2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 上篇 專題突破方略 專題二 基本理論 第八講 電化學(xué)原理強化訓(xùn)練.doc

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2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 上篇 專題突破方略 專題二 基本理論 第八講 電化學(xué)原理強化訓(xùn)練 1．下列有關(guān)電化學(xué)的示意圖中正確的是(　　) 解析：選D。選項A，Zn應(yīng)為原電池負(fù)極，Cu為原電池正極。選項B，鹽橋兩邊的燒杯中盛裝的電解質(zhì)溶液應(yīng)互換。選項C，粗銅應(yīng)連接電源正極。選項D，電解飽和NaCl溶液，Cl－在陽極放電產(chǎn)生Cl2，H＋在陰極獲得電子而產(chǎn)生H2，正確。 2．下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是(　　) A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù) B．鐵遇冷濃硝酸表現(xiàn)鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕 C．鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕 D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)為Fe－3e－===Fe3＋ 解析：選B。鋼管與電源正極相連，則鋼管作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，A項錯誤；鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，在表面生成一層致密的氧化膜保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕，B項正確；鋼管與銅管露天堆放在一起，形成原電池時鋼管作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，C項錯誤；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，D項錯誤。 3．(xx浙江麗水二模)下圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是(　　) A．該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程 B．銅電極的電極反應(yīng)式為CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O C．一段時間后，①池中n(KHCO3)不變 D．一段時間后，②池中溶液的pH一定減小 解析：選C。分析工作原理示意圖可知此裝置為電解池，銅電極通入CO2，還原為CH4，所以銅電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，鉑電極為陽極，OH－放電，生成H＋，導(dǎo)致pH減小，同時鹽橋中的K＋向①池中移動，①池中溶有CO2，故n(KHCO3)增大，C項錯誤。 4．(xx高考四川卷)用如圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的是(　　) A．用石墨作陽極，鐵作陰極 B．陽極的電極反應(yīng)式：Cl－＋2OH－ －2e－===ClO－＋H2O C．陰極的電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．除去CN－的反應(yīng)：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 解析：選D。A.由題干信息可知Cl－在陽極放電生成ClO－，則陽極應(yīng)為惰性電極，A項正確；B.Cl－在陽極放電生成ClO－，Cl的化合價升高，故在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，又已知該溶液呈堿性，B項正確；C.陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性條件下，H2O提供陽離子(H＋)，C項正確；D.由于溶液是堿性條件，故除去CN－發(fā)生的反應(yīng)為2CN－＋5ClO－ ＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D項錯誤。 5．(xx高考福建卷)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實驗裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是(　　) A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能 B．該裝置工作時，H＋從b極區(qū)向a極區(qū)遷移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原 D．a(chǎn)電極的反應(yīng)為3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 解析：選B。該裝置為電解裝置，模擬“人工樹葉”，故為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A項錯誤；b極連接電源的正極，為陽極，H＋為陽離子，在電解池中向a極(陰極)區(qū)移動，B項正確；右側(cè)H2O→O2 發(fā)生的是氧化反應(yīng)，每生成1 mol O2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，C3H8O中碳元素的化合價是－2,3CO2→C3H8O，轉(zhuǎn)移18 mol電子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol CO2，C項錯誤；a電極發(fā)生的是還原反應(yīng)：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D項錯誤。 6．(xx高考天津卷)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．電池工作一段時間后，甲池的c(SO)減小 C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加 D．陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動，保持溶液中電荷平衡 解析：選C。A.Cu作正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)，錯誤；B.電池工作過程中，SO不參加電極反應(yīng)，故甲池的c(SO)基本不變，錯誤；C.電池工作時，甲池反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，乙池反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋會通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池，以維持溶液中電荷平衡，由電極反應(yīng)式可知，乙池中每有64 g Cu析出，則進(jìn)入乙池的Zn2＋為65 g，溶液總質(zhì)量略有增加，正確；D.由題干信息可知，陰離子不能通過陽離子交換膜，錯誤。 7．