1、【3年模拟】时间:30分钟分值:40分一、选择题(每小题2分,共20分)1.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.甲、乙装置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+答案B甲装置不是原电池装置,不能将化学能转化为电能。2.关于下列各装置图的叙述中,不正确的是()A.用装置精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液B.装置的总反应是:Cu+2Fe3+ Cu2+2Fe2+C.装置中钢闸门应与外接电源的负极相连D.装置中的铁钉
2、几乎没被腐蚀答案B根据装置中电流的方向可知a为电解池的阳极,则用来精炼铜时,a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液,故A正确;铁比铜活泼,作原电池的负极,发生的总反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,故B错误;装置为外加电流的阴极保护法,钢闸门应与外接电源的负极相连,故C正确;浓硫酸具有吸水性,在干燥的环境中铁钉难以被腐蚀,故D正确。3.“高分八号”高分辨率对地观测系统光学遥感卫星在我国太原成功发射,如图所示为某卫星的能量转化示意图,其中燃料电池以KOH溶液为电解液,下列说法不正确的是()A.整个系统实现了物质零排放及能量间的完全转化B.燃料电池的负极反应式为H2+2OH-2e- 2H2OC.水
3、电解系统中加入Na2SO4可增加溶液导电性D.该系统的总反应式为2H2+O2 2H2O答案A能量间不能完全转化,故A错误;该燃料电池放电时的负极发生氧化反应,在碱性环境下,反应式为H2+2OH-2e- 2H2O,故B正确;Na2SO4在水中电离生成Na+和SO42-,增加溶液导电性,故C正确;放电时氢气与氧气反应生成水,充电时,水分解生成氢气和氧气,故D正确。4.在城市中,地下常埋有纵横交错的管道和输电线路,有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨。当有电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道或铁轨形成回路时,就会引起金属管道、铁轨的腐蚀,原理简化如图所示,则下列有关说法不正确的是()A.原理图可理解为两
4、个串联的电解装置B.溶液中铁丝被腐蚀时,左侧有无色气体产生,附近产生少量白色沉淀,随后变为灰绿色,最终变为红褐色C.地下管道被腐蚀,不易发现,也不便维修,故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)D.溶液中铁丝左侧的电极反应式为Fe-2e- Fe2+答案D由图可知,左侧Fe电极与电源的正极相连为阳极,铁丝左侧为阴极,形成电解池;铁丝右侧为阳极,右侧Fe电极与电源负极相连为阴极,形成电解池,故该装置可看作两个串联的电解装置,A正确。铁丝左侧为阴极,发生还原反应:2H2O+2e- 2OH-+H2,左侧Fe电极生成的Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2白色沉淀,随后被氧化变成灰绿色,最终变为
5、红褐色,B正确,D错误。埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等),可减缓金属管道的腐蚀,C正确。易混易错忽视“电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道或铁轨形成回路”,错误的将这种情形下金属管道、铁轨的腐蚀当作是金属的吸氧腐蚀。5.支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案C本题考查金属的腐蚀和防护。C项,高硅铸铁为惰性辅助
6、阳极,不可能损耗,错误。6.一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是()A.Pd电极b为阴极B.阴极的反应式为:N2+6H+6e- 2NH3C.H+由阳极向阴极迁移D.陶瓷可以隔离N2和H2答案APd电极b上氢气失去电子,该电极为阳极,故A错误;电解池中阴极上发生还原反应,则阴极反应式为N2+6H+6e- 2NH3,故B正确;电解池中,H+由阳极向阴极迁移,故C正确;由图可知,氮气与氢气不直接接触,陶瓷可以隔离N2和H2,故D正确。7.研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间的含盐量差进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2
