高三化学一轮大题练习电化学基础测试含答案.docx

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高三化学一轮大题练习电化学基础测试含答案

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2020年高三化学一轮大题练习电化学基础测试

1.铜锌原电池（硫酸铜溶液为电解质）如下图所示：

（1）锌为极，电极反应是（“氧化反应”或“还原反应”），电极反应式是。

（2）铜为极，电极反应是（“氧化反应”或“还原反应”），电极反应式是。

（3）原电池总反应的离子方程式为___________________________。

（4）锌片上观察到的现象为__________________，铜片上观察到的现象是__________________。

2.某化学小组用下图装置电解CuCl2溶液制少量漂白液：

（1）其阳极的反应式是__________；导气管W端应与出气口________连接。

（2）实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质，还附着有少量白色物质。

查阅资料显示：

化学小组分析提出：

①红色物质可能有________或Cu2O或二者都有；②白色物质为CuCl

（3）为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质，设计了如下实验：

取出阴极碳棒，洗涤、干燥、称其质量为W1g，并将其放入下图所示装置b中，进行实验。

实验中，碳棒上的白色物质完全变为红色，无水硫酸铜不变色，d中出现白色沉淀；实验结束时，继续通H2直至碳棒冷却后，称量其质量为W2g。

①碳棒上的红色物质是________，无水硫酸铜的作用是________________________________。

②d中反应的离子方程式是_______________________________________________________。

③装置b中发生反应的化学方程式是__________________________________________。

④电解CuCl2溶液时，阴极上产生白色物质的原因为____________________________（用电极反应式解释）。

⑤阴极上产生白色物质的物质的量是________；若装置b冷却时不继续通H2，则计算所得Cu＋的产率会________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

3.科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。

如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－（O2＋4e－===2O2－）。

（1）c电极的名称为________，d电极上的电极反应式为

________________________________________________________________________。

（2）如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·L－1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为_______________，若a电极产生56mL（标准状况）气体，则所得溶液的pH＝________（不考虑溶液体积变化），若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入________（填字母）。

a．CuOb．Cu（OH）2

c．CuCO3d．Cu2（OH）2CO3

4.以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。

（1）酸性条件

总反应式：

___________________________________________；

正极反应式：

______________________________________________；

负极反应式：

_____________________________________________。

（2）碱性条件

总反应式：

_________________________________________________；

正极反应式：

______________________________________________；

负极反应式：

__________________________________________________。

（3）固体电解质（高温下能传导O2－）

总反应式：

________________________________________________________；

正极反应式：

__________________________________________________________；

负极反应式：

___________________________________________________________。

（4）熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）环境下

总反应式：

_______________________________________________________；

正极反应式：

__________________________________________________________；

负极反应式：

_____________________________________________________。

5.依据氧化还原反应：

2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag，设计的原电池如下图所示。

请回答下列问题：

（1）电极X的材料是________；Y是______。

（2）银电极为电池的________极，发生的电极反应为____________________；X电极上发生的电极反应为____________________。

（3）外电路中的电子是从________电极流向________电极。

6.现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。

写出石墨Ⅰ电极上发生反应的电极反应式_____________________________________

________________________________________________________________________。

在电解池中生成N2O5的电极反应式为_________________________________________

________________________________________________________________________。

7.某课外活动小组设计了如图所示装置，调节滑动变阻器，在电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验（此时，打开止水夹a，关闭止水夹b）。

由于粗心，实验并未达到预期目的，但也看到了令人高兴的现象。

请帮助他们分析并回答下列问题（图中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过）：

（1）写出B装置中的电极反应式：

Pt极________________________________________________________________________；

Fe极________________________________________________________________________。

（2）写出观察到的A装置中的现象：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

（3）当观察到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b，再观察C装置。

若无现象，说明理由；若有现象，请写出有关反应方程式______________________________________。

（4）若想达到电解NaCl溶液的目的，应如何改进装置，请提出你的意见____________________

________________________________________________________________________。

8.下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

请回答下列问题：

（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式：

_______________________________________。

（2）离子交换膜的作用为___________________________________________________、

________________________________________________________________________。

（3）精制饱和食盐水从图中________（选填“a”、“b”、“c”或“d”，下同）位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。

（4）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用：

________________________________________________________________________。

9.如图装置中，A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹，a、b为电源两极。

在A、B中充满KOH溶液后使其倒立于盛有KOH溶液的水槽中。

切断K1，闭合K2、K3，通直流电，电解一段时间后A、B中均有气体产生，如图所示。

（1）电源的a极为________（填“正极”或“负极”）。

（2）在湿的Na2SO4滤纸条中心滴KMnO4溶液，紫色向________电极（填C或D）靠近。

（3）写出A电极反应式：

_____________________________________________________。

（4）若电解一段时间后A、B中均有气体包围电极。

此时切断K2、K3，闭合K1，电流表的指针发生偏转，此时B极的电极反应式为______________________________________________。

