（通用版）高考化學二輪復習 專題突破練7 電化學（含解析）-人教版高三化學試題

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1、專題突破練7　電化學 一、選擇題(本題包括8個小題,每小題8分,共64分) 1.(2019黑龍江大慶實驗中學高三上學期開學考試)有關下列四個常用電化學裝置的敘述正確的是(　　) A.圖Ⅰ所示電池中,MnO2的作用是催化劑 B.圖Ⅱ所示電池放電過程中,硫酸濃度不斷增大 C.圖Ⅲ所示裝置工作過程中,電解質溶液中Cu2+濃度始終不變 D.圖Ⅳ所示電池中,Ag2O是氧化劑,電池工作過程中被還原為Ag 2.(2019四川成都高三一診)港珠澳大橋設計壽命120年,對橋體鋼構件采用了多種防腐方法。下列分析錯誤的是(　　) A.防腐原理主要是避免發(fā)生反應:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH

2、)2 B.鋼構件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層,是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池 C.采用外加電流的陰極保護法時需外接鎂、鋅等作輔助陽極 D.鋼構件可采用不銹鋼材料以減緩電化學腐蝕 3.(2018山東煙臺高三診斷性測試)下列裝置一定能證明2Ag++2I-2Ag+I2能否自發(fā)進行的是(　　) 4.(2019天津武清區(qū)大良中學高三月考)燃料電池作為安全性能較好的一類化學電源得到了更快的發(fā)展,一種以聯(lián)氨(N2H4)為燃料的環(huán)保電池工作原理如圖所示,工作時產生穩(wěn)定無污染的物質。下列說法正確的是(　　) A.M極生成氮氣且電極附近pH降低 B.負極上每消耗1 mol N2H4,會有2 mo

3、l H+通過質子交換膜 C.正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH- D.電極M是原電池的正極 5.(2019廣東佛山普通高中教學質量檢測)我國研制出非貴金屬鎳鉬基高效電催化劑,實現(xiàn)電解富尿素廢水低能耗制H2(裝置如圖)。總反應為CO(NH2)2+H2O3H2↑+N2↑+CO2↑。下列說法中錯誤的是(　　) A.a為陽極,CO(NH2)2發(fā)生氧化反應 B.b電極反應為2H2O+2e-H2↑+2OH- C.每轉移6 mol電子,a電極產生1 mol N2 D.電解一段時間,a極區(qū)溶液pH升高 6.(2019湖南衡陽高三聯(lián)考)“ZEBRA”綠色電池是新型電動汽車的理想電

4、源,結構如圖所示,隔開兩極的陶瓷管作鈉離子導體。下列關于該電池的敘述錯誤的是(　　) A.放電時,Na+、Al3+均向負極移動 B.放電時,Na元素被氧化 C.充電時的陽極反應為Ni+2Cl--2e-NiCl2 D.該電池具有可快充、高比功率、放電持久等優(yōu)點 7.(2019山東濰坊高三二模)新型鋅碘液流電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)勢,其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　) A.放電時電流從石墨電極流向鋅電極 B.充電時陽極反應式為:3I--2e-I3- C.若將陽離子交換膜換成陰離子交換膜,放電時正負極也隨之改變 D.放電時左側電解質儲罐中的離子總濃度增大

5、 8.(2019福建三明高三期末)某課題組以納米Fe2O3作為電極材料制備鋰離子電池(另一極為金屬鋰和石墨的復合材料),通過在室溫條件下對鋰離子電池進行循環(huán)充放電,成功地實現(xiàn)了對磁性的可逆調控(如圖)。下列說法正確的是(　　) A.放電時,正極的電極反應式為Fe2O3+6Li++6e-2Fe+3Li2O B.該電池可以用水溶液作電解質溶液 C.放電時,Fe作電池的負極,Fe2O3作電池的正極 D.充電完成后,電池被磁鐵吸引 二、非選擇題(本題包括2個小題,共36分) 9.(2019山西運城臨猗中學高三月考)(18分)SO2、CO、CO2、NOx是對環(huán)境影響較大的幾種氣體,對它

