Cu＋Ag2O====Cu2O＋2Ag可知，Ag2O中银元素的化合价降低，做氧化剂发生还原反应，B不正确。

负极的电极反应式应为2Cu＋2OH－-

2e－====Cu2O＋H2O，C不正确。

6.【解析】选B、C。

2CuSO4+2H2O

2Cu+2H2SO4+O2↑，铜极流入2mol电子时，反应生成1molCu和1molH2SO4，则A项错误，B项正确。

CuSO4和NaCl的混合溶液中，存在6种离子：

Cu2+、Na+、H+、Cl-、SO42-、OH-，根据离子的放电顺序，可知电解时阴极首先是Cu2+放电，然后是H+；阳极首先是Cl-放电，然后是OH-。

当CuSO4和NaCl的物质的量相等时，反应可分为三个阶段，先是电解CuCl2溶液（AB段），然后是电解CuSO4溶液（BC段，此时阳极产物是O2），最后是电解Na2SO4溶液（CD段，即电解水），则C项正确，D项错误。

7.【解析】选D。

由反应的装置分析，惰性电极为阳极，则电解该溶液的实质是电解水，所以阳极是溶液中的氢氧根离子失电子，而阴极是氢离子得电子，故在阴极发生的电极反应为2H2O＋2e-====2OH-+H2↑，A对；由于阳极氢氧根离子放电所以剩余大量的氢离子，会使氢离子的浓度变大，故使平衡2CrO42-+2H+

Cr2O72-+H2O向右移动，B对；根据阴、阳极放电的离子可以得知总反应式为4K2CrO4＋4H2O

2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑，C对；假设阳极区的K的物质的量为d，则Cr的物质的量为1。

设CrO42-的转化量是x，则消耗的H+的物质的量为x，则进入阳极区的K+的物质的量为x，由此可知K+的总物质的量为d+x。

n（K2CrO4）=1/2n（K+）=n（Cr）,所以1/2（d+x）=1,x=2-d,CrO42-的转化率为x/1=2-d,所以D项错。

8.【解析】

（1）为了增强溶液的导电性，因此可选用易溶性强电解质溶液，排除A和B，考虑到题中要求电解时保持污水的pH在5.0～6.0之间，因此不能添加NaOH。

（2）电解时铁作阳极，因此主要发生Fe-2e-====Fe2+，同时也发生副反应，即溶液中的OH-失电子被氧化生成O2。

（3）根据得失电子守恒和电荷守恒即可得离子方程式。

（4）由于原电池的负极产物有水生成，所以负极必有CO32-参加反应，同时根据碳守恒可知A必为CO2，负极反应式可表示为CH4+4CO32--8e-====5CO2+2H2O。

答案：

（1）C

（2）Fe-2e-====Fe2+4OH--4e-====2H2O+O2↑

（3）4Fe2++10H2O+O2====4Fe（OH）3↓+8H+

（4）CO2

9.【解析】

（1）甲装置中Zn为负极，Cu为正极，电流方向为Cu→电流计→Zn→盐桥→Cu，电流的方向为正电荷运动的方向，负电荷运动的反方向，故K+移向B烧杯，电子由Zn电极经外电路流向Cu电极。

（2）若盐桥改为铜导线，且仍有电流产生，说明A为原电池，而B为电解池。

A中Zn为负极，Cu为正极，氧化性微粒可能为Zn2+水解产生的H+或溶解于溶液中的O2。

则B中铜片为阴极，电极反应式为：

Cu2++2e-====Cu。

如②所述，A中正极上O2获得电子。

（3）Al为负极，石墨为正极，海水为电解质溶液，O2为氧化剂，总反应方程式为：

4Al+3O2+6H2O====4Al（OH）3。

答案：

（1）B由Zn电极沿导线流向Cu电极

（2）①Cu2++2e-====Cu②O2+2H2O+4e-====4OH-

（3）4Al+3O2+6H2O====4Al（OH）3

10.【解析】

（1）在碱性环境下，该燃料电池的总反应为：

CH4+2O2+2OH-====CO32-+3H2O，正极反应为：

2O2+4H2O+8e-====8OH-，则两式相减得出负极反应为：

CH4+10OH--8e-====CO32-+7H2O。

（2）根据图示得知该装置是两个串联的电源和一个电解池，由于甲烷发生氧化反应因而与甲烷相连的电解池的b极为阴极，产生的气体为氢气。

（3）1mol甲烷氧化失去电子8mol，电量为8×9.65×104C，因题中燃料电池是串联的，但电子的传递只能用一个电池计算，由于甲烷失去电子是氯离子失电子数的8倍，所以CH4～4Cl2。

答案：

（1）2O2+4H2O+8e-====8OH-

CH4+10OH--8e-====CO32-+7H2O

（2）H22NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑

（3）

×8×9.65×104C·mol-1=3.45×104C4

【误区提醒】

（1）书写负极反应式时，易忽视电解质溶液的环境，把生成物CO32-写成CO2而导致错误。

（2）因漏掉“电解”而导致电解氯化钠溶液的总反应方程式失分。

（3）不注意审题，只写结果而不列式计算导致失分。

11.【解析】Ⅰ.

（1）在电解过程中，会有一部分电能损失转化为热能，因此电能不可能全部转化为化学能，a错误；c项，溶液中的Cu2+应向阴极（精铜）移动，c错误；正确答案为b、d。

（2）本题可采取两种方法书写：

一是直接法，通过化学反应可以看出，O2发生还原反应，正极反应物一定为O2，其对应的还原产物为H2O，故正极的电极反应为：

O2+4e-+4H+====2H2O；方法二：

先写出负极电极反应：

铜作为负极反应物，氧化产物为CuSO4，故其电极反应式为Cu-2e-+SO42-====CuSO4，在电量相同的前提下，用总反应式减去该电极反应式，可得正极的电极反应式为O2+4e-+4H+====2H2O。

Ⅱ.

（1）电镀时，镀层金属作电解池的阳极，镀件作电解池的阴极，与电源的负极相连。

（2）镀铜是将Cu2+变成Cu，需要加入还原剂与之反应。

Ⅲ.

（1）图中产生氯气的电极为阳极，与阳极相连的电极为正极；

（2）根据图中信息，阳极上先产生氯气，氯气具有氧化性，尿素中的氮原子为-3价，具有还原性，两者相遇发生氧化还原反应。

（3）反应过程中实际上发生两个反应（条件略去）：

2NaCl+2H2O====2NaOH+Cl2↑+H2↑

CO（NH2）2+3Cl2+H2O====N2+CO2+6HCl

两方程式相加消去中间产物可得：

总反应方程式：

CO（NH2）2+H2O====N2↑+CO2↑+3H2↑

由此可知反应的最终结果是没有酸或者碱生成，阴极室的酸碱性不会发生改变；

两极产生的气体是氢气、氮气和二氧化碳，根据反应方程式若设氢气的物质的量为x,氮气和二氧化碳各为x/3，x=0.36mol，然后根据总反应方程式计算出尿素的量。

答案：

Ⅰ.

（1）b、d

（2）4H++O2+4e-====2H2O

Ⅱ.

（1）负

（2）还原剂

Ⅲ.

（1）B

（2）2Cl--2e-====Cl2↑

CO（NH2）2+3Cl2+H2O====N2+CO2+6HCl

（3）不变7.2