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。专题检测卷(八)电化学原理及应用(45分钟100分)一、选择题(本题包括6小题,每小题7分,共42分)1.(2012四川高考)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应:CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是()A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动B.若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48 L氧气C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2OD.正极上发生的反应为O2+4e-+2
2、H2O4OH-2.(2013自贡期末)一种光化学电池的结构如图,当光照在表面涂有氯化银的银片上时,AgCl(s)Ag(s)+Cl(AgCl),接着Cl(AgCl)+e-Cl-(aq),若将光源移除,电池会立即回复至初始状态。下列说法正确的是()A.光照时,电流由Y流向XB.光照时,Pt电极发生的反应为2Cl-+2e-Cl2C.光照时,Cl-向Ag电极移动D.光照时,电池总反应为AgCl(s)+Cu+(aq)Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-3.某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生;一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确
3、的是()A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为2H+2Cl-Cl2+H2B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应式为Cl2+2e-2Cl-D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极4.(2013新课标全国卷)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()A.电池反应中有NaCl生成B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C.正极反应为:NiCl2+2e-Ni+2Cl-D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动5.(2013遂宁调研)用选项中的电极、溶液和
4、如图所示装置可组成原电池。下列现象或结论叙述正确的是()选项电极a电极bA溶液B溶液现象或结论ACuZnCuSO4ZnSO4一段时间后,a增加的质量与b减少的质量相等BCuZn稀硫酸ZnSO4溶液中阳离子经过盐桥向b极移动CCCFeCl3KI,淀粉混合液b极附近溶液变蓝DFeCNaClFeCl3外电路电子转移方向:ba6.某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K闭合时,在交换膜处S从右向左移动。下列分析正确的是()A.溶液中(A2+)浓度减小B.B的电极反应:B-2e-B2+C.y电极上有H2产生,发生还原反应D.反应初期,x电极周围出现白色胶状沉淀,不
5、久沉淀溶解二、非选择题(本题包括4小题,共58分)7.(13分)某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。(1)X极与电源的(填“正”或“负”)极相连,氢气从(填“A”“B”“C”或“D”)口导出。(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为(填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜,N为_交换膜。(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的反应式为_。(4)若在标准状况下,制得11.2 L氢气,则生成硫酸的质量是,转移的电子数为。8.(13分)(2013广安二诊)某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行探究,请回答以下问题:
6、(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)(1)在甲装置中,当电流计中指针发生偏转时,盐桥中的K+移向烧杯(填“A”或“B”),装置中电子的移动路径和方向为_。该小组同学提出设想:如果将实验中的盐桥换为导线(铜制),电流计是否也发生偏转呢?带着疑问,该小组利用乙装置进行了实验,发现电流计指针同样发生偏转。回答下列问题:(2)对于实验中产生电流的原因,起初认为该装置仍然为原电池,但老师提醒注意使用的是铜导线,经深入探讨后认为烧杯A实际为原电池,在此问题上,该小组成员的意见发生了很大分歧;一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性,此时原电池实际是由Zn、Cu做电极,H2SO4溶液作为电解质溶液而构
