2019届二轮复习 电化学 作业（全国通用） (2) 练习

电化学一、单项选择题：本题包括7小题，每小题6分，共42分。1．下列关于电化学知识的说法正确的是(　　)A．电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠B．电解精炼铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加C．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、CuD．电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2＋未反应完)，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态答案　B解析　A项，电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O＋Cl2↑，错误；B项，阳极除铜放电外，比铜活泼的金属如Zn、Fe也放电，但阴极上只有Cu2＋放电，正确；C项，根据金属活动性顺序可知，阴极上离子的放电顺序是Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Al3＋，Fe2＋和Al3＋不放电，Fe3＋得电子生成Fe2＋，不会析出铁和铝，在阴极上依次生成的是铜、亚铁离子、氢气，错误；D项，电解CuSO4溶液，阴极析出Cu，阳极生成氧气，应加入CuO。2．下面两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是(　　)A．装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体B．装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀C．装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气D．装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋答案　C解析　装置Ⅰ中，铁被浓硝酸钝化，铜与浓硝酸反应，在这种条件下，铜作原电池的负极，铁作正极，反应生成红棕色的NO2，随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，随后铁作负极Cu作正极，稀硝酸发生还原反应生成无色的NO，金属过量，故反应结束时溶液中既有Fe2＋，又有Cu2＋。因为装置Ⅱ中充满氧气，一开始发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致左边液面上升，铁与稀硫酸反应产生氢气，发生析氢腐蚀。3．酶生物电池通常以葡萄糖作为反应原料，葡萄糖在葡萄糖氧化酶(GOX)和辅酶的作用下被氧化成葡萄糖酸(C6H12O7)，其工作原理如图所示。下列有关说法中正确的是(　　)A．该电池可以在高温条件下使用B．H＋通过交换膜从b极区移向a极区C．电极a是正极D．电池负极的电极反应式为C6H12O6＋H2O－2e－===C6H12O7＋2H＋答案　D  解析　酶的主要成分为蛋白质，在高温条件下变性，丧失催化作用，A项错误；由图示电子的移动方向可知a为电池的负极，发生氧化反应：C6H12O6＋H2O－2e－===C6H12O7＋2H＋，b为电池的正极，发生还原反应：H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O，H＋通过交换膜从a极移向b极，D项正确，B、C项错误。4．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是(　　)A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极B．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．图中的b>aD．该过程中的产品主要为H2SO4和H2答案　B解析　根据Na＋和SO的移向可知Pt(Ⅰ)为阴极，反应为2H＋＋2e－===H2，Pt(Ⅱ)为阳极，反应为SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋。]5.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)A．该装置将化学能转化为光能和电能B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原D．a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O答案　B解析　结合装置图可知该装置为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，在电解池中H＋向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2O→O2发生的是氧化反应，每生成1 mol O2，转移4 mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2，3CO2→C3H8O，转移18 mol电子，故生成1 mol O2消耗 mol CO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D项错误。6．在1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(SO)＝2.0 mol·L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L(标准状况)气体，则原溶液中c(K＋)为(　　)A．2.0 mol·L－1 　            B．1.5 mol·L－1C．1.0 mol·L－1            D．0.50 mol·L－1答案　A解析　由于两极均可产生气体，所以阳极是阴离子
OH－放电得到O2，阴极是Cu2＋和H＋放电得到Cu和H2，由得失电子守恒可知：2n(O2)＝n(Cu2＋)＋n(H2)，而n(O2)＝n(H2)＝22.4 L/(22.4 L·mol－1)＝1.0 mol，所以n(Cu2＋)＝n(O2)＝1.0 mol，c(Cu2＋)＝1.0 mol·L－1，原溶液中存在电荷守恒：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝2c(SO)，所以c(K＋)＝2×2.0 mol·L－1－2×1.0 mol·L－1＝