7、+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- AgClB.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子C.Na+不断向“水”电池的负极移动D.AgCl是还原产物答案BA项,电池的正极得电子,错误;C项,在原电池中,阳离子向正极移动,错误;D项,Ag化合价升高生成AgCl,AgCl是氧化产物,错误。8.电解NO制备NH4NO3的工作原理如图所示,X、Y均为Pt电极,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A。下列说法正确的是()A.物质A为NH3B.X电极为电解池的阳极C.Y电极上发生了还
8、原反应D.Y电极反应式为NO-3e-+4OH- NO3-+2H2O答案A结合题中电解NO制备NH4NO3的装置图可知,阳极反应为NO-3e-+2H2O NO3-+4H+,阴极反应为NO+5e-+6H+ NH4+H2O,由两电极反应可知,总反应方程式为8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3,因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3,则需补充NH3,A项正确;由于X电极上生成NH4+,故X电极为阴极,Y电极为阳极,Y电极发生氧化反应,Y电极的反应式为NO-3e-+2H2O NO3-+4H+,B、C、D项错误。9.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生N
9、aOH,同时得到H2SO4,其原理如下图所示(电极材料为石墨),下列说法不正确的是()A.图中a极要连接电源的负极B.C口流出的物质是硫酸C.SO32-放电的电极反应式为SO32-2e-+H2OSO42-+2H+D.B口附近的碱性减弱答案D根据Na+、SO32-的迁移方向判断电源的阴、阳极。Na+移向阴极区,a极应接电源负极,b极应接电源正极,其电极反应式分别为阳极:SO32-2e-+H2OSO42-+2H+阴极:2H2O+2e-H2+2OH-所以从C口流出的是硫酸,在阴极区,由于H+放电,破坏水的电离平衡,c(H+)减小,c(OH-)增大,生成NaOH,碱性增强,从B口流出的是浓度较大的Na
10、OH溶液。10.假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求,即为理想化。为各装置中的电极编号。下列说法错误的是()A.当K闭合时,装置a发生吸氧腐蚀,在电路中作电源B.当K断开时,装置b锌片溶解,有氢气产生C.当K闭合后,整个电路中电子的流动方向为,D.当K闭合后,装置a、b中溶液的pH均变大答案A当K闭合时,装置b能自发进行氧化还原反应,为原电池,在电路中作电源,装置a为电解池,A项错误;当K断开时,装置b不能构成原电池,锌片因和稀硫酸发生化学腐蚀而溶解,有氢气产生,B项正确;当K闭合后,装置b为原电池,装置a、c、d为电解池,电子从负极流向阴极,再从阳极流向阴极,最后由阳极流
11、向正极,所以整个电路中电子的流动方向为,电子不进入电解质溶液,C项正确;当K闭合后,装置a中阴极上H+放电,阳极上Cl-放电,导致溶液中OH-浓度增大,溶液的pH增大;装置b中正极上H+放电导致溶液中H+浓度减小,溶液的pH增大,D项正确。疑难突破判断四个电化学装置的类别是解题的关键。当K闭合后,由各装置的电极材料及电解质溶液可知,只有装置b能自发进行氧化还原反应,所以装置b为原电池,则装置a、c、d都是电解池。二、非选择题(共20分)11.铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉
12、淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为。(2)向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)“电解”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是。(4)“电解”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为,阴极产生的物质A的化学式为。(5)铝粉在1 000 时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是。答案(12分)(1)Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4CO32-+2H2O-4e-4HCO3-+O2
13、H2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜解析本题考查了以铝土矿为原料制备铝的工艺流程,涉及离子方程式的书写和电化学的相关知识。(1)Al2O3是两性氧化物,能与强碱溶液反应生成AlO2-和H2O。(2)“碱溶”时,NaOH溶液应过量,则在“过滤”所得滤液中一定含有过量的NaOH,当加入NaHCO3溶液时,HCO3-+OH- CO32-+H2O,使c(OH-)减小,故pH减小。(3)电解熔融Al2O3时,阳极反应式为:2O2-4e- O2,O2会与石墨发生化学反应,从而消耗石墨。(4)阳极应是H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的条件下,H
