电化学综合练习题.docx
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电化学综合练习题
电化学专题检测
1.(2016·上海,8)图1是铜锌原电池示意图。
图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示( )
A.铜棒的质量B.c(Zn2+)C.c(H+)D.c(SO
)
2.(2016·北京理综,12)用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A.a、d处:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-B.b处:
2Cl--2e-===Cl2↑
C.c处发生了反应:
Fe-2e-===Fe2+D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜
3.(2016·全国卷Ⅱ,11)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。
下列叙述错误的是( )
A.负极反应式为Mg-2e-===Mg2+B.正极反应式为Ag++e-===Ag
C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
4.(2016·海南,10)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液。
下列说法正确的是( )
A.Zn为电池的负极B.正极反应式为2FeO
+10H++6e-===Fe2O3+5H2O
C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D.电池工作时OH-向正极迁移
5.(2016·浙江理综,11)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。
该类电池放电的总反应方程式为4M+nO2+2nH2O===4M(OH)n。
已知:
电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。
下列说法不正确的是( )
A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面
B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高
C.M-空气电池放电过程的正极反应式:
4Mn++nO2+2nH2O+4ne-===4M(OH)n
D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜
6.下列说法中,不正确的是( )
A
B
C
D
钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性,发生吸氧腐蚀
钢铁表面水膜的酸性较强,发生析氢腐蚀
将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好
钢闸门作为阴极而受到保护
7.有关下列四个常用电化学装置的叙述中,正确的是( )
Ⅰ.碱性锌锰电池
Ⅱ.铅—硫酸蓄电池
Ⅲ.铜锌原电池
Ⅳ.银锌纽扣电池
A.Ⅰ所示电池工作中,MnO2的作用是催化剂
B.Ⅱ所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大
C.Ⅲ所示电池工作过程中,盐桥中K+移向硫酸锌溶液
D.Ⅳ所示电池放电过程中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中还原为Ag
8.镁电池放电时电压高而平稳,成为人们研制的绿色电池。
一种镁电池的反应式为xMg+Mo3S4
MgxMo3S4,下列说法中正确的是( )
A.充电时MgxMo3S4只发生还原反应
B.放电时Mo3S4只发生氧化反应
C.充电时阳极反应式为Mo3S
-2xe-===Mo3S4
D.放电时负极反应式为xMg+2xe-===xMg2+
9.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,即保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附作用,可吸附水中的污物而使其沉淀下来,起到净水的作用,其原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.石墨电极上发生氧化反应B.为增强污水的导电能力,可向污水中加入适量乙醇
C.根据图示,物质A为CO2D.甲烷燃料电池中CO
向空气一极移动
10.采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法,下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。
下列说法正确的是( )
A.Zn与电源的负极相连B.ZnC2O4在交换膜右侧生成
C.电解的总反应:
2CO2+Zn
ZnC2O4D.通入11.2LCO2时,转移0.5mol电子
11.如下图所示,其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O。
下列说法正确的是( )
A.甲池是电能转化为化学能的装置,乙、丙池是化学能转化为电能的装置
B.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+2H2O===CO
+8H+
C.反应一段时间后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度
D.甲池中消耗280mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生1.45g固体
12.1.[2016·天津理综,10(5)]化工生产的副产氢也是氢气的来源。
电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:
Fe+2H2O+2OH-
FeO
+3H2↑,工作原理如图1所示。
装置通电后,铁电极附近生成紫红色FeO
,镍电极有气泡产生。
若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。
已知:
Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。
