2019届轮二复习 电化学 作业（全国通用） 练习

电化学

1． 一种太阳能电池的工作原理如下图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是                                                                                                  (　　)

A．K＋移向催化剂b

B．催化剂a表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－

C．Fe(CN)在催化剂b表面被氧化

D．电解池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－浓度基本保持不变

答案　C

解析　根据电子的流向，左电极为负极，右电极为正极，K＋移向正极，A项正确；负极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，正极反应式为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，B、D正确；C项[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被还原，错误。

2． 在下列装置中，MSO4和NSO4是两种常见金属的易溶盐。当K闭合时，SO从右到左通过交换膜移向M极，下列分析正确的是                                                                                                                (　　)

A．溶液中c(M2＋)减小

B．N的电极反应式：N===N2＋＋2e－

C．X电极上有H2产生，发生还原反应

D．反应过程中Y电极周围生成白色胶状沉淀

答案　C

解析　当K闭合时，根据SO的移向，可判断M极为负极，N极为正极，Y为阳极，X为阴极，电极反应式分别为负极：M－2e－===M2＋，正极：N2＋＋2e－===N，阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2H＋＋2e－===H2↑，在X极(阴极)附近Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，只有C项正确。

3． 太阳能光伏发电系统是被称为“21世纪绿色光源”的半导体照明(LED)系统(如图)。已知发出白光的LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成。下列说法中不正确的是                                                                                                                                                          (　　)

A．光伏发电是将太阳能转变为电能

B．上图中N区半导体为负极，P区半导体为正极，电流从a流向b

C．YAG中钇显＋3价

D．Ga与N在元素周期表中不处于同一主族

答案　B

解析　B项，电流从b流向a，错误；C项，根据元素化合价的代数和为零可判断Y的化合价为＋＝＋3价。

4． 某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是(　　)

A．a和b用导线连接时，铁片上会有金属铜析出

B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色

D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极

移动

答案　C

解析　当a、b相连时，构成原电池，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极，Cu2＋＋2e－===Cu，A、B均错；D项，Cu作阳极，Fe作阴极，所以Cu2＋只能向阴极上移动。

5． 用如图所示装置进行实验，下列叙述不正确的是       (　　)

A．K与N连接时，铁被腐蚀

B．K与N连接时，石墨电极产生气泡

C．K与M连接时，一段时间后溶液的pH增大

D．K与M连接时，石墨电极反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

答案　D

解析　K与N连接时，构成原电池，发生析氢腐蚀，A、B正确；K与M连接时，电极反应式为阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，D项错误。

6． 研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2—CaO作电解质，利用右图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中，正确的是                                          (　　)

A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移2 mol电子

B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑

C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少

D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接Pb电极

答案　B

解析　根据图中信息，电极反应为

阳极：C＋2O2－－4e－===CO2↑

阴极：2Ca2＋＋4e－===2Ca

TiO2＋2Ca===Ti＋2CaO

A项，制得1 mol Ti，外电路应转移4 mol e－；C项，制备钛前后，CaO的总量保持不变；D项，“＋”接线柱应接外接电源的正极， 即PbO2。

7． 早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔)4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：

3Fe＋4NaOHFe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是   (　　)

A．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电解反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑

B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强

C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同

D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如上图)，电解槽中石墨极为阴极，铁为阳极

答案　C

解析　电解熔融NaOH电极反应式为

阴极：4Na＋＋4e－===4Na，

阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A错误；D项中，若铁作阳极，则铁被电解，D错误；C项，电解熔融NaOH若制得4 mol Na，则转移4 mol e－，盖·吕萨克法制得4 mol Na，则转移8 mol e－。

8． 相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是      (　　)

答案　C

解析　在A中，能构成原电池，铁作负极，易被腐蚀；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁作负极，碳作正极，铁易被腐蚀；在C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；在D中，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池，铁易被腐蚀。

9． 下列图示中关于铜电极的连接错误的是         (　　)

