1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。核心素养测评 二十二电化学的有关计算一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)1.以铅蓄电池为电源,石墨为电极电解CuSO4溶液,装置如图。若一段时间后Y电极上有6.4 g 红色物质析出,停止电解。下列说法正确的是()A.a为铅蓄电池的负极B.电解过程中S向右侧移动C.电解结束时,左侧溶液质量增重8 gD.铅蓄电池工作时,正极电极反应式为PbSO4+2e-Pb+S【解析】选C。Y极有Cu析出,发生还原反应,Y极为阴极,故b为负极,a为正极,A错误;电解过程中阴离子向
2、阳极移动,B错误;阴极反应式为Cu2+2e-Cu,阳极反应式为4OH-4e-O2+2H2O,当有6.4 g Cu析出时,转移0.2 mol e-,左侧生成1.6 g O2,同时有0.1 mol (9.6 g) S进入左侧,则左侧质量净增加9.6 g-1.6 g=8 g,C正确;铅蓄电池的负极是Pb,正极是PbO2,正极反应式为PbO2+2e-+4H+SPbSO4+2H2O,D错误。2.(2020泉州模拟)如图所示,下列叙述正确的是()A.Y为阴极,发生还原反应B.X为正极,发生氧化反应C.Y与滤纸接触处有氧气生成D.X与滤纸接触处变红【解析】选A。从题图中可以看出,左边的装置为原电池而右边的装
3、置为电解池。根据原电池原理,较活泼的一极作原电池的负极,所以Zn为负极,Cu为正极。再根据电解原理,Y与Zn片相连为阴极,X与Cu片相连为阳极,Y极的电极反应式为2H+2e-H2(还原反应);X极的电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2(氧化反应)。Y极上H+放电,同时产生了OH-,呈碱性,使酚酞溶液呈红色。3.微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。下列说法正确的是()A.好氧微生物反应器中反应为N+2O2N+2H+H2OB.B极电势比A极电势低C.A极的电极反应式为CH3COO-+8e-+2H2O2CO2+7H+D.当电路中通过
4、1 mol电子时,理论上总共生成2.24 L N2【解析】选A。A项,N在好氧微生物反应器中转化为N,结合电子守恒、电荷守恒可知,离子反应方程式为N+2O2N+2H+H2O,故正确;B项,微生物燃料电池中氢离子移向B电极,说明A为原电池的负极,B为正极,所以B极电势比A极电势高,故错误;C项,CH3COO-在原电池负极失电子,发生氧化反应生成CO2气体,则A极的电极反应式为CH3COO-8e-+2H2O2CO2+7H+,故错误;D项,N在正极得到电子生成氮气,电极反应式为2N+12H+10e-N2+6H2O,电路中通过1 mol电子时,标准状况下,理论上总共生成0.1 mol即2.24 L N
5、2,但未说明气体的存在条件,所以无法确定N2体积,故错误。4.(2020梅州模拟)现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 molL-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图,下列说法正确的是()A.电解开始时阴极有H2放出B.电解开始时阳极上发生:Cu2+2e-CuC.当电路中通过电子的量超过0.1 mol时,阴极放电的离子发生了变化D.整个电解过程中,S不参与电极反应【解析】选D。依据放电顺序阴极先放电的是Cu2+,故阴极开始析出的是Cu,阳极先放电的是Cl-,故阳极开始产生的是Cl2,A、B错;由阴极反应Cu2+2e-Cu,n(Cu2+)=0.1 mol,当电路中通过电子的量达到0.2 m
6、ol时,Cu2+消耗完毕,阴极放电离子变为H+,C错;阳极先是Cl-放电,当Cl-消耗完毕。此时H2O电离产生的OH-开始在阳极放电,S不参与电极反应。二、非选择题(本题包括2小题,共26分)5.(12分)(2020延安模拟)如图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答下列问题:(1)B极是电源的_,一段时间后,甲中溶液颜色_,丁中X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明_,在电场作用下向Y极移动。 (2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一
7、种单质生成时,对应单质的物质的量之比为_。(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应是_(填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是_溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL),丙中镀件上析出银的质量为_,甲中溶液的pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为_。【解析】(1)由装置图知,直流电源与各电解池串联;由“F极附近呈红色”知,F极为阴极,则E极为阳极、D极为阴极、C极为阳极、G极为阳极、H极为阴极、X极为阳极、Y极为阴极、A极为正极、B极为负极。甲装置是用惰性电极电解CuSO4溶液,由于Cu2+放电,导致c(