6、們的合理控制和治理是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。 (1)利用電化學原理將CO、SO2轉化為重要化工原料,裝置如圖所示: ①若A為CO,B為H2,C為CH3OH,則通入CO的為　　　　　(填“正”或“負”)極。? ②若A為SO2,B為O2,C為H2SO4,則負極的電極反應式為　。? (2)碳酸鹽燃料電池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質,操作溫度為650 ℃,在此溫度下以鎳為催化劑,以煤氣(CO、H2的體積比為1∶1)直接做燃料,其工作原理如圖所示。 ①電池總反應為　　　　　　　　　　　。? ②以此電源電解足量的硝酸銀溶液,若陰極產物的質量為21.6 g

7、,電解后溶液體積為2 L,溶液的pH約為　　　　。? (3)某研究小組利用下列裝置用N2O4生產新型硝化劑N2O5。 ①現(xiàn)以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池,采用電解法制備N2O5,裝置如圖所示,其中Y為CO2。在該電極上同時還引入CO2的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ②電解過程中,生成N2O5的電極反應式為　　　　　　　　　　　。? 10.(2019湖北鄂州、黃岡高三調研)(18分)化學電源在日常生活和工業(yè)生產中有著重要的應用。 Ⅰ.如下圖所示,某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相

8、關問題。 (1)甲烷燃料電池負極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　。? (2)石墨(C)極的電極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)若在標準狀況下,有2.24 L氧氣參加反應,則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為　　　　　　　　 L。丙裝置中陰極析出銅的質量為　　　　　　　　 g,一段時間后燒杯中c(Cu2+)　　　　　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。? Ⅱ.“長征”火箭發(fā)射使用的燃料是液態(tài)偏二甲肼(C2H8N2),并使用四氧化二氮作為氧化劑,這種組合的兩大優(yōu)點是,既能在短時間內產生巨大能量將火箭送上太空,而且產物又不污染空氣(產物都是空氣的組分)。某校外研究

9、性學習小組擬將此原理設計為原電池,如圖所示,結合學習過的電化學原理分析其設計方案,回答相關問題: (4)從a口加入　　　　　(填名稱)。H+移動方向是　　　　　　　　(填“A到B”或“B到A”)。? (5)A極發(fā)生反應的電極反應式為　。? (6)若以該電池為電源用石墨作電極電解200 mL 0.5 mol·L-1的CuSO4溶液,電解一段時間后,兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體,則整個電解過程轉移的電子的數(shù)目是　　　　　　　　。? 參考答案 專題突破練7　電化學 1.D　解析 堿性鋅錳電池反應中二氧化錳得到電子被還原,為原電池的正極,A錯誤;鉛蓄電池放電時電

10、池反應為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,該反應中硫酸參加反應,所以濃度降低,B錯誤;電解精煉銅時,粗銅中不僅含有銅還含有其他金屬,電解時,粗銅中比銅活潑的金屬失電子,純銅上只有銅離子得電子,所以陰極上析出的銅大于陽極上減少的銅,所以溶液中銅離子濃度降低,C錯誤;銀鋅紐扣電池工作時,正極上氧化銀得電子生成銀,所以氧化銀作氧化劑發(fā)生還原反應,D正確。 2.C　解析 鐵為活潑金屬,在潮濕的空氣中容易發(fā)生吸氧腐蝕,發(fā)生的主要反應有2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3等,故A正確;鋼構件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層,可以隔絕空氣、水等防止

11、形成原電池,防止鐵發(fā)生電化學腐蝕,故B正確;外接鎂、鋅等作輔助陽極屬于犧牲陽極的陰極保護法,采用外加電流的陰極保護時需外接電源,故C錯誤;不銹鋼具有較強的抗腐蝕性,采用不銹鋼材料做鋼構件可以防止或減緩電化學腐蝕,故D正確。 3.C　解析 KI溶液與AgNO3溶液反應產生黃色沉淀,證明碘化鉀與硝酸銀反應生成碘化銀和硝酸鉀,A項錯誤;兩個電極為石墨電極不能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應,無法形成原電池,無法證明2Ag++2I-2Ag+I2能否自發(fā)進行,B項錯誤;左邊銀電極上碘離子失電子產生碘單質,右邊銀離子在電極上得電子析出銀,能證明2Ag++2I-2Ag+I2能否自發(fā)進行,C項正確;碘化銀連接電源的正

