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1、專題訓練(五)　電化學原理及應用 時間：45分鐘　 分值：100分 一、選擇題(每小題5分，共50分) 1．(2013·唐山一模)下列敘述正確的是(　　) A．銅、鐵和FeCl3溶液形成的原電池，銅極放出氫氣 B．電解硫酸鈉溶液就是電解水，電解后溶液pH升高 C．鐵鍋生銹的正極反應為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應為：2H＋＋2e－===H2↑ 解析　A選項，銅極發(fā)生反應Fe3＋＋e－===Fe2＋，錯誤；B選項，電解硫酸鈉溶液就是電解水，電解后溶液pH不變，錯誤；D選項，工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應為：2Cl－－2e－===Cl2↑

2、，錯誤。 答案　C 2．(2013·濰坊模擬)如圖所示，a、b是兩根石墨棒。下列敘述正確的是(　　) A．a是正極，發(fā)生還原反應 B．b是陽極，發(fā)生氧化反應 C．稀硫酸中硫酸根離子的物質的量不變 D．往濾紙上滴加酚酞試液，a極附近顏色變紅 解析　a是陽極，發(fā)生氧化反應；b是陰極，發(fā)生還原反應；在反應過程中，硫酸根離子沒有參與反應，因此稀硫酸中硫酸根離子的物質的量不變；往濾紙上滴加酚酞試液，b極附近顏色變紅。 答案　C 3．(2013·江西聯(lián)考)下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及兩者間有無因果關系的判斷都正確的是(　　) 選項 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ 陳述Ⅲ A 用鋅和足量

3、稀硫酸制取氫氣時加入硫酸銅溶液 可以加快制取氫氣的速度 Ⅰ對、Ⅱ對、無 B 用Mg－Al－NaOH構成原電池 Mg更活潑作負極 Ⅰ對、Ⅱ對、無 C 石墨常作電解池的電極 石墨的化學性質穩(wěn)定且導電性好 Ⅰ對、Ⅱ對、有 D MgCl2是離子化合物 電解MgCl2的飽和溶液制取金屬鎂 Ⅰ 對、Ⅱ對、有 解析　用鋅和足量稀硫酸制取氫氣時加入硫酸銅溶液，可以形成原電池，加快制取氫氣的速度，選項A錯誤；用Mg－Al－NaOH構成原電池，Al與NaOH溶液反應，Al作負極，選項B錯誤；石墨的化學性質穩(wěn)定且導電性好，所以石墨常作電解池的電極，選項C正確；MgCl2是離子化合物，電

4、解熔融的MgCl2制取金屬鎂，選項D錯誤。 答案　C 4．(2013·沈陽模擬)下列關于如圖所示裝置的敘述中正確的是(　　) A．電流由鐵釘經過導線流向石墨棒 B．該裝置是一個簡易的電解飽和食鹽水的裝置 C．石墨棒上發(fā)生的電極反應為：2H＋＋2e－===H2↑ D．石墨棒上發(fā)生的電極反應為：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 解析　題圖裝置是一個原電池裝置，B錯；鐵釘為負極，電流由石墨棒經過導線流向鐵釘，A錯；中性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，石墨棒上發(fā)生的電極反應為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，C錯，D正確。 答案　D 5．(2013·洛陽模擬)堿性鋅錳干電池是生活

5、中應用最廣泛的電池，下列說法中不正確的是(　　) A．該電池正極反應式為：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－ B．電池工作時負極pH一定降低 C．用該電池作電源精煉銅，純銅與鋅連接 D．用該電池作電源電解硫酸銅溶液，負極溶解6.5 g鋅，陰極一定析出6.4 g銅 解析　堿性鋅錳干電池正極反應為：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－，負極反應為：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，用該電池作電源電解硫酸銅溶液，負極溶解6.5 g鋅，轉移電子0.2 mol，如果溶液中銅離子的物質的量大于或等于0.1 mol，則析出銅6.4 g，如果小于0.1 mol

6、，則析出銅小于6.5 g，D錯誤。 答案　D 6．(2012·山東卷)下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是(　　) A．圖①中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重 B．圖②中，開關由M改置于N時，Cu-Zn合金的腐蝕速率減小 C．圖③中，接通開關時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大 D．圖④中，Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析　A項，圖①中，鐵棒發(fā)生電化學腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，錯誤； B項，圖②中開關置于M時，Cu-Zn合金作負極，由M改置于N時，Cu-Zn合金作正極，腐蝕速率減小，正確；C項，圖③中接通

