2021届高考化学一轮复习过关训练：电化学基础

 2021届高考一轮复习化学电化学基础 一、选择题1．最近我国成功研制出高效电催化固氮催化剂Mo2N，如图所示，在0.1 mol·L－1盐酸中，一定电压下具有较高的产氨速率和稳定的电流效率。下列判断错误的是(　　)A．石墨电极为阳极B．P为阳离子交换膜C．Mo2N/GCE电极区的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3D．为提高溶液的导电性，可在石墨电极区加入适量盐酸2．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋⇌AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。下列叙述中正确的是(　　)A．甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转B．甲组操作时，溶液颜色变浅C．乙组操作时，C2作正极D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－3．Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列有关说法不正确的是(　　)A．右侧电极反应方程式：Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2OB．左侧为阳离子交换膜，当Cu电极生成1 mol气体时，有2 mol Na＋通过阳离子交换膜C．可以将左侧流出的氢氧化钠补充到该装置中部，以保证装置连续工作D．Na2FeO4具有强氧化性且还原产物为Fe3＋，因此可以利用Na2FeO4除去水中的细菌、固体颗粒以及Ca2＋等4．下图是一种新型的光化学电源，当光照射光电极时，通入O2和H2S即产生稳定的电流(H2AQ和AQ是两种有机物)。下列说法不正确的是(　　)A．H＋通过阳离子交换膜从正极区进入负极区B．电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化C．负极的电极反应式为2I－－2e－===I2D．总反应为H2S＋O2H2O2＋S↓5．如图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是(　　)A．a、b极不能使用同种电极材料B．工作时，a极的电势低于b极的电势C．工作一段时间之后，a极区溶液的pH增大D．b极的电极反应式为CH3COO－＋4H2O－8e－===2HCO＋9H＋6．按如图所示进行实验，下列说法不正确的是(　　)A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B．装置甲、乙中的能量变化均为化学能转化为电能C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋7．关于图中装置说法正确的是(　　)A．装置中电子移动的途径：负极→Fe→M溶液→石墨→正极B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClOC．若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁D．若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀8．用惰性电极分别电解下列各物质水溶液一小段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水，能使溶液恢复到电解前浓度的是 A．AgNO3      B．Na2SO4      C．CuCl2      D．KI9．下图是利用盐桥电池从某些含碘物质中提取碘的两个装置下列说法中正确的是A．两个装置中，石墨I和石墨Ⅱ均作负极B．碘元素在装置①中被还原，在装置②中被氧化C．装置①、②中的反应生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5D．装置①中MnO2的电极反应式为MnO2+2H2O+2e−=Mn2++4OH−10．500mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO）=0.6mol·L−1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下），假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是A．原混合溶液中c(K+)为0.2mol·L−1B．上述电解过程中共转移0.2mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.05molD．电解后溶液中c(H+)为0.2mol·L－111．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。下列叙述错误的是A．M室发生的电极反应式：2H2O-4e−=O2↑+4H+B．N室：a<bC．产品室发生的反应是[B(OH)4]−+H+H3BO3+H2OD．理论上每生成1mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6L气体12．研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（   ）A．正极反应式：Ag+Cl−－e−=AgCl       B．每生成1mol Na2Mn5O10转移2mol电子C．Na+不断向“水”电池的负极移动        D．AgCl是还原产物13．Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为2Li++FeS+2e-Li2S+Fe。下列有关该电池的说法中,正确的是(　　)。A.该电池的总反应式为2Li+FeSLi2S+FeB.Li-Al在电池中作负极材料,该材料中Li的化合价为+1价C.负极的电极反应式为Al-3e-Al3+D.充电时,阴极的电极反应式为Li2S+Fe-2e-2Li++FeS二、非选择题14．