12、極作陽極,陽極上氫氧根離子失電子產生氧氣,銀電極連接電源負極作陰極,陰極上銀離子得電子產生銀單質,證明電解硝酸銀產生銀、氧氣和硝酸,無法證明反應2Ag++2I-2Ag+I2能否自發(fā)進行,D項錯誤。 4.A　解析 根據(jù)圖中氫離子的移動方向可知電極N為正極,電極M為負極,燃料電池中的聯(lián)氨在負極發(fā)生氧化反應,電極反應式為N2H4-4e-N2↑+4H+,氧氣在正極發(fā)生還原反應,電極反應式為O2+4H++4e-2H2O。結合分析可知電極M為負極,電極反應式為N2H4-4e-N2↑+4H+,生成氮氣,且會生成H+,導致電極M附近的pH降低,故A項正確;結合分析可知電極M為負極,聯(lián)氨在負極發(fā)生氧化反應,根

13、據(jù)電極反應式可知每消耗1molN2H4,轉移4mol電子,會有4molH+通過質子交換膜,故B項錯誤;結合分析可知正極的電極反應為O2+4H++4e-2H2O,故C項錯誤;根據(jù)圖中氫離子的移動方向可知電極N為正極,電極M為負極,故D項錯誤。 5.D　解析 電解池工作時,CO(NH2)2失去電子,a為陽極發(fā)生氧化反應,故A正確;陰極水得電子產生H2,則陰極反應式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,故B正確;陽極的電極反應式為CO(NH2)2-6e-+H2OCO2↑+N2↑+6H+,若電路中通過6mol電子,陽極產生N2的物質的量為n(N2)=6mol×16=1mol,故C正確;a極發(fā)生反應CO

14、(NH2)2-6e-+H2OCO2↑+N2↑+6H+,a極區(qū)溶液中氫離子濃度增大,溶液的pH降低,故D錯誤。 6.A　解析 放電為原電池裝置,根據(jù)原電池的工作原理,陽離子向正極移動,故A項錯誤;根據(jù)裝置圖,金屬鈉為活潑金屬,金屬鈉作負極失電子,被氧化,故B項正確;充電為電解池,根據(jù)裝置圖,陽極反應式為Ni+2Cl--2e-NiCl2,故C項正確;根據(jù)題中信息,該電池應具有可快充、高比功率、放電持久等特點,故D項正確。 7.C　解析 圖中電極材料為鋅和石墨,放電時鋅較活潑作負極,石墨作正極,負極反應為Zn-2e-Zn2+,失去的電子經外電路流向石墨,電流從石墨電極經外電路流向鋅電極,A項正確

15、;充電過程與放電過程相反,充電時鋅為陰極,電極反應式為Zn2++2e-Zn,石墨為陽極,電極反應式為3I--2e-I3-,B項正確;將陽離子交換膜換成陰離子交換膜,放電時正負極均不變,C項錯誤;放電時左側正極反應為I3-+2e-3I-,反應中離子總數(shù)增加,則左側電解質儲罐中的離子總濃度增大,D項正確。 8.A　解析 正極發(fā)生還原反應,Fe2O3得電子被還原,所以放電時電池正極的電極反應式為Fe2O3+6Li++6e-3Li2O+2Fe,A正確;鋰與水能發(fā)生反應,所以不可以用水溶液作電解質溶液,B錯誤;放電時,Li作電池的負極,Fe2O3作電池的正極,C錯誤;充電時,Fe作為陽極生成Fe2O3

16、,磁鐵不可吸引Fe2O3,D錯誤。 9.答案 (1)①正?、赟O2+2H2O-2e-SO42-+4H+ (2)①CO+H2+O2CO2+H2O　②1 (3)①氧氣可以和二氧化碳共同轉化為碳酸根離子,保持熔融鹽的成分不變 ②N2O4+2HNO3-2e-2N2O5+2H+ 解析 (1)①燃料電池中,通入氧化劑的電極是正極、通入還原劑的電極是負極,題給反應中碳元素化合價由+2價變?yōu)?2價、氫元素化合價由0價變?yōu)?1價,所以CO是氧化劑,則通入CO的電極為正極。②若A為SO2,B為O2,C為H2SO4,負極上二氧化硫失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子,電極反應式為SO2+2H2O-2e-S

