1、电化学原理及其运用专题（四）玉山一中高三课题研究组 王苏翔1电池的电极名称不仅与电极材料性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法不正确的是A由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为：Al3e= Al3+B由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，其负极反应式为：Al3e4OH= AlO22H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，其负极反应式为：Cu2e=Cu2+D由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为：Cu2e=Cu2+2中学阶段介绍的应用电解法制备的物质主要有三种：一是铝的工业制备、二是氯碱工业、三是金属钠或镁的制备。下列关于这三个工业生产的描述中正确的是A电解法制镁
2、一般是用熔融态氯化镁进行电解，但也可用其相应的盐，如熔融态的碳酸镁B电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性C在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生D氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，在电解时它们的阴极都是Cl失电子3铅蓄电池的工作原理为PbPbO24H+2 SO4 2=2PbSO42H2O。如下图所示，A 为PbO2电极，B为Pb电极，E、F均为PbSO4电极。先闭合S1足够长时间后断开S1。则下列有关说法中不正确的是下A1 mol Pb和1 mol PbO2具有的总能量大于2 mol PbSO4具有的总能量B若将两U形管中
3、的溶液混合，混合液的质量分数仍为30%C两U形管均可单独作为原电池使用，正极分别为A和FD若再单独闭合S2，电极A、B的质量会逐渐增加，电极E、F的质量会逐渐减小4同学按如图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当S闭合时，在交换膜处SO从右向左移动。下列说法错误的是A电解一段时间后，向装置通入适量的HCl气体可以恢复原来的浓度B反应初期，Y电极周围出现白色沉淀 CB电极质量增加DX电极产生气泡，且生成1 mol气体的同时，有1 mol A参与反应5某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2+O2=2H2O，下列有
4、关说法正确的是A电子通过外电路从b极流向a极Bb极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e=4OHC每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2DH+由a极通过固体酸电解质传递到b极6科学家开发出了下图所示新构造的大容量锂空气电池。则下列说法不正确的是A放电时的正极反应为O22H2O4e=4OHB充电时正极附近pH降低C若用该电池作电源电解硫酸镁溶液，当电路中有0.02 mol e转移时，阴极增重0.24 gD在该电池中，放电反应生成的不是固体的Li2O，而是容易溶解在水性电解液中的LiOH。因此，氧化锂在空气电极堆积后，不会导致工作停止7一种充电电池放电时的电极反应为： H2+2OH2e=2H
5、2O； NiO(OH)+H2O+e=Ni(OH)2+OH当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是A. H2O的还原 B. NiO(OH)的还原C. H2的氧化 D. Ni(OH) 2的氧化8将质量相等的Ag片和铂片插入硝酸银溶液(足量)中，银片与电源正极相连，铂片与电源负极相连。以电流1 A通电10 min，然后反接电源，以电流2 A继续通电10 min。下图为表示银电极的质量、铂电极的质量、电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图，正确的是9用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl、Br、Na+、Mg2+)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。则下列说法中正确的是A电池工作时，正极反应
6、式为：O22H2O4e=4OHB电解时，a电极周围首先放电的是Br而不是Cl，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者C电解时，电子流动路径是：负极外电路阴极溶液阳极正极D忽略能量损耗，当电池中消耗0.02 g H2时，b极周围会产生0.04 g H210有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成燃料电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是A.每消耗1molCH4可以向外电路转移4mol电子B.负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4+10OH=CO32+7H2O+8eC.负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e=4OHD.电池放电后，溶
7、液pH不断升高11以ZnCl2和KCl为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无关C.电镀时保持电流恒定，升高温度不会改变电解反应速率D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用12如下图所示，a、b是多孔石墨电极，某同学按图示装置进行如下实验：断开K2，闭合K1一段时间（上为K2，下为K1），观察到两只玻璃管内部有气泡将电极包围，此时断开K1，闭合K2，观察到电流计A的指针有偏转，则下列说法不正确的是 A.断开K2，闭合K1时，a极上的电极反应式为：4OH4e=O2+2H2O B