10.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。

如图为电池示意图，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）氢氧燃料电池能量转化的主要形式是________，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是_________________________________。

（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

Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。

②已知LiH固体密度为0.82g·cm－3，用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比值为________。

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。

11.已知电极材料：

铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：

CuCl2溶液、Fe2（SO4）3溶液、硫酸。

按要求回答下列问题：

（1）电工操作上规定：

不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。

请说明原因________________

______________________________________________________________。

（2）若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？

______________。

若能，请写出电极反应式，负极：

________________________________，正极：

_____________________________________。

（若不能，后两空不填）

答案

1.【答案】

（1）负；氧化反应；Zn-2e-==Zn2+

（2）正；还原反应；Cu2++2e-=Cu

（3）Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

（4）逐渐溶解；逐渐变厚

【解析】锌的活动性大于铜，锌为负极、铜为正极。

负极锌失去电子，Zn－2e－===Zn2＋，发生氧化反应；溶液中铜离子在正极上得到电子，Cu2++2e-=Cu，发生还原反应，

2.【答案】

（1）2Cl－－2e－===Cl2↑　X　

（2）Cu

（3）①铜（Cu）　检验红色物质中有无Cu2O

②Ag＋＋Cl－===AgCl↓

③2CuCl＋H2

2Cu＋2HCl

④Cu2＋＋e－＋Cl－===CuCl

⑤

mol　偏小

【解析】

（1）阴离子在阳极放电，放电能力Cl－>OH－，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；X为阳极，Y为阴极。

导气管W端应与出气口X连接，发生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，消除氯气同时制取了消毒液。

（2）①根据元素组成，红色物质可能有Cu（铜）。

（3）①实验中，碳棒上的白色物质完全变为红色，无水硫酸铜不变色，证明在红色物质中不含O元素，也就不含Cu2O；d中出现白色沉淀证明产生了AgCl沉淀。

此时碳棒上的红色物质是铜，无水硫酸铜的作用通过检验有无水生成，推断红色物质中有无Cu2O。

②d中反应的离子方程式是Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

③在装置b中发生反应的化学方程式是2CuCl＋H2

2Cu＋2HCl。

④电解CuCl2溶液时，阴极上产生白色物质的原因是Cu2＋＋e－＋Cl－===CuCl↓。

⑤根据元素守恒可知，在阴极上产生白色物质的物质的量应该等于Cu的物质的量。

其物质的量是

mol；若装置b冷却时不继续通H2，则一部分Cu就会被空气中的氧气氧化而使W2偏大，按照

计算所得Cu＋的产率会偏小。

3.【答案】

（1）正极　CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O　

（2）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　1　ac

【解析】

（1）原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极；d电极为负极，通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O。

（2）用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极（a电极）反应式：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；阴极反应式：

2Cu2＋＋4e－===2Cu，n（O2）＝

＝2.5×10－3mol。

线路中转移电子的物质的量为2.5×10－3mol×4＝0.01mol，溶液中c（H＋）＝

＝0.1mol·L－1，pH＝－lg0.1＝1。

加入CuO或者说CuCO3与溶液中的H＋反应，可使电解质溶液恢复到电解前的状态。

4.【答案】

（1）CH4＋2O2===CO2＋2H2O

2O2＋8H＋＋8e－===4H2O

CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋

（2）CH4＋2O2＋2OH－===CO

＋3H2O

2O2＋4H2O＋8e－===8OH－

CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O

（3）CH4＋2O2===CO2＋2H2O

2O2＋8e－===4O2－

CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O

（4）CH4＋2O2===CO2＋2H2O

2O2＋4CO2＋8e－===4CO

CH4＋4CO

－8e－===5CO2＋2H2O

5.【答案】

（1）Cu（或铜）　AgNO3溶液

（2）正　Ag＋＋e－===Ag　Cu－2e－===Cu2＋

（3）Cu（或铜）　Ag（或银）

【解析】

（1）由电池反应2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag可知，电极材料X不能和硫酸铜反应，X应为Cu（或铜），Y为含有Ag＋的可溶性盐溶液，如AgNO3溶液。

（2）银电极为正极，电极反应为Ag＋＋e－===Ag；X上电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。

（3）外电路上电子是从Cu电极（负极）流向Ag电极（正极）。

6.【答案】H2＋

－2e－===CO2＋H2O

N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋

【解析】左池为氢氧燃料电池装置，石墨Ⅰ电极上发生氧化反应，电极反应式为H2＋

－2e－===CO2＋H2O；石墨Ⅱ为正极，右池为电解池装置，由N2O4生成N2O5，为氧化反应，应在阳极生成，在酸性介质中发生N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋。