14、+与CO32-反应生成HCO3-,故阳极的电极反应式为:4CO32-+2H2O-4e- 4HCO3-+O2;阴极的电极反应式为:4H2O+4e- 2H2+4OH-,所以物质A为H2。(5)铝粉表面有Al2O3薄膜,阻碍反应的进行,而添加少量NH4Cl固体,NH4Cl分解生成的HCl能与Al2O3反应,破坏Al2O3薄膜,有利于Al和N2反应。12.能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料。.熔融盐燃料电池具有高发电效率,因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作为电解质,向负极充入燃料气CH4,用空气与CO2的混合气作为正极的助燃气,以石墨为电极材料,制得燃料电池。工作过程中,CO
15、32-移向极(填“正”或“负”),已知CH4发生反应的电极反应式为CH4+4CO32-8e- 5CO2+2H2O,则另一极的电极反应式为。.利用上述燃料电池,按图1所示装置进行电解,A、B、C、D均为铂电极,回答下列问题。 (1)甲槽电解的是200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液,理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积,电解前后溶液的体积变化忽略不计)。原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为molL-1,CuSO4的物质的量浓度为molL-1。t2时所得溶液的pH=。(2)乙槽为200 mL CuSO4溶液,乙槽内电解的总离子方程式为。
16、当C极析出0.64 g物质时,乙槽溶液中生成的H2SO4的物质的量为mol。电解后,若使乙槽内的溶液完全复原,可向乙槽中加入(填字母)。A.Cu(OH)2B.CuOC.CuCO3D.Cu2(OH)2CO3若通电一段时间后,向所得的乙槽溶液中加入0.2 mol 的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度,则电解过程中转移的电子数为(设NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案.负O2+2CO2+4e- 2CO32-.(1)0.10.11(2)2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+0.01BC0.8NA解析.燃料电池工作过程中,熔融盐中的阴离子向负极移动,即CO32-移向负极;CH4在负极发生氧化反应生
17、成CO2和H2O,该燃料电池的总反应式为CH4+2O2 CO2+2H2O,结合得失电子守恒、负极反应式和电池总反应式推知,正极反应式为O2+2CO2+4e- 2CO32-。.(1)A、B、C、D均为惰性电极Pt,甲槽电解NaCl和CuSO4的混合液,阳极上离子放电顺序为Cl-、OH-、SO42-,阴极上离子放电顺序为Cu2+、H+、Na+,开始阶段阴极上析出Cu,阳极上产生Cl2,则图中曲线a代表阴极产生气体体积的变化,曲线b代表阳极产生气体体积的变化。阳极上发生的反应依次为2Cl-2e- Cl2、4OH-4e- 2H2O+O2,由曲线b可知,Cl-放电完全时生成标准状况下224 mL Cl2
18、,根据Cl原子守恒可知,溶液中c(NaCl)=0.01mol20.2 L=0.1 molL-1;阴极上发生的反应依次为Cu2+2e- Cu、2H+2e- H2,由曲线b可知Cu2+放电完全时,阳极上产生标准状况下224 mL Cl2和112 mL O2,则电路中转移电子的物质的量为0.01 mol2+0.005 mol4=0.04 mol,据得失电子守恒可知n(Cu2+)=0.04 mol12=0.02 mol,故混合液中c(CuSO4)=0.02mol0.2 L=0.1 molL-1。0t1时间内相当于电解CuCl2溶液,电解反应式为CuCl2 Cu+Cl2,t1t2时间内相当于电解CuSO
19、4溶液,电解CuSO4溶液的离子反应式为2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+,则生成H+的物质的量为0.005 mol4=0.02 mol,则有c(H+)=0.02mol0.2 L=0.1 molL-1,故溶液的pH=1。(2)电解CuSO4溶液时,Cu2+在阴极放电,水电离的OH-在阳极放电,电解的总离子方程式为2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+。C极为阴极,电极反应式为Cu2+2e- Cu,析出0.64 g Cu(即0.01 mol)时,生成H2SO4的物质的量为0.01 mol。电解CuSO4溶液时,阴极析出Cu,阳极上产生O2,故可向电解质溶液中加入CuO、CuCO3等使电解质溶液完全复原。加入0.2 mol Cu(OH)2相当于加入0.2 mol CuO和0.2 mol H2O,则电解过程中转移电子的物质的量为0.2 mol2+0.2 mol2=0.8 mol,即0.8NA个电子。规律总结有关电解池的分析思路
