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1、第7讲电化学基础一、小题对点练一、原电池原理及其应用1(2014呼和浩特测试)有关电化学知识的描述正确的是 ()。A理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag,装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液C因为铁的活泼性强于铜,所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池,铁作负极,铜作正极,其负极反应式为Fe2e=Fe2D由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池,其负极反应式为Mg2e2OH=Mg(OH)2解析A项,原电池反应是自发进行的氧化还原反应;B项,因为电解质溶液中有Ag,盐桥内不能有Cl,因为二者反应会生成AgCl沉
2、淀;C项,Fe、Cu、浓硝酸组成的原电池,由于铁遇浓硝酸钝化,则Cu为负极,Fe为正极,其负极反应式为Cu2e=Cu2;D项,由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池,电池总反应为2Al2H2O2NaOH=2NaAlO23H2,Al作负极,负极反应式为Al3e4OH=AlO2H2O,D错。答案A2(2014稽阳一中测试)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是 ()。A铁是阳极,电极反应为Fe6e4H2O=FeO8HB电解时电子的流动方向为:负极Ni电极溶液Fe电极正极C若隔膜为阴离子交换膜,则OH自右向
3、左移动D电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高,撤去隔膜混合后,与原溶液比较pH降低(假设电解前后体积变化忽略不计)解析A项,铁是阳极,由于溶液是碱性,不可能生成H,不正确;B项,电解时电子的流动方向为:负极Ni电极,溶液中是离子导电,再是Fe电极正极,不正确;C项,因阳极发生反应Fe6e8OH=FeO4H2O,而消耗OH,故OH通过阴离子交换膜自左向右移动,不正确;D项,电解时阳极消耗OH而使pH降低、阴极区因发生反应6H2O6e=3H26OH,生成OH而pH升高;因为总反应消耗OH,撤去隔膜混合后,与原溶液比较pH降低,正确。答案D3(2014大纲卷,9)下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展
4、起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是 ()。A放电时正极反应为:NiOOHH2OeNi(OH)2OHB电池的电解液可为KOH溶液C充电时负极反应为:MHOHH2OMeDMH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高解析A项,根据题意可确定该电池的总反应为MHNiOOH=MNi(OH)2,MH中M、H均为0价,MH作负极材料,而NiOOH为正极材料,负极反应式为MHeOH=MH2O,正极反应式为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH,正确;B项,电极材料MH和NiOOH及其反应产物在碱性溶液中均能稳定存在,故电解液可为KOH溶液,正确;C项,根据负极电极反应式
5、可推知充电时阴极的电极反应式为MeH2O=MHOH,错误;D项,MH中氢密度越大,单位体积的电极材料放出电量越多,电池的能量密度越高,正确。答案C二、电解原理及其应用4(2014台州一中模拟)某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是 ()。ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析电子由电源的负极流出,故a是阴极、d是正极,溶液中阳离子移向阴极。答案B5(2014金丽衢联考)关于图中电解池工作时的相关叙述正确的是 ()。AFe电极作阳极,发生氧化反应BCl向石墨电极做定向运动C石墨电极反应:Fe33
6、e=FeD电解池发生总反应:2Cl2Fe3Cl22Fe2解析根据电子的流向确定铁作阳极,发生氧化反应,A选项正确;电解质溶液中带负电的氯离子向阳极(铁电极)定向移动,进而形成闭合回路,B项错误;石墨作阴极,铁离子得到电子发生还原反应转化成亚铁离子,C选项错误;电解池中发生的总反应为2Fe3Fe3Fe2,D选项错误。答案A6将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图所示,则下列说法正确的是 ()。A整个过程中两电极反应2Cl2e=Cl2、2H2e=H2不可能同时发生B电解至c点时,往电解液中加入适量CuCl2固体,即可使电解液恢复至原
7、来的浓度Cab段表示电解过程中H被还原,pH上升D原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为21解析图像分为三段,因此整个电解过程也有三个阶段,第一个阶段相当于电解CuCl2溶液,阳极反应为2Cl2eCl2,阴极反应为Cu22eCu,CuCl2水解呈酸性,随着电解的进行,浓度减小,酸性减弱,pH上升,选项C错。若原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为21,则达b点时CuCl2消耗完,接着只电解水,pH不变,则与图像不符,D错。bc溶液的pH明显下降,说明b点时Cl已耗完,而Cu2过量,相当于电解CuSO4溶液,阳极反应为:2H2O4e4HO2,阴极反应为2Cu24e2Cu,由于有H