7.【答案】

（1）2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑）　Fe－2e－===Fe2＋

（2）①A装置烧杯中的H2O倒吸进烧瓶并产生红色喷泉　②烧瓶中液面上升到高于左侧导管口一定程度后又逐渐下落至与导管口相平　③最后烧杯中溶液呈红色，导管口有气泡逸出

（3）Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3[或4Fe2＋＋8OH－＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3↓]

（4）把Fe电极换成C、Pt等惰性电极（或将装置中两电极调换位置等）

【解析】

（1）据图知，Pt极是阴极，氢离子得电子，电极反应式：

2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；Fe极为阳极，电极反应式：

Fe－2e－===Fe2＋。

（2）打开止水夹a、关闭止水夹b时，生成的氢气进入烧瓶，压强增大，将氨气压出，氨气将导管内空气排出后，与烧杯中水接触而开始溶解，引起A装置烧杯中的H2O倒吸进烧瓶产生红色喷泉；但由于氢气不溶于水，烧瓶中液面上升到高于左侧导管口一定程度后又逐渐下落至导管口相平；最终烧杯中溶液呈红色，导管口有气泡（氢气）逸出。

（3）关闭止水夹a、打开止水夹b，Pt极产生的氢气，会将电解质溶液压入烧杯C中，发生反应：

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3[或4Fe2＋＋8OH－＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3↓]。

（4）若想达到电解NaCl溶液的目的，应把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极调换位置等。

8.【答案】

（1）2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑　

（2）阻止OH－进入阳极室，与Cl2发生反应，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸　（3）a　d　（4）Cl2与水反应：

Cl2＋H2O===HCl＋HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2逸出

【解析】

（1）电解饱和食盐水时，溶液中的Cl－在阳极失电子，发生氧化反应生成Cl2，H＋在阴极得电子生成H2，使阴极区溶液中水的电离平衡向电离方向移动，c（OH－）增大，电解离子方程式为2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－。

（2）离子交换膜只允许H＋通过，不能使阴离子和Cl2、H2分子通过，阻止OH－进入阳极室与Cl2反应，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。

（3）随着电解的进行，NaCl不断消耗，所以应及时补充，精制饱和食盐水从阳极区的a位置补充。

由于阴极H＋不断放电，附近的溶液显碱性，NaOH溶液从图d位置流出，水不断消耗，故b口不断加入水，从c口流出的是稀NaCl溶液。

（4）在阳极区加盐酸，增大c（HCl），抑制Cl2＋H2O===HCl＋HClO，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2逸出。

9.【答案】

（1）负极

（2）D

（3）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

（4）H2－2e－＋2OH－===2H2O

【解析】

（1）切断K1，闭合K2、K3，通直流电，电极A、B及KOH溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为2∶1，通过图像可知，B极气体体积大，为氢气，则A极为氧气，即B极是阴极，A极是阳极，a是负极，b是正极。

（2）浸有硫酸钠的滤纸和电极C、D与电源也构成了电解池，因为a是负极，b是正极，所以C是阴极，D是阳极，电解质溶液中的钾离子向阴极移动，高锰酸根离子向阳极移动，所以D极呈紫色；

（3）A极上氢氧根离子失电子生成氧气和水，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑；

（4）切断K2、K3，合闭K1，电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极，此装置构成氢氧燃料原电池，B极上H2失电子，形成负极，在碱性溶液中的电极反应：

H2－2e－＋2OH－===2H2O

10.【答案】

（1）化学能转变为电能　a流向b

（2）H2－2e－＋2OH－===2H2O

（3）增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快反应速率

（4）①Li　H2O　②8.71×10－4（或

）　③32

【解析】

（1）原电池的实质为化学能转化成电能，总反应为2H2＋O2===2H2O，其中H2在负极失电子，即电子从a流向b。

（2）负极为H2失电子生成H＋，但溶液为KOH溶液，故负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。

（3）铂粉的接触面积大，可以增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，可以加快反应速率。

（4）①反应Ⅰ中Li从0价升至＋1价，作还原剂，反应Ⅱ中H2O中的H从＋1价降至0价，作氧化剂。

②在反应Ⅰ中当吸收10molH2时，生成20molLiH，V＝

＝

×10－3L≈195.12×10－3L，则

＝

≈8.71×10－4。

③反应Ⅱ中20molLiH可生成20molH2，实际参加反应的H2为20mol×80%＝16mol，每1molH2生成H2O时，转移2mol电子，故导线中通过电子的物质的量为16mol×2＝32mol。

11.【答案】

（1）二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀

（2）能　Cu－2e－===Cu2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

【解析】

（1）当Cu、Al导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。

（2）因为FeCl3能与Cu发生反应：

2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，可形成原电池，负极为Cu，反应为Cu－2e－===Cu2＋，正极为石墨，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。