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1高考专题训练(十)电化学原理及应用一、选择题1．(2012·郑州质量预测)综合如图判断，下列说法正确的是()A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大解析装置Ⅰ中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。由于正极有OH－生成，因此溶液的pH增大。装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。正极由于不断消耗H＋，所以溶液的pH逐渐增大。据此可知A、B项皆错，D项正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C项错误。答案D2．(2012·北京期末)铅蓄电池的结构示意图如图所示。下列说法正确的是()A．放电时，N为负极，其电极反应式为PbO2＋SO2－4＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2OB．放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加C．充电时，阳极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4D．充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2解析铅蓄电池放电时，负极(Pb)的电极反应式为Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4，正极(PbO2)2的电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===2PbSO4＋2H2O，总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。因此，放电时N为正极，A项错误。放电时，c(H2SO4)减小，B项错误。充电是放电的逆过程，则充电时阳极反应式为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4，故C项错误、D项正确。答案D3．(2012·山东)下列叙述中不正确的是()A．原电池是将化学能转化为电能的装置B．轮船底部镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀C．钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应为Fe－3e－===Fe3＋D．电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极解析钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋。答案C4．(2012·河北质量监测)镁H2O2酸性燃料电池采用海水作为电解质(加入一定量的酸)，下列结论不正确的是()A．电池总反应式为Mg＋H2O2===Mg(OH)2B．该电池的正极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2OC．工作时，正极周围海水的pH增大D．电池工作时，负极的镁被氧化解析在酸性电解质溶液中，镁H2O2酸性燃料电池的总反应式为Mg＋2H＋＋H2O2===Mg2＋＋2H2O，故A项错误；正极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，故B项正确；正极氢离子不断反应，pH增大，C项正确；镁是活泼金属，作为电池的负极，化合价升高，被氧化，D项正确。答案A5．(2012·全国)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.①③④②C.③④②①D.③①②④解析①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极；①③相连时，①为负极；②④相连时，②上有气泡，说明④为负极；③④相连时，③的质量减少，说明③为负极。综上所述可知，这四种金属活动性由大到小的顺序为①③④②，B项正确。答案B6．(2012·湖北八校联考)下列说法正确的是()A．以稀硫酸作电解质溶液，锌铜分别作电极构成的原电池中，锌极上有气泡生成3B．向铁棒上镀铜时，铁作阳极，氯化铜溶液作电解质溶液C．工业上以石墨作电极电解熔融的AlCl3制取Al时，每产生1molAl，阳极就产生33.6L氯气D．在潮湿的环境下，黄铜(锌铜合金)比纯铜更耐腐蚀解析以稀硫酸作电解质溶液，锌铜分别作电极构成的原电池中，锌是负极，发生氧化反应，铜是正极，H＋在正极发生还原反应，生成氢气，A项错误；向铁棒上镀铜时，应用铜作阳极，铁作阴极，B项错误；工业上不用电解熔融AlCl3的方法制取Al，而是用电解熔融Al2O3的方法，C项错误；在潮湿的环境下，黄铜中铜和锌构成原电池，锌作负极被腐蚀，铜不被腐蚀，所以黄铜比纯铜更耐腐蚀，D项正确。答案D7．(2012·山东模拟)现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解，下列有关电极产物的判断正确的是()A．阴极产物是氢气B．阳极产物是氧气C．阴极产物是铝和氧气D．阳极产物只有氯气解析将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3，电解熔解的Al2O3，阳极为O2－放电，阳极产物为氧气；阴极为Al3＋放电，阴极产物为Al。答案B8．(2012·江西联考)两串联的电解池，甲池盛有CuSO4溶液，乙池盛有一定量某硝酸盐的稀溶液，用惰性电极电解，当甲池的阴极上析出1.6gCu时，乙池的阴极上析出0.45g固体，则乙池的溶质可能是()A．Cu(NO3)2B．Al(NO3)3C．NH4NO3D．Mg(NO3)2解析从离子的放电顺序分析，分别电解Al(NO3)3、NH4NO3、Mg(NO3)2的溶液时，阴极都不会析出固体，只有电解Cu(NO3)2溶液时才会在阴极析出铜。答案A9．(双选)(2012·江苏联考)用吸附了氢气的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是()4A．放电时，负极的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2OB．充电时，阳极的电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2OC．放电时，OH－移向镍电极D．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连解析根据图中用电器上的电子流向可知碳电极是负极，镍电极是正极。A项，负极发生氧化反应，故正确；B项，放电时的正极在充电时与电源的正极相连，即为阳极，阳极发生氧化反应，充电过程即补充电极材料的过程，故正确；C项，放电时，阴离子向负极移动，即向碳电极移动，故错误；D项，充电时应将碳电极与外电源的负极相连，错误。