根据下列叙述写出对应的电极反应式。(1)LiFePO4是一种新型动力锂电池的电极材料。下图为某LiFePO4电池充、放电时正极局部放大示意图，则电池放电时正极反应式为________。(2)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为________________________________________________________________________。(3)Al－Ag2O2电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。该电池的负极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。15．(1)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：负极区发生的反应有________________________(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气________L(标准状况)。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。①制H2时，连接________。产生H2的电极反应式是________________________。②改变开关连接方式，可得O2。③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________________________。(3)将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：①SiCl4(g)＋H2(g)SiHCl3(g)＋HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)3SiHCl3(g)　ΔH3氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称________(填“阳极”或“阴极”)，该电极反应方程式为________________________________。 参考答案  一、选择题 1．D解析：D　[由图可知，Mo2N/GCE电极上N2被还原生成NH3，则Mo2N/GCE电极是阴极，石墨电极是阳极，A正确；阴极上生成NH3，则Mo2N/GCE电极区的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，C正确；阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阳极产生H＋，阴极消耗H＋，H＋要透过隔膜P向左侧移动，故P为阳离子交换膜，B正确；在石墨电极区加入适量盐酸，石墨电极上Cl－发生氧化反应生成Cl2，产生污染性气体，D错误。]2．D解析：D　[装置Ⅰ中的反应，AsO＋2I－＋2H＋⇌AsO＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，C2上发生：AsO－2e－＋2OH－===AsO＋H2O，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。]3．D解析：D　解析：根据图示，Cu电极为阴极，Fe电极为阳极，右侧电极为Fe电极，Fe失去电子发生氧化反应生成FeO，结合原子守恒和电荷守恒可得电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，A项正确；左侧为阴极室，H＋的放电能力大于Na＋，Cu电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当Cu电极上生成1 mol气体时，同时产生2 mol OH－，此时中部有2 mol Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷，B项正确；根据B项分析，阴极室生成NaOH，左侧流出的NaOH溶液的浓度大于加入的NaOH溶液的浓度，即b%>a%，根据图示可将左侧流出的NaOH补充到该装置中部，以保证装置连续工作，C项正确；Na2FeO4具有强氧化性，可利用Na2FeO4除去水中的细菌，Na2FeO4的还原产物为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体可吸附固体颗粒，但二者均不能除去水中的Ca2＋，D项错误。4．A解析：A　解析：由电子流向可知石墨电极为正极，光电极为负极；负极上碘离子失电子被氧化，电极反应为2I－－2e－===I2，生成的碘可与硫化氢发生反应；正极AQ得电子被还原生成H2AQ，H2AQ与氧气反应生成AQ和过氧化氢，总反应为H2S＋O2H2O2＋S↓。原电池工作时，阳离子向正极移动，A项错误；由图像可知电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化，B项正确；通过以上分析可知，C、D项正确。5．D6．B7．B解析：　B解析　装置中电子移动的途径：负极→Fe电极，石墨→正极，溶液中通过离子导电，电子不通过溶液，A错误；若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生Cl2，溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液，在阳极，溶液中的Cl－失去电子生成Cl2，所以不可能实现石墨上镀铁，C错误；若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D错误。8．B解析：B【解析】电解AgNO3生成银和氧气和硝酸，电解一段时间后需要加入氧化银才能恢复电解前的浓度，不能只加入水，故错误；电解Na2SO4溶液实际就是电解水，所以电解一段时间后加入适量的水能恢复原来的浓度，故正确；电解CuCl2生成铜和氯气，所以电解一段时间后需要加入氯化铜才能恢复电解前的浓度，故错误；电解KI生成氢气和碘和氢氧化钾，电解一段时间后需要加入碘化氢才能恢复原来的浓度，故错误。故选B。9．