①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因:
________________________________________________________________________。
③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:
___________________________________________________________。
13.[2015·山东理综,29
(1)]利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。
LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。
利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。
B极区电解液为________溶液(填化学式),阳极电极反应式为_______________________________________,
电解过程中Li+向________电极迁移(填“A”或“B”)。
14.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如下图所示(电极材料为石墨)。
(1)图中a极要连接电源的________(填“正”或“负”)极,C口流出的物质是________。
(2)SO
放电的电极反应式为__________________________________________________。
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因:
________________________________________________________________________。
专题强化练
1.(2016·上海,8)图1是铜锌原电池示意图。
图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示( )
A.铜棒的质量B.c(Zn2+)
C.c(H+)D.c(SO
)
答案 C
解析 该装置构成原电池,Zn是负极,Cu是正极。
A项,在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气,Cu棒的质量不变,错误;B项,由于Zn是负极,不断发生反应Zn-2e-===Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,错误;C项,由于反应不断消耗H+,所以溶液中的c(H+)逐渐降低,正确;D项,SO
不参加反应,其浓度不变,错误。
2.(2016·北京理综,12)用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A.a、d处:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
B.b处:
2Cl--2e-===Cl2↑
C.c处发生了反应:
Fe-2e-===Fe2+
D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜
答案 B
解析 A项,a、d处试纸变蓝,说明溶液显碱性,是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,氢氧根离子剩余造成的,正确;B项,b处变红,局部褪色,说明是溶液中的氯离子放电生成氯气的同时与H2O反应生成HClO和H+,2Cl--2e-===Cl2↑,Cl2+H2OHCl+HClO,H+显酸性,HClO具有漂白性,错误;C项,c处为阳极,铁失去电子生成亚铁离子,正确;D项,实验一中ac形成电解池,bd形成电解池,所以实验二中形成3个电解池,n(右面)有气泡生成,为阴极产生氢气,n的另一面(左面)为阳极产生Cu2+,Cu2+在m的右面得电子析出铜,正确。
3.(2016·全国卷Ⅱ,11)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。
下列叙述错误的是( )
A.负极反应式为Mg-2e-===Mg2+
B.正极反应式为Ag++e-===Ag
C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
答案 B
解析 根据题意,电池总反应式为Mg+2AgCl===MgCl2+2Ag。
A项,负极反应式为Mg-2e-===Mg2+,正确;B项,正极反应式为2AgCl+2e-===2Cl-+2Ag,错误;C项,对原电池来说,阴离子由正极移向负极,正确;D项,由于镁是活泼金属,则负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑,正确。
4.(2016·海南,10)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液。
下列说法正确的是( )
A.Zn为电池的负极
B.正极反应式为2FeO
+10H++6e-===Fe2O3+5H2O
C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D.电池工作时OH-向正极迁移
答案 A
解析 以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液的电池中,Zn为负极,发生反应:
Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2,K2FeO4为正极,发生反应:
FeO
+4H2O+3e-===Fe(OH)3+5OH-,放电过程中有OH-生成,则电解质溶液的浓度增大,OH-向负极迁移,故A正确。
5.(2016·浙江理综,11)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。
该类电池放电的总反应方程式为4M+nO2+2nH2O===4M(OH)n。
已知:
电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。
下列说法不正确的是( )
A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面
B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高
