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1、1 第第 6 讲讲电化学电化学 一、选择题(本题包括 7 个小题,每小题 6 分,共 42 分)1.(2017 江苏启东模拟)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。下列说法正确的是()A.该电化学腐蚀为析氢腐蚀 B.图中生成铁锈最多的是 C 区域 C.A 区域比 B 区域更易腐蚀 D.铁闸中的负极的电极反应:Fe-2e-Fe2+2.(2017 吉林模拟)原电池中,B 极逐渐变粗,A 极逐渐变细,C 为电解质溶液,则 A、B、C 应是下列各组中的()A.A 是 Zn,B 是 Cu,C 为稀硫酸 B.A 是 Cu,B 是 Zn,C 为稀硫酸 C.A 是 Fe,B 是 Ag,C 为稀
2、AgNO3溶液 D.A 是 Ag,B 是 Fe,C 为稀 AgNO3溶液 3.(2017 海南高考,10)一种电化学制备 NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输 H+。下列叙述错误的是()A.Pd 电极 b 为阴极 B.阴极的反应式为 N2+6H+6e-2NH3 C.H+由阳极向阴极迁移 D.陶瓷可以隔离 N2和 H2 导学号 40414031 4.(2017 福建厦门模拟)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()图 1 图 2 A.铜棒的质量 2 B.c(Zn2+)C.c(H+)D.c(S)5.(2017 安徽合肥三模)我国科研
3、人员以 Zn 和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料,研制出一种水系锌离子电池。该电池的总反应方程式:xZn+Zn1-xMn2O4ZnMn2O4(0 x1)。下列说法正确的是()A.充电时,Zn2+向 ZnMn2O4电极迁移 B.充电时,阳极反应:ZnMn2O4-2xe-Zn1-xMn2O4+xZn2+C.放电时,每转移 1 mol e-,ZnMn2O4电极质量增加 65 g D.充放电过程中,只有 Zn 元素的化合价发生变化 6.(2017 山东淄博二模)现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力,常用于电解池、原电池中。电解NaB(OH)4溶液可制备 H3BO3,其工作原理如图。下列叙述
4、错误的是()A.M 室发生的电极反应式:2H2O-4e-O2+4H+B.N 室:ab C.产品室发生的反应是 B(OH+H+H3BO3+H2O D.理论上每生成 1 mol 产品,阴极室可生成标准状况下 5.6 L 气体 导学号 40414032 7.(2017 陕西西安一模)如图所示,甲池的总反应式为 N2H4+O2N2+2H2O,下列关于该电池工作时的说法正确的是()A.该装置工作时,Fe 电极上有气体生成 B.甲池和乙池中的溶液的 pH 均减小 C.甲池中负极反应为 N2H4-4e-N2+4H+D.当甲池中消耗 0.1 mol N2H4时,乙池中理论上最多产生 6.4 g 固体 二、非选
5、择题(本题包括 4 个小题,共 58 分)8.(2017 山西四校联考)(12 分)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入 MnO2晶格中,生成 LiMnO2。回答下列问题:3(1)外电路的电流方向是由极流向极。(填字母)(2)电池正极反应式为。(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?(填“是”或“否”),原因是。(4)MnO2可与 KOH 和 KClO3在高温下反应,生成 K2MnO4,反应的化学方程式为。K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成 KMnO4和 MnO2的物质的量之比为。9.(201
6、7 陕西师大附中模拟)(14 分)25 时,用两个质量相同的铜棒作电极,电解 500 mL 0.1 molL-1 H2SO4溶液,电解过程中,电解液的 pH 变化如表所示(假定溶液温度保持不变)。电解 2 h 后,取出电极,对电极进行干燥,并称量,测得两电极的质量差为 9.6 g。已知,25 时 0.1 molL-1 CuSO4溶液的 pH 为4.17。时间/h 0.5 1 1.5 2 pH 1.3 2.4 3.0 3.0(1)实验刚开始阶段电解池阴极发生反应的电极反应式为。(2)电解进行到 1.5 h 后,电解质溶液的 pH 不再发生变化的原因是 。用离子反应方程式表示 0.1 molL-1