8、Cu2+)降低,溶液颜色逐渐变浅;丁装置是胶体的电泳实验,由于X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,说明氢氧化铁胶粒带正电荷。(2)当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,C、D、E、F电极的产物分别为O2、Cu、Cl2、H2,根据各电极转移电子数相同,则对应单质的物质的量之比为1222。(3)给铜件镀银,根据电镀原理,镀件即铜件作阴极,银作阳极,电镀液是可溶性银盐。当乙中溶液的pH是13时,则乙中n(OH-)=0.1 molL-10.5 L=0.05 mol,即各电极转移电子0.05 mol,所以丙中析出银0.05 mol为5.4 g;甲装置中由于电解产生H+,导致
9、溶液的酸性增强,pH变小。(4)若将C电极换为铁,则铁作阳极发生反应:Fe-2e-Fe2+,D极发生:Cu2+2e-Cu,则总反应的离子方程式为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。答案:(1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶粒带正电荷(2)1222(3)镀件AgNO3(合理即可)5.4 g变小(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+6.(14分)下图是一个化学过程的示意图。(1)图中甲池是_装置(填“电解池”或“原电池”),其中OH-移向_极(填“CH3OH”或“O2”)。(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式: _。(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液,附近变红的电极为_极(填“A”或“B”),并写出此
10、电极的反应式:_。(4)乙池中总反应的离子方程式:_。(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时,乙池的pH是_(若此时乙池中溶液的体积为500 mL);此时丙池某电极析出1.60 g某金属,则丙中的某盐溶液可能是_(填序号)。A.MgSO4B.CuSO4C.NaClD.AgNO3【解析】(3)碳电极(A极)与原电池装置中通入O2的电极相连,则作阳极,电极反应式为4OH-4e-O2+2H2O;银电极(B极)与原电池装置中通入甲醇的电极相连,则作阴极,电极反应式为Ag+e-Ag,电解过程的总反应式为4Ag+2H2O4Ag+O2+4H+,因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液,附近变红
11、的电极为A电极。(5)当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时,即析出Ag的物质的量为0.05 mol,则生成H+的物质的量为0.05 mol,由此可得溶液的pH=1。根据放电规律,本题首先排除选项A和选项C。当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时,此时转移的电子数为0.05 mol,当丙池中电极上析出1.60 g金属铜时,正好转移0.05 mol电子,因此选项B正确。当丙装置中为AgNO3溶液,且AgNO3溶液足量时,可知析出金属的质量也应为5.40 g,若AgNO3溶液不足时,析出金属的质量必小于5.40 g,故选项D也有可能。答案:(1)原电池CH3OH(2)CH3OH-6
12、e-+8OH-C+6H2O(3)A4OH-4e-O2+2H2O(4)4Ag+2H2O4Ag+O2+4H+(5)1BD一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分)1.如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能,并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜,下列说法中正确的是()A.乙装置中溶液颜色会变浅B.铁电极应与Y相连接C.M电极反应式:H2NCONH2+H2O-6e-CO2+N2+6H+D.当N电极消耗0.25 mol 气体时,铜电极质量减少16 g【解析】选C。乙装置为电镀装置,电镀液的浓度不变,因此溶液颜色不变,A项错误;电镀时,待镀
13、金属作阴极,与电源负极相连,而N电极上O2转化为H2O发生还原反应,N电极为正极,B项错误;M电极为负极,发生氧化反应:H2NCONH2+H2O-6e-CO2+N2+6H+,C项正确;根据N电极反应式:O2+4H+4e-2H2O,铜电极反应式:Cu-2e-Cu2+,由各电极上转移电子数相等,可得关系式:O22Cu,则N电极消耗0.25 mol O2时,铜电极质量减少0.25 mol 264 gmol-1=32 g,D项错误。2.近年来,我国在航空航天事业上取得了令人瞩目的成就,科学家在能量的转化、航天器的零排放方面做出了很大的努力,其中为了达到零排放的要求,循环利用人体呼出的CO2并提供O2,
14、设计了一种装置(如图)实现了能量的转化,总反应方程式为2CO22CO+O2。关于该装置下列说法正确的是()A.装置中离子交换膜为阳离子交换膜B.反应完毕,电解质溶液碱性减弱C.N型半导体为阳极,P型半导体为阴极D.CO2参与X电极的反应方程式:CO2+2e-+H2OCO+2OH-【解析】选D。左半部分为原电池,右半部分为电解池;根据原电池中正电荷的移动方向可知,N型半导体为负极,P型半导体为正极,C错误;则X电极为阴极,发生还原反应,CO2+2e-+H2OCO+2OH-,D正确;图中OH-在X电极处产生,但是Y电极附近也存在OH-,说明OH-能够通过离子交换膜,即该膜为阴离子交换膜,A错误;根
