1、第7讲电化学基础一、小题对点练一、原电池原理及其应用1(2014呼和浩特测试)有关电化学知识的描述正确的是 ()。A理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液C因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe2e=Fe2D由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为Mg2e2OH=Mg(OH)2解析A项，原电池反应是自发进行的氧化还原反应；B项，因为电解质溶液中有Ag，盐桥内不能有Cl，因为二者反应会生成AgCl沉
2、淀；C项，Fe、Cu、浓硝酸组成的原电池，由于铁遇浓硝酸钝化，则Cu为负极，Fe为正极，其负极反应式为Cu2e=Cu2；D项，由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，电池总反应为2Al2H2O2NaOH=2NaAlO23H2，Al作负极，负极反应式为Al3e4OH=AlO2H2O，D错。答案A2(2014稽阳一中测试)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是 ()。A铁是阳极，电极反应为Fe6e4H2O=FeO8HB电解时电子的流动方向为：负极Ni电极溶液Fe电极正极C若隔膜为阴离子交换膜，则OH自右向
3、左移动D电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低(假设电解前后体积变化忽略不计)解析A项，铁是阳极，由于溶液是碱性，不可能生成H，不正确；B项，电解时电子的流动方向为：负极Ni电极，溶液中是离子导电，再是Fe电极正极，不正确；C项，因阳极发生反应Fe6e8OH=FeO4H2O，而消耗OH，故OH通过阴离子交换膜自左向右移动，不正确；D项，电解时阳极消耗OH而使pH降低、阴极区因发生反应6H2O6e=3H26OH，生成OH而pH升高；因为总反应消耗OH，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低，正确。答案D3(2014大纲卷，9)下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展
4、起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是 ()。A放电时正极反应为：NiOOHH2OeNi(OH)2OHB电池的电解液可为KOH溶液C充电时负极反应为：MHOHH2OMeDMH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高解析A项，根据题意可确定该电池的总反应为MHNiOOH=MNi(OH)2，MH中M、H均为0价，MH作负极材料，而NiOOH为正极材料，负极反应式为MHeOH=MH2O，正极反应式为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH，正确；B项，电极材料MH和NiOOH及其反应产物在碱性溶液中均能稳定存在，故电解液可为KOH溶液，正确；C项，根据负极电极反应式
5、可推知充电时阴极的电极反应式为MeH2O=MHOH，错误；D项，MH中氢密度越大，单位体积的电极材料放出电量越多，电池的能量密度越高，正确。答案C二、电解原理及其应用4(2014台州一中模拟)某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是 ()。ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析电子由电源的负极流出，故a是阴极、d是正极，溶液中阳离子移向阴极。答案B5(2014金丽衢联考)关于图中电解池工作时的相关叙述正确的是 ()。AFe电极作阳极，发生氧化反应BCl向石墨电极做定向运动C石墨电极反应：Fe33
6、e=FeD电解池发生总反应：2Cl2Fe3Cl22Fe2解析根据电子的流向确定铁作阳极，发生氧化反应，A选项正确；电解质溶液中带负电的氯离子向阳极(铁电极)定向移动，进而形成闭合回路，B项错误；石墨作阴极，铁离子得到电子发生还原反应转化成亚铁离子，C选项错误；电解池中发生的总反应为2Fe3Fe3Fe2，D选项错误。答案A6将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是 ()。A整个过程中两电极反应2Cl2e=Cl2、2H2e=H2不可能同时发生B电解至c点时，往电解液中加入适量CuCl2固体，即可使电解液恢复至原
7、来的浓度Cab段表示电解过程中H被还原，pH上升D原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为21解析图像分为三段，因此整个电解过程也有三个阶段，第一个阶段相当于电解CuCl2溶液，阳极反应为2Cl2eCl2，阴极反应为Cu22eCu，CuCl2水解呈酸性，随着电解的进行，浓度减小，酸性减弱，pH上升，选项C错。若原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为21，则达b点时CuCl2消耗完，接着只电解水，pH不变，则与图像不符，D错。bc溶液的pH明显下降，说明b点时Cl已耗完，而Cu2过量，相当于电解CuSO4溶液，阳极反应为：2H2O4e4HO2，阴极反应为2Cu24e2Cu，由于有H
8、生成，则溶液的pH减小，又由于有O2生成，故电解至c点时，往电解质溶液中加入CuCl2固体不能使电解质溶液恢复至原来的浓度，B错误，c点时溶液中的电解质为K2SO4与H2SO4，则cd段相当于电解水，阳极反应为2OH2eH2OO2，阴极反应为2H2eH2，故A正确。答案A三、金属腐蚀与防护7(2014雅安一诊)化学与生活、生产有着密切关系，下列叙述中正确的是 ()。A钢铁发生析氢腐蚀时，H得电子释放出H2，钢铁被腐蚀B钢铁发生吸氧腐蚀时，OH失电子释放出O2，钢铁被腐蚀C船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体D外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门解析发生吸氧腐蚀时正极反