7、 CuSO4溶液的 pH 为 4.17 的原因:。(3)电解进行的 2 h 中,转移电子的总物质的量(填“”)0.15 mol。(4)若欲使所得电解质溶液复原到 500 mL 0.1 molL-1 H2SO4溶液,应对溶液进行怎样处理?。10.(2017 海南“七校联盟”联考)(16 分)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应:(用离子方程式表示)设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差 12 g,导线中通过 mol 电子。(2)其他条件不变,若将 CuCl2溶液换为 NH4Cl 溶液,石墨电极反应式为,这是由于 NH4
8、Cl 溶液显(填“酸性”“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因:,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,写出发生反应的离子方程式:,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,同学们对此做了多种假设,某同学的假设是:“溶液中的+3 价铁被氧化为更高的价态。”如果+3 价铁被氧化为 Fe,试写出该反应的离子方程式:。(3)如图其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成 n 型,如图所示。一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,现象是,电极反应为;乙装置中石墨(1)为(填“正”“负”“阴”或“阳”)极,乙装置中与铜丝相连
9、石墨电极上发生的反应式为,产物常用检验,反应的离子方程式为。11.(2017 广西重点中学模拟)(16 分)碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池,其构造如图所示。放电时总反应为 Zn+2H2O+2MnO2Zn(OH)2+2MnOOH,从废旧碱性锌锰电池中回收 Zn 和 MnO24 的工艺如下:碱性锌锰电池构造 回答下列问题:(1)MnOOH 中,Mn 元素的化合价为。(2)“还原焙烧”过程中,高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中 MnOOH、MnO2被还原成 MnO),主要原因是“粉料”中含有。(3)“净化”是为了除去浸出液中的 Fe2+,方法:加入(填化学式)溶液将 Fe2+
10、氧化为 Fe3+,再调节pH 使 Fe3+完全沉淀。已知浸出液中 Mn2+、Zn2+的浓度约为 0.1 molL-1,根据下列数据计算,调节 pH的合理范围是至。化合物 Mn(OH)2 Zn(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10-13 10-17 10-38 (离子浓度小于 110-5 molL-1即为沉淀完全)(4)“电解”时,阳极的电极反应式为。本工艺中应循环利用的物质是(填化学式)。(5)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤,滤液的主要成分是 ZnCl2和 MnCl2。“粉料”中的 MnOOH与盐酸反应的化学方程式为。(6)某碱性锌锰电池维持电流 0.5 A(相当于每秒通过 51
11、0-6 mol 电子),连续工作 80 分钟即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为 6 g,则电池失效时仍有%的金属锌未参加反应。导学号 40414033 5 第 6 讲电化学 1.D解析 海水为弱酸性,发生吸氧腐蚀,在酸性较强的条件下才发生析氢腐蚀,A 错误。在 B 处,海水与氧气接触,与 Fe 最易形成原电池,发生的吸氧腐蚀的程度最大,生成铁锈最多,B 错误。在 B 处,海水与氧气接触,与 Fe 最易形成原电池,所以 B 区域比 A 区域更易腐蚀,C 错误。Fe 作负极失电子生成亚铁离子,则负极的电极反应:Fe-2e-Fe2+,D 正确。2.C解析 在原电池中,一般活泼金属作负极,失去电