C.M-空气电池放电过程的正极反应式:
4Mn++nO2+2nH2O+4ne-===4M(OH)n
D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜
答案 C
解析 A项,采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积,且有利于氧气扩散至电极的表面,正确;B项,单位质量的Mg、Al、Zn释放的电子分别为
mol、
mol、
mol,显然铝的比能量比Mg、Zn高,正确;C项,电池放电过程正极O2得电子生成OH-,但负极生成的金属阳离子不能透过阴离子交换膜移至正极,故正极不能生成M(OH)n,反应式应为O2+2H2O+4e-===4OH-,错误;D项,为避免OH-移至负极而生成Mg(OH)2,可采用中性电解质及阳离子交换膜阻止OH-,正确。
6.下列说法中,不正确的是( )
A
B
C
D
钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性,发生吸氧腐蚀
钢铁表面水膜的酸性较强,发生析氢腐蚀
将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好
钢闸门作为阴极而受到保护
答案 C
解析 A项,当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时,铁在负极放电,氧气在正极上放电,发生的是钢铁的吸氧腐蚀,故A正确;B项,当钢铁表面的水膜显酸性时,铁在负极放电,水膜中的氢离子在正极放电生成氢气,发生的是析氢腐蚀,故B正确;C项,在原电池中,正极被保护,当将锌板换成铜板后,铜作正极被保护,钢闸门作负极被腐蚀,起不到对钢闸门的保护作用,故C错误;D项,在电解池中,阴极被保护,故要保护钢闸门,就要将钢闸门作电解池的阴极,故D正确。
故选C。
7.有关下列四个常用电化学装置的叙述中,正确的是( )
Ⅰ.碱性锌锰电池
Ⅱ.铅—硫酸蓄电池
Ⅲ.铜锌原电池
Ⅳ.银锌纽扣电池
A.Ⅰ所示电池工作中,MnO2的作用是催化剂
B.Ⅱ所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大
C.Ⅲ所示电池工作过程中,盐桥中K+移向硫酸锌溶液
D.Ⅳ所示电池放电过程中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中还原为Ag
答案 D
解析 A项,该电池反应中二氧化锰得到电子被还原,为原电池的正极,错误;B项,铅蓄电池放电时电池反应:
Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,该反应中硫酸参加反应,所以浓度降低,错误;C项,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原则,原电池中阳离子向正极移动,所以盐桥中K+移向硫酸铜溶液,错误;D项,该原电池中,正极上氧化银得电子生成银,所以Ag2O作氧化剂发生还原反应,正确。
8.镁电池放电时电压高而平稳,成为人们研制的绿色电池。
一种镁电池的反应式为xMg+Mo3S4
MgxMo3S4,下列说法中正确的是( )
A.充电时MgxMo3S4只发生还原反应
B.放电时Mo3S4只发生氧化反应
C.充电时阳极反应式为Mo3S
-2xe-===Mo3S4
D.放电时负极反应式为xMg+2xe-===xMg2+
答案 C
解析 A项,充电时MgxMo3S4既发生氧化反应又发生还原反应,A错误;B项,放电时,镁发生氧化反应,Mo3S4只发生还原反应,B错误;C项,充电时阳极反应式为Mo3S
-2xe-===Mo3S4,C正确;D项,放电时负极反应式为xMg-2xe-===xMg2+,D错误,答案选C。
9.2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充、放电的超常性能铝离子电池,内部用AlCl
和有机阳离子构成电解质溶液,其放电工作原理如下图所示。
下列说法不正确的是( )
A.放电时,铝为负极、石墨为正极
B.放电时,有机阳离子向铝电极方向移动
C.放电时的负极反应:
Al-3e-+7AlCl
===4Al2Cl
D.充电时的阳极反应:
Cn+AlCl
-e-===CnAlCl4
答案 B
解析 A项,放电时是原电池,铝是活性电极,石墨为惰性电极,铝为负极、石墨为正极,故A正确;B项,放电时是原电池,在原电池中,阳离子向正极移动,有机阳离子由铝电极向石墨电极方向移动,故B错误;C项,根据示意图,放电时,铝为负极,失去电子与AlCl
生成Al2Cl
,负极反应:
Al-3e-+7AlCl
===4Al2Cl
,故C正确;D项,充电时,阳极发生氧化反应,电极反应式为Cn+AlCl
-e-===CnAlCl4,故D正确;故选B。
10.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,即保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附作用,可吸附水中的污物而使其沉淀下来,起到净水的作用,其原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.石墨电极上发生氧化反应
B.为增强污水的导电能力,可向污水中加入适量乙醇
C.根据图示,物质A为CO2
D.甲烷燃料电池中CO
向空气一极移动
答案 C
解析 A项,甲烷燃料电池中,通入甲烷的电极是负极,与负极相连的石墨电极是阴极,阴极得电子发生还原反应,A错误;B项,乙醇是非电解质,不能增强污水的导电能力,B错误;C项,根据图示,甲烷燃料电池中用熔融碳酸盐作电解质,所以正极反应为2CO2+O2+4e-===2CO
,物质A为CO2,C正确;D项,在燃料电池中,阴离子移向负极,所以CO
向甲烷一极移动,D错误;答案选C。
11.用电化学制备正十二烷的方法:
向烧杯中加入50mL甲醇,不断搅拌加入少量金属钠,再加入11mL正庚酸搅拌均匀,装好铂电极,接通电源反应,当电流明显减小时切断电源,然后提纯正十二烷。
已知电解总反应:
2C6H13COONa+2CH3OH
C12H26+2CO2↑+H2↑+2CH3ONa,下列说法不正确的是( )
A.图中电源的a极为直流电源的负极
B.加入金属钠可以将酸转化为钠盐,提高离子浓度,增强导电性
C.阳极电极反应:
2C6H13COO--2e-===C12H26+2CO2↑
D.反应一段时间后将电源正负极反接,会产生杂质影响正十二烷的制备
答案 D