(xx高考福建卷)某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2===2AgCl。下列說法正確的是(　　) A.正極反應(yīng)為AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B.放電時，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變 D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子 解析：選D。根據(jù)電池總反應(yīng)可以看出Cl2得電子，Ag失電子，所以在原電池中Cl2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，Ag在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。正極反應(yīng)為Cl2＋2e－===2Cl－，A項錯誤。因為電解質(zhì)溶液為鹽酸，所以負(fù)極上Ag失電子生成的Ag＋隨即與附近的Cl－反應(yīng)，B項錯誤。用氯化鈉代替鹽酸后，電極反應(yīng)不發(fā)生改變，C項錯誤。當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時，負(fù)極生成0.01 mol Ag＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗0.01 mol Cl－，由于電荷守恒，同時有0.01 mol H＋通過陽離子交換膜轉(zhuǎn)移至右側(cè)，D項正確。 8．利用下圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。 (1)若X為Zn，開關(guān)K置于M處，X電極為________極，電極反應(yīng)式為________________________，鐵電極反應(yīng)式為______________________，此種防護(hù)法稱為________________。 (2)若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，X為________極，電極反應(yīng)為____________________________，此種防護(hù)法稱為______________________。 (3)若X為Cu，開關(guān)K置于N處，X電極反應(yīng)式為____________________，鐵電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 解析：(1)X為Zn，開關(guān)K置于M處，構(gòu)成ZnFe原電池，Zn作負(fù)極被氧化。(2)X為碳棒，開關(guān)K置于N處，構(gòu)成電解池，X作陽極，OH－放電。(3)X為銅，開關(guān)K置于N處，Cu作陽極，Cu失電子變成Cu2＋，被氧化。 答案：(1)負(fù)　2Zn－4e－===2Zn2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　犧牲陽極的陰極保護(hù)法 (2)陽　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　外接電流的陰極保護(hù)法 (3)Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑ 9．(xx高考重慶卷)我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價值和歷史價值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。 (1)原子序數(shù)為29的銅元素位于元素周期表中第________周期。 (2)某青銅器中Sn、Pb的質(zhì)量分別為119 g、20.7 g，則該青銅器中Sn和Pb原子的數(shù)目之比為________。 (3)研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴(yán)重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用，下列敘述正確的是________。 A．降低了反應(yīng)的活化能 B．增大了反應(yīng)的速率 C．降低了反應(yīng)的焓變 D．增大了反應(yīng)的平衡常數(shù) (4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，該化學(xué)方程式為________________________________________________________________________ ________________________。 (5)如圖所示為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。 ①腐蝕過程中，負(fù)極是________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)； ②環(huán)境中的Cl－擴散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為________________________________________________________________________； ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 解析：(1)銅位于元素周期表的第四周期。 (2)119 g Sn的物質(zhì)的量為1 mol,20.7 g Pb的物質(zhì)的量為0.1 mol，因此Sn和Pb原子的數(shù)目之比為10∶1。 (3)催化劑能降低反應(yīng)的活化能和加快反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的平衡常數(shù)和焓變，所以A、B正確。 (4)復(fù)分解反應(yīng)為相互交換成分的反應(yīng)，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O。 (5)①負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，銅作負(fù)極失電子，因此負(fù)極為c。負(fù)極反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋，正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ②正極產(chǎn)物為OH－，負(fù)極產(chǎn)物為Cu2＋，兩者與Cl－反應(yīng)生成Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。 ③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為0.02 mol，由Cu元素守恒知，發(fā)生電化學(xué)腐蝕失電子的Cu單質(zhì)的物質(zhì)的量為0.04 mol，失去電子0.08 mol，根據(jù)電子守恒可得，消耗O2的物質(zhì)的量為0.02 mol，所以理論上消耗氧氣的體積為 0.448 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 答案：(1)四　(2)10∶1　(3)AB (4)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O (5)①c?、?Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓　③0.448 10．