7、開關時Zn作負極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt極上放出，錯誤；D項，圖④中Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由Zn的還原作用引起的，錯誤。 答案　B 7．(2013·金華十校聯(lián)考)工業(yè)上采用的一種污水處理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉積下來，有凈化水的作用。某科研小組用該原理處理污水，設計的裝置如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．為了增加污水的導電能力，應向污水中加入適量的H2SO4溶液 B．甲裝置中Fe電極的反應為Fe－3e－===Fe3＋ C．為了使燃料電池乙長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質組

8、成應保持穩(wěn)定，電池工作時，循環(huán)的物質A為CO2 D．當乙裝置中有1.6 g CH4參加反應時，C電極理論上生成氣體的體積在標準狀況下為4.48 L 解析　A選項加入硫酸，不利于Fe(OH)3的生成，錯誤；B選項Fe電極的反應為Fe－2e－===Fe2＋，錯誤；D選項1.6 g CH4參加反應，轉移0.8 mol電子，則C電極理論上生成0.4 mol H2，在標準狀況下為8.96 L，錯誤。 答案　C 8．(2013·荊州質檢)空間實驗室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC)，RFC是一種將水電解技術與氫氧燃料電池技術相結合的可充電電池。RFC的工作原理如圖所示。下列有

9、關說法正確的是(　　) A．當有0.1 mol電子轉移時，a電極產生2.24 L H2 B．b電極上發(fā)生的電極反應式為4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ C．c電極上進行還原反應，B池中的H＋可以通過隔膜進入A池 D．d電極上發(fā)生的電極反應式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O 解析　由圖知，右邊為氫氧燃料電池，左邊為電解池。A項，a極的電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，轉移0.1 mol電子時，在標準狀況下產生1.12 L氫氣，A項錯誤；B項，b電極與電源正極相連，是陽極，電極反應式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，B項錯誤；C項，c電極上發(fā)生還原反應，說明該電極

10、為正極，陽離子向正極移動，即H＋進入A池，C項正確；D項，氣體X是H2，d電極上發(fā)生的電極反應式為2H2－4e－===4H＋，D項錯誤。 答案　C 9．(2013·陜西質檢)如圖所示為直流電源，為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，為電鍍槽。接通電路后發(fā)現(xiàn)上的c點顯紅色。為實現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通后，使c、d兩點短路。下列敘述不正確的是(　　) A．a為直流電源的正極 B．c極發(fā)生的反應為2H＋＋2e－===H2↑ C．f極為鋅板 D．e極發(fā)生氧化反應 解析　c點顯紅色說明該處有OH－生成，則c點同時有氫氣生成，發(fā)生還原反應，連接電源的負極，因此b為負極，a為正極，由此可知A、B項

11、正確；鐵上鍍鋅，則鐵為陰極，連接電源負極，故f極為鐵板，鋅為陽極，故e極為鋅板，發(fā)生氧化反應，由此可知C項錯誤，D項正確。 答案　C 10．(2013·南昌一模)如圖所示，用鐵棒和石墨棒作電極電解1 L 1 mol/L的食鹽水，下列有關說法正確的是(　　) A．電鍵K與N連接，鐵棒被保護而免受腐蝕 B．電鍵K與N連接，正極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．電鍵K與M連接，當兩極共產生標準狀況下氣體33.6 L時，理論上生成1 mol NaOH D．電鍵K與M連接，將石墨棒換成銅棒，就可實現(xiàn)在鐵棒上鍍銅 解析　電鍵K與N連接構成原電池，鐵為負極，失電子，逐漸被

12、腐蝕，正極為氧氣得電子，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A項、B項錯；電鍵K與M連接構成電解池，因為溶液中只有1 mol NaCl，所以電解開始階段是電解NaCl溶液，NaCl耗盡后，電解的是水，因此陰極和陽極先分別生成氫氣和氯氣，后又分別生成氫氣和氧氣，分析得知溶液中的鈉元素完全轉化為NaOH，故生成的NaOH為1 mol，C項正確；電鍵K與M連接，石墨棒改為銅棒時，陽極Cu失電子，變?yōu)镃u2＋，但Cu2＋與陰極生成的OH－結合生成Cu(OH)2沉淀，不能實現(xiàn)鐵棒鍍銅的目的，D項錯。 答案　C 二、填空題(共50分) 11．(13分)(2013·重慶卷)化學在環(huán)境保護