2.0 mol·L－1。7．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是  (　　)A．阳极室溶液由无色变成棕黄色B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4答案　C解析　阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH与OH－反应生成NH3·H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3·H2O，D项错误。二、非选择题：本题包括4小题，共58分。8．（13分）(1)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。①X为________极，Y电极反应式为________________________________。②Y极生成1 mol Cl2时，________ mol Li＋移向________极(填X或Y)。(2)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。负极反应式为___________________________________________________，正极反应式为__________________________________________________。解析  (1)根据装置可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。(2)根据装置可知N2H4→N2为氧化反应，在负极上反应。答案  (1)①正（2分）　2Cl－－2e－===Cl2↑（2分）　②2（2分）　X（2分）(2)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O（3分）O2＋4e－＋2H2O===4OH－（2分）9．（14分）高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中，如图1是高铁电池的模拟实验装置：图1　　　　　　　　　图2(1)该电池放电时正极的电极反应式为______________________________；若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论消耗Zn________g(已知F＝96 500 C·mol－1)。(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向______移动(填“左”或“右”)；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________移动(填“左”或“右”)。(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有___________________________________________________________________________。解析　(1)根据电池装置，Zn为负极，C为正极，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3，正极电极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－。若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，通过电子为，则理论消耗Zn为××65 g·mol－1≈0.2 g。(2)盐桥中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，即Cl－向右移动，K＋向左移动。(3)由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定。答案　(1)FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－（3分  ）0.2（3分  ）　(2)右（2分）　左　（3分  ）  (3)使用时间长、工作电压稳定（3分  ）10．（15分）金属铜不溶于稀硫酸，可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。现将一定量的铜片加入到稀硫酸和硫酸铁溶液组成的100 mL混合溶液中，铜片完全溶解。(1)写出铜溶于上述混合溶液的离子方程式：__________________。(2)若在如图1所示的装置中发生了(1)中的反应，则X电极是________(填“正极”或“负极”)，电极反应式是__________________。(3)铜片完全溶解时，所得溶液中Fe3＋、Cu2＋、H＋的浓度均为0.2 mol/L(假设溶液体积不变)，现用电解的方法回收铜，装置如图2所示。①电解开始阶段，阳极的电极反应式为____________，阴极的电极反应式为__________。②判断溶液中的Cu2＋已完全析出的现象是__________________。当Cu2＋恰好完全析出时，转移电子的物质的量为________________。解析  图1装置为原电池装置，X电极应为铜电极，作负极，Y电极作正极，铜失去电子转化为铜离子，铁离子在Y电极上得到电子转化为亚铁离子。图2装置为电解池装置，若回收铜，铜离子应该在铜电极上得到电子发生还原反应，则铜片作阴极，石墨作阳极，故在阳极上水失去电子发生氧化反应生成氧气，在阴极上铁离子先放电，得到电子被还原成亚铁离子，而后铜离子放电，得到电子转化为铜单质附着在铜片上。若铜离子反应完全，则在铜片上H＋得到电子生成氢气。当Cu2＋恰好完全析出时，铁离子转化为亚铁离子的过程中转移的电子为0.02 mol，铜离子转化为铜单质的过程中转移的电子为0.04 mol，共转移电子0.06 mol答案  (1)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋（2分）　(2)负极（2分）　Cu－2e－===Cu2＋（2分）　(3)①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋（2分）　4Fe3＋＋4e－===4Fe2＋（2分）　②阴极(或铜片)表面开始有气泡生成（2分）　0.06 mol（3分）11．(16分)次磷酸(H3PO2)可用电渗析法制备。 “四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：(1)左电极为________极，电极反应式为____________________________。右电极为________极，电极反应式为______________________________。(2)阳极室中的________通过阳膜进入产品室；原料室中________通过阳膜进入阴极室；原料室中________通过阴膜进入产品室。(3)理论上左右两极产生气体的体积比为________(同温同压下)。(4)分析产品室得到H3PO2的原因______________________________________________________________________________________________________________。(5)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质。该杂质产生的原因是_________________________________。答案 (1)阳　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)阴　4H＋＋4e－===2H2↑(或4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－)(2)H＋　Na＋　H2PO(3)1∶2(4)阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2(5)PO　H2PO或H3PO2被氧化