8、.断开K2，闭合K1一段时间，溶液的pH要变大C.断开K1，闭合K2时，b极上的电极反应为：2H+2e=H2D.断开K1，闭合K2时, OH向b移动13氢氧燃料电池以氢气为还原剂，氧气作氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。以下几种说法：负极反应为：O2+2H2O+4e=2OH；负极反应为：H2+4OH4e=4H2O；电池工作时正极区碱性增强，负极区碱性减弱；电池工作时溶液中阴离子移向正极。正确的组合是A. B. C. D.14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：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5
9、O102AgCl，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：AgCle=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15按下图装置进行实验，下列描述正确的是（N装置中两个电极均为石墨棒）A. C1上发生还原反应B. M 装置中SO42移向Cu电极C. 工作一段时间后装置M 中溶液PH变小，装置N中溶液PH变大D. Cu电极与C2电极上的电极反应相同16甲醇燃料电池（DMFC）可用于笔记本电脑、汽车等，它一极通入甲醇；电解质是质子交换膜，它能传导氢离子。电池工作时，甲醇被氧化为二氧化碳和水，氧
10、气在电极上的反应是：O2+4H+4e=2H2O。下列叙述中，不正确的是A. 电池的总反应是：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O B. 负极的反应为：CH3OH+H2O - 6e=CO2+6H+C正极的反应为：O2+4H+4e=2H2O D电池工作时，H+由正极移向负极17一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率而倍受重视。现有Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2的混合气体，制作650时工作的燃料电池，其电池总反应是2CO+O2=2CO2。则下列说法中正确的是 A. 通CO的一极是电池的正极KAB食盐水XFeB. 负极电极反应是：O2+2CO2
11、+4e=2CO32C. 熔融盐中CO32的物质的量在工作时保持不变 D. 电池工作时，CO32向正极移动18模拟铁的电化学防护的实验装置如右图所示，下列说法不正确的是A. 若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B. 若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀C. 若X为锌棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为 2H+2e=H2D. 若X为碳棒，开关K置于A处时，铁电极上发生的反应为2H+2e=H219空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充放电池。下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是A. 当有0.1
12、mol电子转移时，a极产生1.12L O2（标准状况下） B. b极上发生的电极反应是：4H2O + 4e= 2H2+ 4OH C. d极上发生的电极反应是：O2 + 4H+ + 4e = 2H2O D. c极上进行还原反应，B中的H+可以通过隔膜进入A20某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是Aa和b用导线连接时，正极发生的反应：Cu2+ +2e =CuBa和b不连接时，铁片质量会增加，原因是发生：Cu2+ + Fe = Cu + Fe2+ C无论a和b是否连接，铁片均被腐蚀，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接电源正、负极，Cu电极发生的反应：4OH_ 4e = 2H
13、2O + O2 21铝合金以质轻、稳定性好等优点广泛应用于航空航天事业。在铝合金表面能形成一层较厚的氧化膜，这是其在空气中稳定存在的关键。其反应原理是以铝件与另一种材料为电极，以某种溶液作电解质溶液进行电解，通电后在铝件与电解质溶液的接触面上逐渐形成一层氢氧化铝薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔中通过并产生热量使氢氧化铝分解，从而使铝件表面形成一层较厚的氧化膜。某校课外兴趣小组的同学根据上述原理，以铝件和铁棒为电极，以一定浓度的碳酸氢钠溶液为电解质溶液进行实验，实验装置如下图所示：(1)铝件放在_(填“X”或“Y”)极。(2)铝件表面形成氢氧化铝的电极反应式是_。(3)电解过程中，必须
14、使电解质溶液的pH保持相对稳定(不能太大也不能太小)的原因是_ 。(4)用碳酸氢钠溶液作电解质溶液，而不用碳酸钠溶液作电解质溶液，其理由是_ 。22下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答下列问题：电源的N端为 极；电极b上发生的电极反应为 ；列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体 积： ；电极c的质量变化是 g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液