解析 A项,a连接的电极生成氢气,发生还原反应,则a为负极,故A正确;B项,C6H13COONa为强电解质,导电能力比正庚酸强,故B正确;C项,阳极发生氧化反应,电极方程式为2C6H13COO--2e-===C12H26+2CO2↑,故C正确;D项,因C12H26为液体,而杂质为气体,不影响C12H26的制备,故D错误;故选D。
12.采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法,下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。
下列说法正确的是( )
A.Zn与电源的负极相连
B.ZnC2O4在交换膜右侧生成
C.电解的总反应:
2CO2+Zn
ZnC2O4
D.通入11.2LCO2时,转移0.5mol电子
答案 C
解析 锌化合价升高被氧化,连接电源正极,故A错误;阳离子交换膜只允许阳离子通过,所以ZnC2O4在交换膜左侧生成,故B错误;电解的总反应:
2CO2+Zn
ZnC2O4,故C正确;11.2LCO2的物质的量不一定是0.5mol,转移电子不一定是0.5mol,故D错误。
13.Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。
高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。
如图1是高铁电池的模拟实验装置:
(1)该电池放电时正极的电极反应式为
________________________________________________________________________;
若维持电流强度为1A,电池工作10min,理论消耗Zn________g(已知F=96500C·mol-1)。
(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”,下同)池移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向________移动。
(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有
________________________________________________________________________。
Ⅱ.电解制取KIO3
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_____________________________________________;
电解过程中阴极附近溶液pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
答案 Ⅰ.
(1)FeO
+4H2O+3e-===Fe(OH)3+5OH- 0.2
(2)右 左
(3)使用时间长、工作电压稳定
Ⅱ.I-+6OH--6e-===IO
+3H2O(或2I--2e-===I2) 变大
解析 Ⅰ.
(1)根据电池装置,Zn作负极,C为正极,高铁酸钾的氧化性很强,正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3,正极电极反应式:
FeO
+4H2O+3e-===Fe(OH)3+5OH-,若维持电流强度为1A,电池工作10min,通过电子为
,则理论消耗Zn的质量为
×
×65g·mol-1≈0.2g。
(2)盐桥中阴离子向负极移动,盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路,使两溶液保持电中性,起到平衡电荷,构成闭合回路的作用,放电时盐桥中氯离子向右池移动,用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向左移动。
(3)由图可知高铁电池的优点有:
使用时间长、工作电压稳定。
Ⅱ.阳极附近的阴离子有碘离子、碘酸根离子和氢氧根离子,电解过程中阳极上碘离子失去电子生成碘酸根离子,电极方程式为I-+6OH--6e-===IO
+3H2O(或2I--2e-===I2);阴极上氢离子放电生成氢气,所以阴极附近破坏水的电离平衡,溶液中的氢氧根离子浓度增大,pH变大。
14.某含锰矿物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等。
已知FeCO3、MnCO3难溶于水。
一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,主要物质转化关系如下:
(1)设备1中反应后,滤液1里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣1中也无MnO2。
滤渣1的主要成分是________________(填化学式)。
(2)设备1中发生氧化还原反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
(3)设备2中加足量双氧水的作用是
________________________________________________________________________。
设计实验方案检验滤液2中是否存在Fe2+:
________________________________________________________________________。
(4)设备4中加入过量氢氧化钠溶液,沉淀部分溶解,用化学平衡移动原理解释原因:
________________________________________________________________________。
(5)设备3中用阴离子膜法提取金属锰的电解装置图如下:
①电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是直流电源的________极。
实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
②该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费,写出该副反应的电极反应式
________________________________________________________________________。
答案
(1)SiO2
(2)2FeCO3+MnO2+8H+===2Fe3++Mn2++2CO2↑+4H2O
(3)将Fe2+完全氧化为Fe3+ 取滤液2,加入铁氰化钾溶液,