15、据总反应2CO22CO+O2可知反应前后电解质溶液酸、碱性不变,B错误。3.硼酸(H3BO3) 为一元弱酸,H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示( 阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法错误的是()A.a与电源的正极相连接B.阳极的电极反应式为:2H2O-4e-O2+4H+C.B(OH)4-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室D.当电路中通过3 mol 电子时,可得到1 mol H3BO3【解析】选D。A.与a极相连的石墨所处的区域为阳极室,则a与电源的正极相连接,正确;B.阳极上发生氧化反应,溶液中水失去电子生成氧气,电极反应式为:2H2O-4e-O2+
16、4H+,正确;C.在电解池中,阴离子向阳极运动,阳离子向阴极运动,因此B(OH)4-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室,正确;D.阳极电极反应式为:2H2O-4e-O2+4H+,阴极上发生还原反应,溶液中的水得到电子生成氢气,2H2O+2e-H2+ 2OH-,B(OH)4-穿过阴膜进入产品室,与氢离子反应生成H3BO3,B(OH)4-+H+H3BO3+H2O,当电路中通过3 mol电子时,生成3 mol氢离子,可得到3 mol H3BO3,错误。二、非选择题(本题包括2小题,共32分)4.(16分)(2020山东师大附中模拟)氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。如图是某氯
17、碱工业生产原理示意图:(1)A装置所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时,为除去食盐水中的Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为_、_。(2)写出装置A在通电条件下反应的化学方程式:_。(3)氯碱工业是高耗能产业,按上图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上,且相关物料的传输与转化关系如上图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。图中Y是_(填化学式);X与稀NaOH溶液反应的离子方程式是。分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小:_。若用B装置作为A装置的辅助电源,每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2 L时,则B装置可向A装置提供的电量约为_(一个e-的
18、电量为1.6010-19 C;计算结果精确到0.01)。【解析】(1)除去杂质不能引入新的杂质,即除去Mg2+用NaOH溶液,除去Ca2+用Na2CO3溶液。(3)装置A的右端产生NaOH溶液,说明右端电极是阴极,发生2H2O+2e-H2+2OH-,因此Y是氢气,装置A的左端是阳极,发生2Cl-2e-Cl2,X为Cl2,和NaOH溶液反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。装置B中通氧气的一极为正极,环境是NaOH溶液,因此正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,产生NaOH,因此b%a%。 两者装置通过的电量相等,即转移的电量是46.0210231.610-19 C1
19、.93105 C。 答案:(1)NaOH溶液Na2CO3溶液(2)2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2(3)H22OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2Ob%a%1.93105 C5.(16分)(2019保定模拟)利用电化学原理,将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池,模拟工业电解法来处理含Cr2废水,如下图所示;电解过程中溶液发生反应:Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O(1)甲池工作时,NO2转变成绿色硝化剂Y,Y是N2O5,可循环使用。则石墨是电池的_极;石墨附近发生的电极反应式为_。 (2)工作时,甲池内的N向_(填“石墨”或“石墨”)极移动;在相同条件下,消
20、耗的O2和NO2的体积比为_。 (3)乙池中Fe()棒上发生的电极反应为_。 (4)若溶液中减少了0.01 mol Cr2,则电路中至少转移了_mol 电子。 【解析】(1)石墨电极通入氧气,氧气发生还原反应,所以石墨是电池的正极;石墨电极NO2被氧化为N2O5,电极反应式为NO2+N-e-N2O5;(2)电池工作时,阴离子移向负极,所以甲池内的N向石墨极移动;电池总反应为4NO2+O22N2O5,所以消耗的O2和NO2的体积比为14。(3)乙池中Fe()棒与电池正极相连,Fe()棒是电解池阳极,所以Fe()棒失电子发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+;(4)根据Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,铬元素化合价由+6降低为+3;溶液中减少了0.01 mol Cr2,Fe()棒需要生成0.06 mol Fe2+,所以电路中至少转移了0.12 mol 电子。答案:(1)正NO2+N-e-N2O5(2)石墨14(3)Fe-2e-Fe2+(4)0.12关闭Word文档返回原板块