(1)火箭的第一、二級發(fā)動機中，所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼來制備。 ①用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮氣和氣態(tài)水。 已知：N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJmol－1 N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJmol－1 寫出氣態(tài)肼和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②已知四氧化二氮在大氣中或在較高溫度下很難穩(wěn)定存在，它很容易轉(zhuǎn)化為二氧化氮。試推斷出二氧化氮制取四氧化二氮的反應(yīng)條件(或措施)：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高，可用于航空航天。如圖1所示裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)陽極生成的O2－離子(O2＋4e－===2O2－)。 ①c電極的名稱為________，d電極上的電極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________。 ②如圖2所示為電解100 mL 0.5 molL－1CuSO4溶液，a電極上的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 若a電極產(chǎn)生56 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則所得溶液的pH＝__________(不考慮溶液體積變化)，若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入__________(填序號)。 a．CuO　　　　　　　　b．Cu(OH)2 c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3 解析：(1)①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJmol－1?、? N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJmol－1　Ⅱ 根據(jù)蓋斯定律可知，所求反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可以由Ⅱ2－Ⅰ得到：2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 096.7 kJmol－1。 ②四氧化二氮在高溫下很難穩(wěn)定存在，而NO2生成N2O4的反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的條件可以是高壓、低溫。 (2)①電流從正極流向負(fù)極，故c、d分別為正極、負(fù)極。燃料電池的負(fù)極為通入燃料的一極，故其電極反應(yīng)式為CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O。 ②a為電解池的陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；b為陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu，當(dāng)陽極產(chǎn)生56 mL氣體時，被電解的OH－的物質(zhì)的量為4＝0.01 mol，故溶液中c(H＋)＝＝0.1 molL－1，故溶液的pH＝1。此時陰極析出0.05 mol Cu，Cu2＋恰好完全放電。為恢復(fù)電解質(zhì)溶液的原狀，根據(jù)“出什么加什么”原理，只要相當(dāng)于加入CuO即可，a項可以，b項 Cu(OH)2可以拆為CuOH2O，c項 CuCO3拆為CuOCO2，d項Cu2(OH)2CO3可拆為2CuOH2OCO2，其中c項也可選。 答案：(1)①2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 096.7 kJmol－1　②高壓、低溫(或加壓、降溫) (2)①正極　CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O ②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　1　ac 11．(xx高考山東卷)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。 (1)利用如圖所示裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為________溶液(填化學(xué)式)，陽極電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________， 電解過程中Li＋向________電極遷移(填“A”或“B”)。 (2)利用鈷渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制備鈷氧化物的工藝流程如下： Co(OH)3溶解還原反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 鐵渣中鐵元素的化合價為________。在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41 g，CO2體積為1.344 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則鈷氧化物的化學(xué)式為________。 解析：(1)根據(jù)電解裝置圖，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，B極區(qū)產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，剩余OH－與Li＋結(jié)合生成LiOH，所以B極區(qū)電解液應(yīng)為LiOH溶液，B電極為陰極，則A電極應(yīng)為陽極。陽極區(qū)電解液應(yīng)為LiCl溶液，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑。根據(jù)電流方向，電解過程中Li＋向B電極遷移。 (2)酸性條件下，Co(OH)3首先與H＋反應(yīng)生成Co3＋，Co3＋具有氧化性，可將SO氧化為SO，根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒定律，配平可得：2Co(OH)3＋4H＋＋SO===SO＋2Co2＋＋5H2O。由于NaClO3和O2具有氧化性，鐵渣中鐵元素應(yīng)為＋3價。在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，設(shè)鈷氧化物的分子式為CoxOy，則有 xCoC2O4＋O2CoxOy?。?xCO2 　　　　　　(59x＋16y) g　 2x mol 　　　　　 　　2.41 g　＝0.06 mol 則有(59x＋16y)0.06＝2.412x，得x∶y＝3∶4。 所以鈷氧化物的化學(xué)式為Co3O4。 答案：(1)LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B　 (2)2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O[或Co(OH)3＋3H＋===Co3＋＋3H2O,2Co3＋＋SO＋H2O===2Co2＋＋SO＋2H＋]?。?　Co3O4