12、子发生氧化反应(金属被氧化)而逐渐溶解(或质量减轻);不活泼金属(或导电的非金属)作正极,发生还原反应有金属析出(质量增加)或有气体放出;依据题意可知 A 为负极、B 为正极,即活泼性 A 大于 B,且 A 能从电解质溶液中置换出金属单质。只有 C 正确。3.A解析 Pd 电极 b 上是氢气发生氧化反应,Pd 电极 b 为阳极,A 错误。Pd 电极 a 为阴极,N2发生还原反应,N2+6H+6e-2NH3,B 正确。阳离子向阴极移动,C 正确。陶瓷隔离N2和 H2,使之分别在阴极、阳极放电,D 正确。4.C解析 该装置构成原电池,Zn 是负极,Cu 是正极。在正极 Cu 附近溶液中的 H+获得
13、电子变为氢气,Cu 电极的质量不变,A 错误。由于 Zn 是负极,不断发生反应Zn-2e-Zn2+,所以溶液中 c(Zn2+)增大,B 错误。由于反应不断消耗 H+,所以溶液的 c(H+)逐渐降低,C 正确。S不参加反应,其浓度不变,D 错误。5.B解析 充电时,Zn2+向 Zn 电极迁移,A 错误。充电时,阳极发生氧化反应:ZnMn2O4-2xe-Zn1-xMn2O4+xZn2+,B 正确。每转移 1 mol e-,ZnMn2O4电极质量增加 32.5 g,C 错误。充放电过程中 Mn 元素的化合价也发生变化,D 错误。6.D解析 M 室为阳极室,水中的氢氧根离子放电,2H2O-4e-O2+
14、4H+,A 正确。N 室,水中的氢离子放电,生成氢氧根离子,原料室中钠离子移动到 N 室,NaOH 浓度增大,B 正确。原料室中的 B(OH移向产品室,M 室中生成的 H+移向产品室,二者反应生成产品,C 正确。根据关系式:H3BO3H+H2,理论上每生成 1 mol 产品,阴极室可生成标准状况下 11.2 L 气体,D 错误。7.B解析 通入肼的电极为电池的负极,负极与电解池阴极相连,Fe 电极为阴极,铜离子得电子生成铜单质,A 错误。甲池有水生成,导致溶液中 KOH 浓度降低,则溶液 pH 减小,乙池中氢氧根离子放电,导致溶液 pH 减小,B 正确。甲池负极反应为 N2H4-4e-+4OH
15、-N2+4H2O,氢离子不能在碱性溶液中出现,C 错误。甲池消耗 0.1 mol N2H4时,转移 0.4 mol 电子,乙池 Cu2+2e-Cu,产生 0.2 mol 铜,为 12.8 g 固体,D 错误。8.答案(1)ba(2)MnO2+e-+Li+LiMnO2(3)否电极 Li 是活泼金属,能与水反应(4)3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O21 解析(1)结合所给装置图以及原电池反应原理,可知 Li 作负极材料,MnO2作正极材料,电6 子流向是从 ab,电流方向则是 ba。(2)根据题目中的信息“电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移
16、入 MnO2晶格中,生成 LiMnO2”,所以正极的电极反应式MnO2+e-+Li+LiMnO2。(3)因为负极的电极材料 Li 是活泼的金属,能够与水发生反应,故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。(4)由题目中的信息“MnO2可与 KOH 和 KClO3在高温条件下反应,生成 K2MnO4”,可知该反应属于氧化还原反应,Mn 元素化合价升高(),则 Cl 元素的化合价降低(),所以化学方程式为 3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O;根据“K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成 KMnO4(K2O4KO4)和 MnO2(K2O4O2)”,结合电子得失守恒可得,生成 KMnO4和 MnO2的物质的量之比为 21。9.答案(1)2H+2e-H2(2)电解持续进行,H+电解完后,电解过程发生转变,阳极反应式为 Cu-2e-Cu2+,阴极反应式为 Cu2+2e-Cu,电解质溶液的组成、浓度不再发生变化,溶液的 pH 也不再发生变化 Cu2+2H2OCu(OH)2+2H+(3)(4)向溶液中通入约 0.05 mol H2S 解析 根据题意及表中数据可知,电解刚开始阶段,阳