C解析：C【解析】两个装置中，①中左边碘离子化合价升高变为单质碘，因此石墨I作负极，②中左边碘酸根离子化合价降低变为单质碘，因此石墨Ⅱ作正极，故A错误；碘元素在装置①中化合价升高，被氧化，在装置②中化合价降低，被还原，故B错误；装置①、②中的反应生成1mol的I2时，导线上通过的电子数物质的量分别为2mol和10mol，导线上通过的电子数之比为1∶5，故C正确；装置①中MnO2的电极反应式应该为MnO2+4H++2e−=Mn2++2H2O，故D错误。综上所述，答案为C。10．A解析：A【解析】电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上先铜离子放电生成铜单质，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气，气体的物质的量为2.24L÷22.4L/mol=0.1mol；每生成0.1mol氧气转移0.4mol电子，每生成0.1mol氢气转移0.2mol电子，每生成1mol铜转移2mol电子，所以根据转移电子守恒得铜的物质的量=(0.4-0.2）/2mol=0.1mol，则铜离子的物质的量浓度为0.1mol÷0.5L=0.2mol/L，根据电荷守恒得钾离子浓度=0.6mol·L−1-0.2mol·L−1×2=0.2mol/L，A正确；转移电子的物质的量=0.1mol×4=0.4mol，错误；根据以上分析知，铜的物质的量为0.1mol，错误；当电解硝酸铜时溶液中生成氢离子，当电解硝酸钾溶液时，实际上是电解水，所以电解后氢离子的物质的量为氧气的4倍，为0.1mol×4=0.4mol，则氢离子浓度为0.8mol/L，错误；答案选A。11．D解析：D【解析】M室中石墨电极与电源正极相连，石墨为阳极，电解质溶液为稀硫酸，电解时阳极上水失电子生成O2和H+，电极反应式为2H2O-4e−=O2↑+4H+，故A正确；N室中石墨电极与电源负极相连，石墨为阴极，电解质溶液为NaOH溶液，电解时阴极上水得电子生成H2和OH−，原料室中的Na+通过c膜进入N室，溶液中NaOH的浓度增大，所以N室：a＜b，故B正确；由题意及离子移动方向规律，原料室中的[B(OH)4]−通过b膜进入产品室，M室H+通过a膜进入产品室，二者发生反应生成H3BO3，离子方程式为：[B(OH)4]−+H+H3BO3+H2O，故C正确；由[B(OH)4]−+H+H3BO3+H2O，理论上每生成1mol产品(H3BO3)，会消耗1mol H+，M室要生成1mol H+，由M室电极反应式2H2O-4e−=O2↑+4H+可得，失去1mol电子，串联电路中根据得失电子守恒，N室必然得到1mol电子，由N室电极反应式2H2O+2e−=H2↑+2OH−可得，N室生成0.5mol H2，即阴极室生成的气体在标准状况的体积是11.2L，故D错误。故选D。12．B解析：B【解析】A．根据总反应：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，可知，Ag的化合价升高，被氧化，为原电池的负极，错误；B．式中5MnO2得电子生成Na2Mn5O10，化合价共降低了2价，所以每生成1mol Na2Mn5O10转移2mol电子，正确；C．在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，错误；D．Ag的化合价升高，被氧化，AgCl是氧化产物，错误。【点睛】考查原电池的工作原理，氧化还原反应中电子的转移、电解质溶液中离子的移动方向等问题。13．A解析：A【解析】锂比铝的金属性强,可知负极的电极反应式为Li-e-Li+,将负极反应式和正极反应式联立,可得电池总反应式为2Li+FeSLi2S+Fe,A项正确,C项错误;Li-Al作为合金,其结构类似金属单质,Li元素的化合价为0价,B项错误;充电时该装置相当于电解池,阴极应为原电池的负极,发生还原反应Li++e-Li,D项错误。二、非选择题 14．　(1)Li＋＋FePO4＋e－===LiFePO4(2)NO2＋NO－e－===N2O5(3)Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O15．　(1)Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　5.6(2)①K1　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　③制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用(3)阴极　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)解析　(1)由题图中H＋的移动方向知，左端的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，应为阴极，接电源负极，右端的电极反应为2HCl－2e－===Cl2＋2H＋，应为阳极，接电源正极，负极产生的Fe2＋进一步被O2氧化生成Fe3＋，则4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；由此可知，每消耗1 mol O2，需转移4 mol电子，则转移1 mol电子时，应消耗 mol O2，标准状况下， mol O2的体积为 mol×22.4 L/mol＝5.6 L。(2)①电解时，阴极产生H2，即电极1产生H2，此时开关连接K1，阴极H2O得电子生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。③连接K1时，电极3反应为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O；当连接K2制O2时，电极3反应为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。由以上电极反应可看出，不同的连接方式，可使电极3循环使用。(3)电解KOH溶液制H2，实质是电解水。生成H2的一极为阴极，反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－或2H＋＋2e－===H2↑。