13、中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。 (1)催化反硝化法中，H2能將NO還原為N2。25 ℃時，反應進行10 min，溶液的pH由7變?yōu)?2。 ①N2的結構式為________。 ②上述反應離子方程式為________________，其平均反應速率v(NO)為________mol·L－1·min－1。 ③還原過程中可生成中間產物NO，寫出3種促進NO水解的方法__________________________。 (2)電化學降解NO的原理如圖所示。 ①電源正極為________(填“A”或“B”)，陰極反應式為___________

14、_。 ②若電解過程中轉移了2 mol電子，則膜兩側電解液的質量變化差(Δm左－Δm右)為________g。 解析　(1)①N2分子中，兩個氮原子以三個共用電子對相結合。②反應物是H2和NO，已知生成物之一是N2，根據溶液pH的變化可知另一種生成物是OH－，根據氧化還原反應規(guī)律及質量守恒可知還有一種生成物是H2O，v(NO)＝v(OH－)≈＝0.001 mol·L－1·min－1。③升高溫度、稀釋均可促進水解；NO水解方程式為NO＋H2OHNO2＋OH－，加酸可中和OH－，使水解平衡正向移動；加入水解呈酸性的鹽，如NH、Fe3＋等也可促進水解。(2)①與直流電源B相連的電極上，NO變?yōu)?/p>

15、N2，發(fā)生了還原反應，因此B是電源的負極，A是電源的正極。根據得失電子守恒和電荷守恒、元素守恒可寫出陰極反應式為2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－。②陽極反應式為10H2O－20e－===20H＋＋5O2↑，陰極反應式為4NO＋12H2O＋20e－===2N2↑＋24OH－。電解過程中，若轉移20 mol電子，陽極20 mol H＋通過交換膜移向陰極，則陽極質量減少20 mol×1 g/mol＋5 mol×32 g/mol＝180 g；陰極質量減少2 mol×28 g/mol－20 g＝36 g。即當通過20 mol電子時，兩極質量變化差Δm左－Δm右＝180 g－36 g＝1

16、44 g，顯然，當轉移2 mol電子時，膜兩側電解液的質量變化差為14.4 g。 答案　(1)①N≡N?、?NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O　0.001?、奂铀?，升高溫度，加水　(2)①A　2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－?、?4.4 12．(12分)(2013·荊州質檢)如圖所示，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。請按要求回答相關問題： (1)甲烷燃料電池負極反應式是__________________。 (2)石墨(C)極的電極反應式為__________________。 (3)若在標準狀況下

17、，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。 (4)某同學利用甲烷燃料電池設計電解法制取漂白液或Fe(OH)2的實驗裝置(如圖所示)。 若用于制漂白液，a為電池的________極，電解質溶液最好用________。 若用于制Fe(OH)2，使用硫酸鈉作電解質溶液，陽極選用________作電極。 解析　(1)甲烷燃料電池負極上發(fā)生氧化反應，即甲烷在負極上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的產物為碳酸鉀，負極反應式為CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。(2)原電池的負極與電解池的陰極相接，鐵極

18、為陰極，則C極為陽極，在C極上發(fā)生氧化反應，電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑。(3)n(O2)＝＝0.1 mol，甲池中正極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，由電子守恒知，經過甲、乙、丙裝置的電子的總物質的量為0.4 mol。乙池中的鐵極與甲池的負極相連，鐵極為陰極，發(fā)生還原反應，電極反應式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，V(H2)＝0.2 mol×22.4 L·mol－1＝4.48 L。丙池中精銅為陰極，發(fā)生還原反應，電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu)＝＝0.2 mol，m(Cu)＝0.2 mol×64 g·mol

19、－1＝12.8 g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸鹽，制備原理是2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，氣體與液體反應，最好采用逆向接觸，即氣體在下端產生，堿溶液在上端生成，使其充分反應，所以該裝置的下端為陽極，上端為陰極，陰極與電源負極相連，故a極為負極。生活中常見且廉價的氯化物是氯化鈉，故電解質溶液最好用飽和氯化鈉溶液。若制備氫氧化亞鐵，用硫酸鈉溶液作電解質溶液，選用鐵作陽極。 答案　(1)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)4.48　12.8 (4)負　飽和氯化鈉溶液或食