9、应式是O22H2O4e=4OH，整个过程是吸收O2而不是释放出O2，B错误。选项C中是牺牲阳极的阴极保护法，金属锌发生氧化反应，C错。选项D中是外加电流的阴极保护法，钢铁闸门应与外加电源的负极相连，D错。答案A8化学在日常生产生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是 ()。A钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O22H2O4e=4OHB钢铁在海水中比在河水中更易腐蚀，主要原因是海水含氧量高于河水C在海轮外壳上镶入锌块，锌作负极，可减缓船体的腐蚀速率D在潮湿的空气中，镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀解析选项A，钢铁发生吸氧腐蚀时，O2在正极获得电子，发生还原反应；选项B，钢铁在海水中比在河水中更易腐蚀，主要
10、原因是海水中电解质的浓度高于河水，钢铁在海水中更易发生电化学腐蚀；选项C，轮船外壳镶入比铁活泼的锌块，形成原电池，锌作负极，可减缓船体的腐蚀速率；选项D，在潮湿的空气中，铁板容易发生电化学腐蚀，镀锌铁板中锌比铁活泼，锌铁构成原电池，铁作正极被保护，不容易被腐蚀；镀锡铁板中铁比锡活泼；铁锡构成原电池，铁作负极易被腐蚀。答案B二、大题冲关练9(2014上海市杨浦区高三上学期学业质量调研)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：_
11、。(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”)。解析(1)电子由负极流向正极，(2)正极：O24e2H2O=4OH，负极：2Fe4e=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，可以对实验现象进行放大，且加入红墨水易于观察。(4)因为加热具支试管，把空气赶出，腐蚀
12、更慢。答案(1)(2)2H2OO24e=4OHFe2e=Fe2(3)abc(4)不行10(2014湖州一中测试)(1)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图1所示，其总反应式为H22NiOOH2Ni(OH)2。图1根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为_。(2)图2是一
13、种新型燃料电池，以CO为燃料，一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质，图3是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。图2 图3回答下列问题：A极为电源_(填“正”或“负”)极，写出A极的电极反应式：_。要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与_极(填“C”或“D”)相连。当消耗标准状况下2.24 L CO时，C电极的质量变化为_。解析(1)上坡或加速时，电动机工作，为原电池，乙电极中NiOOHNi(OH)2，Ni的化合价降低，乙电极为正极，电极反应式为NiOOHeH=Ni(OH)2，周围溶液的pH增大。(2)在燃料电池中可燃性气体作负极，即A为负极，
14、根据所给新型燃料电池的构成原理装置图，结合原电池的工作原理，可直接写出A极的电极反应式：CO2eCO=2CO2。根据电解精炼原理，粗铜应与电源的正极相连，精铜应与电源的负极相连，因B极是正极，所以B极应与D极相连。标准状况下2.24 L CO失去0.2 mol e，根据得失电子守恒，C极上增加Cu的质量为6.4 g。答案(1)增大NiOOHeH=Ni(OH)2(2)负CO2eCO=2CO2D增加6.4 g11(高考题组合)(1)2014四川，11(4)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是_。MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放
15、电时，正极的电极反应式是_。(2)(2014江苏，20，(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如上图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S22e=S(n1)SS2=S写出电解时阴极的电极反应式：_。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_。(3)2014重庆，11，(4)一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。导线中电子移动方向为_。(用A、D表示)生成目标产物的电极反应式为_。该储氢装置的电流效率_(100%，计算结果保留小数点后1位)解析(1
16、)根据Mn的化合价，从2价4价，失电子发生氧化反应，则阳极电极反应式为Mn22H2O2e=MnO24H。碱性锌锰干电池中，MnO2作为正极，发生还原反应，其电极反应式MnO2H2Oe=MnO(OH)OH。(2)电解时，阴极溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H放电生成H2和 OH。由题给反应可知，阳极区生成了S，S可以理解为(n1)SS2，加入稀硫酸生成S单质同时还有H2S气体。(3)由于从 到发生了得电子的还原反应，故D为阴极，E为阳极，A为负极，B为正极，导线中电子移动方向为AD。由知D电极生成目标产物的电极反应式为 6H6e=。由知，E电极反应为2H2O4e=4HO2，则生成2.8 mol O2转移的电子为2.8 mol411.2 mol，电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等，即阴极得到电子也为11.2 mol，阴极上发生的电极反应式为C6H66H6e=C6H12，2H2e=H2，设参加反应的苯的物质的量为x，其转移电子的物质的量为6x，生成的H2为 mol，依题意得100%10%，x1.2。生成目标产物消耗的电子为1.2 mol67.2 mol，电流效率100%64.3%。答案(1)Mn22H2O2e=MnO24HMnO2H2Oe=MnO(OH)OH(2)2H2O2e=H22OHS2H=(n1)SH2S(3)ADC6H66H6e=C6H1264.3%