17、O42-+4H+。 (2)①該燃料電池中,負極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水,正極上是氧氣得電子發(fā)生還原反應,電池總反應為一氧化碳、氫氣與氧氣反應生成二氧化碳和水,總反應方程式為CO+H2+O2CO2+H2O。②電解足量的硝酸銀溶液,陽極為氫氧根失電子生成氧氣,陰極電極反應式為Ag++e-Ag,產物的質量為21.6g,其物質的量為0.2mol,轉移電子是0.2mol,陽極電極反應式為4OH--4e-2H2O+O2↑,產生氧氣的物質的量是0.05mol,則消耗氫氧根的物質的量為0.2mol,則溶液中氫離子為0.2mol,c(H+)=0.2mol2L=0.1mol·L-1

18、,所以溶液的pH為1。 (3)①在正極上氧氣得電子生成的氧離子可以和二氧化碳結合為碳酸根離子,可以保持熔融鹽的成分不變。②N2O5中氮元素的化合價是+5價,而硝酸中氮元素也是+5價,因此應該在左側生成N2O5,即在陽極區(qū)域生成,則生成N2O5的電極反應式為N2O4+2HNO3-2e-2N2O5+2H+。 10.答案 (1)CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O (2)2Cl--2e-Cl2↑ (3)4.48　12.8　減小 (4)偏二甲肼　A到B (5)C2H8N2-16e-+4H2O2CO2↑+N2↑+16H+ (6)0.4NA(或2.408×1023) 解析 Ⅰ.甲

19、為燃料電池,通入甲烷的一極為負極,通入氧氣的一極為正極。乙為電解池,Fe為陰極,石墨(C)為陽極,實質為電解飽和食鹽水;丙為電解池,粗銅為陽極,精銅為陰極,實質為電解精煉銅。 (1)甲烷燃料電池負極上CH4失去電子后結合OH-生成CO32-,其電極反應式為CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O。 (2)乙為電解池,Fe為陰極,石墨(C)為陽極,實質為電解飽和食鹽水,故石墨(C)電極的電極反應式為2Cl--2e-Cl2↑。 (3)標準狀況下,2.24L氧氣的物質的量為0.1mol,參與反應轉移電子的物質的量為0.4mol。鐵電極為陰極,陰極上陽離子放電:2H++2e-H2↑,則放出

20、氫氣0.2mol,標準狀況下體積為4.48L。丙裝置中陰極反應式為Cu2++2e-Cu,則應析出0.2molCu,其質量為12.8g。一段時間后燒杯中c(Cu2+)會減小。 Ⅱ.(4)外電路中電子由A電極流向B電極,由電子轉移方向可知A為負極,B為正極,根據(jù)原電池原理,還原劑在負極上失去電子發(fā)生氧化反應,氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應,則從a口通入偏二甲肼。電解質溶液中陽離子向正極移動,陰離子向負極移動,所以H+移動方向是A到B。 (5)A為負極,還原劑在負極上失去電子發(fā)生氧化反應,又已知產物中氣體均為空氣的組分,所以A極發(fā)生的電極反應式為C2H8N2-16e-+4H2O2CO2↑+N2↑+16H+。 (6)兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體,則陰極除了反應Cu2++2e-Cu,還應有反應2H++2e-H2↑,陽極的電極反應式為4OH--4e-2H2O+O2↑,設生成n(O2)=n(H2)=x,因為n(Cu2+)=0.5mol·L-1×0.2L=0.1mol,由得失電子守恒可得0.1×2+2x=4x,解得x=0.1mol,所以n(O2)=n(H2)=0.1mol,則整個電解過程轉移的電子的物質的量是0.1mol×4=0.4mol,即轉移電子的數(shù)目是0.4NA。