20、鹽水　鐵 13．(10分)(2013·江西質檢)按如圖所示裝置連接，X、Y均為惰性電極。請回答下列問題： (1)Zn為________極。 (2)連接好裝置后，燒杯中的溶液發(fā)生反應的離子方程式是_________。 (3)圖中通過隔膜的SO向________(填“左”、“右”或“不”)遷移，Y極及其附近出現(xiàn)的現(xiàn)象是________。 (4)常溫下，當Zn極質量減少32.5 g時，X極生成氣體8.4 L(標準狀況)，若此時燒杯中溶液的體積為500 mL，則此時燒杯中溶液的pH＝________(不考慮生成的氣體溶于水)。 解析　經分析可知，左側為原電池，右側為電解池。(1)Zn為

21、負極。(2)燒杯中是電解氯化鈉溶液，離子方程式為2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－。(3)Zn為負極，失電子生成Zn2＋進入溶液，SO通過隔膜向左移動；燒杯中Y極有氫氣逸出，同時有OH－生成，酚酞溶液呈紅色。(4)鋅是原電池的負極，Y是電解池的陰極；銅是原電池的正極，X是電解池的陽極。X電極有氯氣逸出，直到NaCl電解完全，接下來就是電解NaOH，逸出O2。Zn減少0.5 mol，轉移電子為1 mol，如果全部生成氯氣，則有0.5 mol氯氣生成，如果全部生成氧氣，則有0.25 mol氧氣生成。根據電子得失守恒和氣體體積可得：Cl2為0.25 mol，O2為0.125 mol。計算可

22、知，c(OH－)＝1 mol/L，pH＝14。 答案　(1)負 (2)2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－ (3)左　有氣泡產生，溶液呈紅色 (4)14 14．(15分)(2013·浙江聯(lián)考)某化學興趣小組對電化學問題進行了實驗探究。 Ⅰ.利用如圖所示裝置探究金屬的防護措施，實驗現(xiàn)象是鋅電極不斷溶解，鐵電極表面有氣泡產生。 (1)寫出負極的電極反應式：________________________。 (2)某學生認為，鐵電極可能參與反應，并對產物做出假設： 假設1：鐵參與反應，被氧化生成Fe2＋； 假設2：鐵參與反應，被氧化生成Fe3＋； 假設3：_____

23、_______________________________________________。 (3)為了探究假設1、2，他采取如下操作： ①取0.01 mol/L FeCl3溶液2 mL于試管中，加入過量鐵粉； ②取操作①試管的上層清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀； ③取少量正極附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，未見藍色沉淀生成； ④取少量正極附近溶液加入2滴KSCN溶液，未見溶液變紅。 據②、③、④現(xiàn)象得出的結論是____________________________。 (4)該實驗原理可應用于防護鋼鐵腐蝕，請再舉一例防護鋼鐵腐蝕的措施：__

24、______。 Ⅱ.利用如圖所示裝置做電解50 mL 0.5 mol/L的CuCl2溶液實驗。 實驗記錄： A．陽極上有黃綠色氣體產生，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埾茸兯{后褪色(提示：Cl2氧化性大于IO)； B．電解一段時間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍色固體。 (1)分析實驗記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋： ①_________________________________________________________； ②_________________________________________________________。 (

25、2)分析實驗記錄B中淺藍色固體可能是________(寫化學式)，試分析生成該物質的原因：__________________________________。 解析?、?(1)鋅比鐵活潑，鋅為負極，電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋。(2)根據假設1、2進行分析，得出假設3為鐵參與反應，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋。(3)從②分析得出①的試管中含有Fe2＋；③現(xiàn)象說明不含F(xiàn)e2＋；④現(xiàn)象說明不含F(xiàn)e3＋；故可得出的結論是正極附近溶液不含F(xiàn)e2＋和Fe3＋。(4)防護鋼鐵腐蝕的措施有油漆、電化學保護法等。Ⅱ.(1)陽極上有氯氣產生，由于2I－＋Cl2===I2＋2Cl－，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{；當氯氣過量時，會發(fā)生反應5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－＋2IO＋12H＋，顏色褪去。 答案?、?(1)Zn－2e－===Zn2＋ (2)鐵參與反應，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋ (3)正極附近溶液不含F(xiàn)e2＋和Fe3＋ (4)刷油漆(其他合理答案均可) Ⅱ.(1)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－　5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－＋2IO＋12H＋ (2)Cu(OH)2　電解一段時間后，Cu2＋濃度下降，H＋開始放電，溶液pH增大，Cu2＋轉化為Cu(OH)2