15、 ；乙溶液 ；丙溶液 。（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解 进行（“能”或“不能”），理由是： 。23氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示：（1）溶液A的溶质是 ；（2）电解饱和食盐水的离子方程式是： ；（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在23，用化学平衡 移动原理解释盐酸的作用 ；（4）电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42c(SO42)c(Ca2+)。来自流程如下（淡盐水和溶液A来电解池）：盐泥a除泥沙外，还含有的物质是 。过程中将NH4+转化为N2的离子方程式是 。BaSO4的溶解度比BaCO3的小，过程中除去的离子有 。经过程处理，
16、要求盐水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5mg L-1,若盐水b中NaClO的含量是7.45 mg L L-1，则处理10m3 盐水b ，至多添加10% Na2SO3溶液 kg（溶液体积变化忽略不计）。24常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4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右图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），根据下图中信息回答下列问题。（1）原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度分别 为 、 。（2）t2时所得溶液的pH= 。25最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、电解阳极发
17、生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应为：2CH3CHO + H2O = CH3CH2OH + CH3COOH实验室中，以一定浓度的乙醛Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如右图所示。（1）若以甲烷燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入 （填化学式）气体。（2）电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体。 电极反应如下： 阳极： 4OH4e = O2+ 2H2O ；阴极： ； CH3CHO + 2e + 2H2O = CH3CH2OH + 2OH （3）电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量 （填“增大”、“减小”或“不变”）。（4）电解过程中，某时刻
18、测定了阳极区溶液中各组分的物质的量，其中Na2SO4与CH3COOH的物质的量相同。则下列关于阳极区溶液中各微粒浓度关系的说法正确的是 （填字母序号）。a. c(Na+)不一定是c(SO42-)的2倍 b. c(Na+) = 2c(CH3COOH) + 2c(CH3COO-)c. c(Na+) + c(H+) =c(SO42-) + c(CH3COO-) + c(OH-) d. c(Na+) c(CH3COOH) c(CH3COO-) c(OH-) （5）已知：乙醛、乙醇的沸点分别为20.8、78.4。从电解后阴极区的溶液中分离出乙醇粗品的方法是 。（6）在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可
19、达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛的含量为3000 mg/L的废水，可得到乙醇 kg（计算结果保留小数点后1位）。26锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4和碳粉涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：（1）第步反应可能产生气体的化学式是 ；第步反应得到的沉淀X的化学式为 ；第步反应的化学方程式是： 。（2）第步反应有锂离子（Li+）生成，其反应的离子方程式是 。（3）四步实验都包含过滤，实验室中过滤实验要使用的玻璃仪器包括 。（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为181 g，第步反应中加入20
20、0 mL 30 molL-1的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应和完全转化为Li2CO3，则至少有 g Na2CO3参加了反应。27硫酸铅广泛应用于制造蓄电池、白色颜料等。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产硫酸铅的流程如下：浸出铅浮渣15%硝酸浸出渣母液浸出液复分解滤渣40%硫酸洗涤PbSO4已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb，还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质。25时，Ksp(CaSO4)4.910-5，Ksp(PbSO4)1.610-8。（1）已知步骤有NO产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb2+。分别写出PbO、Pb参加反应的化学方程式_、_。（2）步骤需控制硝酸的用量并
21、使Pb稍有剩余，目的是_。（3）母液可循环利用于步骤，其溶质主要是_（填一种物质化学式），若母液中残留的SO42过多，循环利用时可能出现的问题是_。（4）产品PbSO4还需用Pb(NO3)2溶液多次洗涤，目的是除去_。（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb，充电时阴极的电极反应式为_ 。28以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。（1）除去粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO4 2离子，加入下列沉淀剂的顺序是（填序号） 。aNa2CO3 bNaOH cBaCl2 （2）将滤液的pH调至酸性除去的离子是 。（3）电解氯化钠稀溶液可制备“84