答案AB10．(2012·浙江)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图。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2CrO2－4＋2H＋2O2－7＋H2O向右移动C．该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO4＋4H2O=====通电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－d2解析分析该制备过程，K2CrO4在转变为K2Cr2O7的过程中没有发生化合价的变化，制备5过程是通过电解的方法改变溶液的pH来实现的。阴极的反应式是2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，阳极的反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，电解过程中阳极区的c(H＋)增大，促进平衡2CrO2－4＋2H＋2O2－7＋H2O向右移动，总反应式为4K2CrO4＋4H2O=====通电2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑。若设加入反应容器内的K2CrO4为1mol，反应中有xmolK2CrO4转化为K2Cr2O7，则阳极区剩余的K2CrO4为(1－x)mol，其对应的nK＝2(1－x)mol，nCr(1－x)mol，生成的K2Cr2O7为x/2mol，其对应的nK＝xmol，nCr＝xmol，由nK/nCr＝d可得，x＝2－d，转化率为(2－d)/1。答案D二、非选择题11．某课外活动小组用如图所示装置进行实验，请回答下列问题：(1)若开始实验时开关K与a连接，则B极的电极反应式为________________。(2)若开始实验时开关K与b连接，则下列说法正确的是________(填序号)。①溶液中Na＋向A极移动②从A极逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝③反应一段时间后向电解液中加适量盐酸可使其恢复到电解前的浓度(3)该小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如图所示装置电解K2SO4溶液。6①该电解槽的阳极反应式为__________________，通过阴离子交换膜的离子数________(填“”、“”或“＝”)通过阳离子交换膜的离子数；②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为________；③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为________。解析(1)开关K与a相连，则该装置为原电池，B极为负极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋。(2)若K与b相连，则该装置为电解池，A极为阳极，B极为阴极；①阳离子向阴极移动，即Na＋向B极移动；②A极逸出的气体为氯气，它可使湿润的淀粉KI试纸变蓝，正确；③因为电解过程中产生氢气和氯气，故需通入HCl气体，而不是加入盐酸，错误。(3)①因为阳极加入有H2SO4，故阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(写4OH－－4e－===2H2O＋O2↑也对)，由于在阴极放电的是H＋，其中透过阳离子交换膜的H＋数与透过阴离子交换膜的OH－数相等，根据溶液呈电中性知，透过阳离子交换膜的K＋数大于透过阴离子交换膜的SO2－4数，故应填“”；②因电解后生成的硫酸和氢氧化钾溶液的浓度均比原来的大，故ba，cd，结合碱溶液的pH大于酸溶液的pH，则有bacd；③B口产生的气体是O2，C口产生的气体是氢气，根据得失电子守恒得两者物质的量之比为1：2，质量比为8：1。答案(1)Fe－2e－===Fe2＋(2)②(3)①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(写4OH－－4e－===2H2O＋O2↑也可)②bacd③8：112．(2012·长春调研)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。7(1)肼的结构式为_____________________________________________________________________。(2)如图是一个电化学过程示意图。①铂片上发生的电极反应是_______________________________________________________________________；②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化为128g，则肼—空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气________L(假设空气中氧气体积百分含量为20%)。(3)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，生成产物无污染。电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时负极的电极反应式是_______________________________________________________________________。解析本题以联氨为背景考查了原电池及电解池的相关知识。(1)根据N、H的原子结构特点，可以推断肼的结构式为(2)①铂片与电源负极相连，为阴极，Cu2＋在阴极发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu。②根据该装置中各电极上通过的总电量相等，则电池正极上O2得电子总数与电解池阳极上Cu失电子总数相等，故4n(O2)＝2n(Cu)，则n(O2)＝12×12864＝1(mol)，则消耗标准状况下空气的体积为5×22.4L＝112L。(3)负极为肼放电，且电解质KOH溶液参与反应，电极反应为N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O。8答案(1)(2)①Cu2＋＋2e－===Cu②112(3)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O13．(2012·山西模拟)如图，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。A、B分别为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极材料，它在碱性溶液中可以视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满