答案　C

解析　镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件作阴极，与电源负极相连。

10．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：________________。

(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”)。

答案　(1)

(2)2H2O＋O2＋4e===4OH－

Fe－2e－===Fe2＋

(3)abc

(4)不行

解析　(1)(2)，电子由负极到正极，

正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，

负极：2Fe－4e－===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，可清晰地观察液柱。

(4)因为加热具支试管，把空气赶出，腐蚀更慢。

11．海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5～8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表：

(1)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。

①阴极的电极反应式为__________________。

②电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg(OH)2，写出生成CaCO3的离子方程式______________________________________。

③淡水的出口为a、b、c中的________出口。

(2)海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：

该电池电解质为传导Li＋的固体材料。放电时该电极是电池的________极(填“正”或“负”)，电极反应式为______________________。

答案　(1)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

②Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O

③b

(2)正　FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4

解析　(1)①电解海水，阴极是H＋得电子，而不是活泼金属阳离子，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。

②由于在阴极区H＋不断放电，破坏水的电离平衡，c(OH－)增大，致使Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O。

③因为在阴极区除去Ca2＋、Mg2＋，所以淡水应b口出。

(2)放电时的电极反应式分别为负极：Li－e－===Li＋，

正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。

12．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：

如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题：

(1)M为直流电源的________极，b电极上发生的电极反应为________。

(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________。

(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式：_________________________________。

(4)要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量)______________________________。

答案　(1)负　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

(2)5.6 L

(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑

(4)水、4.5 g

解析　根据题意，乙中为CuSO4溶液，c电极为阴极，M为负极，N为正极。丙为Na2SO4或K2SO4，甲为NaOH或KOH溶液，b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。

(2)e电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，其在标准状况下的体积为×22.4 L·mol－1＝5.6 L。

(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑。

(4)电解Na2SO4或K2SO4溶液，实质是电解水，所以应向丙烧杯中加水，其质量为4.5 g。

13．以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：

Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。

Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验

将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。

Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)

分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2＋得以再生。

Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。

(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：

CuFeS2＋4H＋===Cu2＋＋Fe2＋＋2H2S

2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋

①阳极区硫酸铁的主要作用是____________。

②电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变，原因是______________________。

(2)阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式____________________。

(3)若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是__________；加入有机萃取剂的目的是__________。

(4)步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2＋得以再生的原理是____________。

(5)步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________。

答案　(1)①吸收硫化氢气体，防止环境污染

②Fe2＋－e－===Fe3＋

(2)2H＋＋2e－===H2↑、Cu2＋＋2e－===Cu、2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O

(3)分液漏斗　富集Cu2＋、分离Cu2＋与其它金属阳离子

(4)增大H＋浓度，使平衡2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)逆向移动，Cu2＋进入水相得以再生

(5)c(H＋)＞c(SO)＞c(Cu2＋)＞c(OH－)

解析　(1)根据2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，可判断Fe2(SO4)3的主要作用是氧化H2S气体，防止H2S对环境的污染，当Fe3＋被H2S还原为Fe2＋后，在阳极上Fe2＋－e－===

Fe3＋，使Fe3＋的浓度基本保持不变。

(2)在阴极上，2H＋＋2e－===H2↑，然后Cu2＋＋2e－===Cu，接着在酸性条件下，Cu被O2氧化成CuO，CuO和H2SO4反应生成CuSO4。

(3)有机相和水相不混溶，所以应用分液漏斗分离，由于Cu2＋在有机相中，所以加入有机萃取剂可富集Cu2＋。

(4)利用化学平衡移动原理解释。

(5)2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑

  0.05 mol  0.05 mol

所以n(H＋)＝0.1 mol

由于Cu2＋的水解，所以n(Cu2＋)＜0.05 mol，n(H＋)＞0.1 mol。

所以c(H＋)＞c(SO)＞c(Cu2＋)＞c(OH－)。