8、生成,则溶液的pH减小,又由于有O2生成,故电解至c点时,往电解质溶液中加入CuCl2固体不能使电解质溶液恢复至原来的浓度,B错误,c点时溶液中的电解质为K2SO4与H2SO4,则cd段相当于电解水,阳极反应为2OH2eH2OO2,阴极反应为2H2eH2,故A正确。答案A三、金属腐蚀与防护7(2014雅安一诊)化学与生活、生产有着密切关系,下列叙述中正确的是 ()。A钢铁发生析氢腐蚀时,H得电子释放出H2,钢铁被腐蚀B钢铁发生吸氧腐蚀时,OH失电子释放出O2,钢铁被腐蚀C船底镶嵌锌块,锌发生还原反应而被消耗,以保护船体D外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上,可保护闸门解析发生吸氧腐蚀时正极反
9、应式是O22H2O4e=4OH,整个过程是吸收O2而不是释放出O2,B错误。选项C中是牺牲阳极的阴极保护法,金属锌发生氧化反应,C错。选项D中是外加电流的阴极保护法,钢铁闸门应与外加电源的负极相连,D错。答案A8化学在日常生产生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是 ()。A钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O22H2O4e=4OHB钢铁在海水中比在河水中更易腐蚀,主要原因是海水含氧量高于河水C在海轮外壳上镶入锌块,锌作负极,可减缓船体的腐蚀速率D在潮湿的空气中,镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀解析选项A,钢铁发生吸氧腐蚀时,O2在正极获得电子,发生还原反应;选项B,钢铁在海水中比在河水中更易腐蚀,主要
10、原因是海水中电解质的浓度高于河水,钢铁在海水中更易发生电化学腐蚀;选项C,轮船外壳镶入比铁活泼的锌块,形成原电池,锌作负极,可减缓船体的腐蚀速率;选项D,在潮湿的空气中,铁板容易发生电化学腐蚀,镀锌铁板中锌比铁活泼,锌铁构成原电池,铁作正极被保护,不容易被腐蚀;镀锡铁板中铁比锡活泼;铁锡构成原电池,铁作负极易被腐蚀。答案B二、大题冲关练9(2014上海市杨浦区高三上学期学业质量调研)某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。完成下列填空:(1)图2是图1所示装置的示意图,在图2的小括号内填写正极材料的化学式;在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。(2)写出正、负极反应的方程式。正极:_,负极:_
11、。(3)按图1装置实验,约8分钟才看到导管中液柱上升,下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是_(填字母序号)。a用纯氧气代替具支试管内的空气b用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物c用毛细尖嘴管代替玻璃导管,并向试管的水中滴加少量红墨水(4)升高温度可以加快化学反应速率,建议用酒精灯加热具支试管。这一措施_(填“可行”或“不行”)。解析(1)电子由负极流向正极,(2)正极:O24e2H2O=4OH,负极:2Fe4e=2Fe2。(3)a项,增大O2的浓度,加快腐蚀,b项,增大接触面积,加快腐蚀,c项,可以对实验现象进行放大,且加入红墨水易于观察。(4)因为加热具支试管,把空气赶出,腐蚀
12、更慢。答案(1)(2)2H2OO24e=4OHFe2e=Fe2(3)abc(4)不行10(2014湖州一中测试)(1)第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低汽油的消耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图1所示,其总反应式为H22NiOOH2Ni(OH)2。图1根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,乙电极周围溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”),该电极的电极反应式为_。(2)图2是一
13、种新型燃料电池,以CO为燃料,一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质,图3是粗铜精炼的装置图,现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。图2 图3回答下列问题:A极为电源_(填“正”或“负”)极,写出A极的电极反应式:_。要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验,则B极应该与_极(填“C”或“D”)相连。当消耗标准状况下2.24 L CO时,C电极的质量变化为_。解析(1)上坡或加速时,电动机工作,为原电池,乙电极中NiOOHNi(OH)2,Ni的化合价降低,乙电极为正极,电极反应式为NiOOHeH=Ni(OH)2,周围溶液的pH增大。(2)在燃料电池中可燃性气体作负极,即A为负极,根据所给新型燃料电池的构成原理装置图,结合原电池的工作原理,可直接写出A极的电极反应式:CO2eCO=2CO2。根据电解精炼原理,粗铜应与电源的正极相连,精铜应与电源的负极相连,因B极是正极,所以B极应与D极相连。标准状况下2.24 L CO失去0.2 mol e,根据得失电子守恒,C极上增加Cu的质量为6.4 g。答案(1)增大NiOOHeH=Ni(OH)2(2)负CO2eCO=2CO2D增加6.4 g11(高考题组合)(1)2014四川,11(4)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极