22、消毒液”，通电时氯气被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，写出相应的化学方程式：_ 。（4）若向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰，则可获得一种可以循环使用的物质，其化学式是 。（5）某探究活动小组将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）。请回答下列有关问题：乙装置中的试剂是 ；丁装置中稀硫酸的作用是 ；实验结束后，分离出NaHCO3 晶体的操作是 （填分离操作的名称）。（6）纯碱在生产生活中有广泛的应用。 纯碱可用于除灶台油污。其原因是（结合离子方程式表述） 。 工业上，可以用纯碱代替烧碱生产某些化工产品。如用饱和纯
23、碱溶液与Cl2反应制取有效成分为NaClO的消毒液，其反应的离子方程式是 （已知碳酸的酸性强于次氯酸）。29E和M均为生活中常见的金属元素。现有如下反应关系：（1）反应的反应类型是_（填序号）。a.氧化还原反应 b.复分解反应 c.置换反应（2）Y的溶液可使KSCN溶液显红色。反应的离子方程式是_ 。（3）K2EO4为高效绿色净水剂，可通过反应制得。反应的化学方程式是：_ 。（4）用K2EO4和Zn作原料的电池是一种新型可充电电池，该电池长时间保持稳定的放电电压。其总反应可写成：3Zn2K2EO48H2O3Zn(OH)22E(OH)34KOH，则充电时的阳极反应是 。放电时消耗32.5 g Z
24、n时转移 mol电子。30已知下列反应（反应所需的其他条件和各物质的化学计量数均已略去）：A+B M+D+E； EM=A+F+B 请回答下列问题：（1）若A是一种钠盐，该反应是化学工业上制取单质E和化合物M的重要方法。该化学工业称为 （选填字母编号）。a.硫酸工业 b.氯碱工业 c.合成氨工业 d.侯氏制碱工业）写出上述反应的离子方程式_ 。（2）若A是一种含氧酸盐，该反应中电极上会析出红色固体。则其电解反应方程式是： 。上述两种不同反应中的产物E（1）题和产物F（2）题有一种共同的用途是_ ；二者反应的离子方程式为_ 。（3）现有有一种新型的高能电池钠硫电池（熔融的钠、硫为两极，以Na+导电
25、的Al2O3陶瓷作固体电解质），反应式为：2NaxS Na2Sx，上述电解都是用该电池作电源（如右图）该电池的正极反应为： 。1、 C 2、 B 3、 A 4、 B 5、 D 6、 C 7、 D 8、 C 9、 B 10、 B 11、 D 12、 C 13、 C 14、 B 15、 D 16、 D 17、 C 18、 C 19、 D 20、 D21、(1)X (2)Al3e3HCO=Al(OH)33CO2或Al3e-=Al3，Al33HCO=Al(OH)33CO2(3)氧化铝和氢氧化铝都是两性化合物，如果溶液的酸性或碱性过强，都会使所形成的氧化铝薄膜溶解(4)碳酸氢钠的作用之一是中和阴极区溶液
26、中过量的OH：HCOOH-=COH2O，有利于控制溶液的酸碱性，另外，碳酸氢钠的水解程度小于碳酸钠的水解程度，碱性也比碳酸钠溶液的弱22、（1）正极 4OH-4e=2H2O + O2。2.8L 16g 甲增大，因为相当于电解水；乙减小，OH放电， H增多。丙不变，相当于电解水。（2）可以 因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应23、（1）NaOH（2）2Cl-2H2O2OH-H2Cl2（3）氯气与水反应：Cl2H2OHClHClO，增大HCl的浓度可使平衡逆向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的溢出。（4）Mg(OH)2 2NH43Cl28OH=8H2O6ClN
27、2 SO42、Ca2 1.7624、（1）c(NaCl)=0.1molL1 c（CuSO4）=0.1molL1 （2）125、（1）CH4（2）CH3CHO -2e- + H2O = CH3COOH + 2H+ 4H+ + 4e- = 2H2或4H2O + 4e- = 2H2+ 4OH- （写成“2H+ + 2e- = H2”不扣分）（3）不变（3）abd （5）蒸馏 （6）1.926、（1）H2 ；Al（OH）3 ；Na2CO3+MnSO4= Na2SO4 +Li2CO3（2）4 LiMn2O4 + 4H+ + O2 = 8MnO2 + 4Li+ + 2H2O （3）漏斗、烧杯、玻璃棒 （4
28、）6427、（1）PbO2HNO3Pb(NO3)2H2O 3Pb8HNO33Pb(NO3)22NO4H2O （2）防止Ag被溶解进入溶液（或使Ag留在浸出渣中）（3）HNO3 浸出时部分铅离子生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率（4）CaSO4杂质 （5）PbSO42e-PbSO42-28、（1）c a b 或者 c b a或者b c a （2）CO32-和OH （3）NaCl+H2O NaClO+H2 （4）NH3 （5）（1分）饱和碳酸氢钠溶液； （1分）吸收未反应的NH3（答“防止倒吸”或“吸收CO2”不给分）；（1分）过滤 （6）（2分）CO32-水解显碱性CO32-+ H2O HCO3+ OH，油污在碱性条件下水解，达到去污目的。 （2分）2 CO32-+ Cl2 + H2O Cl + ClO + 2 HCO329、（1）a c （2）2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O （3）10KOH + 3Cl2 + 2Fe(OH)3 = 2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O（4）Fe(OH)33e-5OH-FeO42-4H2O 1 30、（1）氯碱工业 Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O（2）2CuSO4+2H2O2Cu+O2+H2SO4 漂白 Cl2+SO2+2H2O=4H+2Cl-+SO42-（3）xS+2e-=Sx2-