7、成的原电池。如果这个观点正确,写出烧杯B中铜片上发生反应的电极反应式_。另一部分同学认为是溶液酸性较弱,由于溶解在溶液中的氧气的作用,使得Zn、Cu之间形成原电池。如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为_。(3)若第(2)小题中观点正确,则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。其具体装置为以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,请写出该电池工作时总反应的化学方程式_。9.(14分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。回答下列问题:(1)甲烷燃
8、料电池正极、负极的电极反应分别为、。(2)闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中b电极上得到的是,电解氯化钠溶液的总反应方程式为;(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为(法拉第常数F=9.65104Cmol-1,列式计算),最多能产生的氯气体积为L(标准状况)。10.(18分)(2013遂宁质检)(1)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2-。电池工作时正极反应式为_
9、。若以该电池为电源,用石墨做电极电解100 mL含有如下离子的溶液。离子Cu2+H+Cl-c/molL-11441电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),阳极上收集到氧气的物质的量为_mol。(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程:写出阳极电极反应式_;除去甲醇的离子反应为6Co3+CH3OH+H2OCO2+6Co2+6H+,该过程中被氧化的元素是,当产生标准状况下2.24 L
10、CO2时,共转移电子_mol。答案解析1.【解析】选C。正极反应为O2+4H+4e-2H2O,负极反应生成氢离子,正极上消耗氢离子,因此氢离子应该向正极移动;由正极反应式中的比例关系可知,每转移0.4 mol电子,反应掉氧气0.1 mol即2.24 L;将电池的正负极反应方程式相加即可得C项。2.【解析】选D。由题意,光照时,氯原子在Ag极得到电子形成Cl-,Cl-由Ag极向Pt极迁移,电子来源于Pt极上的Cu+失去的电子,经导线流入Ag极,光照时电流的方向与电子的流向相反,综上分析,A、B、C错误,只有D项正确。3.【解析】选D。断开K2,闭合K1时,装置为电解池,两极均有气泡产生,则反应为
11、2Cl-+2H2OH2+2OH-+Cl2,石墨为阳极,铜为阴极,因此石墨电极处产生Cl2,在铜电极处产生H2,附近产生OH-,溶液变红,故A、B两项均错误;断开K1、闭合K2时,为原电池反应,铜电极反应为H2-2e-+2OH-2H2O,为负极,而石墨电极反应为Cl2+2e-2Cl-,为正极,故C项错误,D项正确。4.【解析】选B。金属钠失电子变为钠离子,NiCl2中的Ni2+被还原,剩余Cl-,故有氯化钠生成,A项正确;电池的总反应应该是金属钠还原Ni2+,B项错误;正极反应为Ni2+得电子生成金属镍,C项正确;钠离子导体可以传导钠离子,故钠离子可以在两极间移动,D项正确。5.【解析】选C。因
12、为Cu和Zn的价态相同,故a极析出的铜和b极减少的Zn的物质的量相等,质量并不相等,A错;盐桥的作用是平衡电荷,溶液中的离子并不能通过盐桥,故B错;D选项中a电极为负极,原电池中外电路中电子由负极到正极,错误。6.【解析】选D。因为当K闭合时,在交换膜处S从右向左移动,则A是负极且溶解,使溶液中(A2+)浓度增加;B是正极其电极反应:B2+2e-B;y是阳极且电极上有2Cl-2e-Cl2,发生氧化反应;x是阴极且电极上有2H+2e-H2,此时存在大量的氢氧根离子,因原来是氯化铝溶液,则反应初期,x电极周围出现白色胶状Al(OH)3沉淀,后来发生反应Al(OH)3+OH-Al+2H2O,不久沉淀
13、溶解。7.【解析】题图中左边加入含硫酸的水,暗示左边制硫酸,即OH-在阳极发生氧化反应,使左边溶液中H+增多,为了使溶液呈电中性,硫酸钾溶液中的S通过M交换膜向左边迁移,即M为阴离子交换膜,由此推知X为阳极,与电源正极相连,B出口产生氧气,A出口流出硫酸;同理,右侧加入含KOH的水,说明右边制备KOH溶液,H+在Y极发生还原反应,说明Y极为阴极,与电源负极相连,右边溶液中OH-增多,硫酸钾溶液中K+向右迁移,N为阳离子交换膜,所以C出口产生氢气,D出口流出KOH溶液。(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为2H2-4e-+4
14、OH-4H2O。(4)n(H2)=0.5 mol,2H+2e-H2,得电子1 mol,X极的反应式为4OH-4e-2H2O+O2,根据得失电子守恒知,生成H+的物质的量为1 mol,故生成0.5 mol H2SO4,m(H2SO4)=49 g。答案:(1)正C(2)阴离子阳离子(3)H2-2e-+2OH-2H2O(4)49 g6.0210238.【解析】(1)甲装置中Zn为负极,Cu为正极,电流方向为Cu电流计Zn盐桥Cu,电流的方向为正电荷运动的方向,负电荷运动的反方向,故K+移向B烧杯,电子由Zn电极经外电路流向Cu电极。(2)若盐桥改为铜导线,且仍有电流产生,说明A为原电池,而B为电解池
15、。A中Zn为负极,Cu为正极,氧化性微粒可能为Zn2+水解产生的H+或溶解于溶液中的O2。则B中铜片为阴极,电极反应式为Cu2+2e-Cu。如所述,A中正极上O2获得电子。(3)Al为负极,石墨为正极,海水为电解质溶液,O2为氧化剂,总反应方程式为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3。答案:(1)B由Zn电极沿导线流向Cu电极(2)Cu2+2e-CuO2+2H2O+4e-4OH-(3)4Al+3O2+6H2O4Al(OH)39.【解析】(1)在碱性环境下,该燃料电池的总反应为CH4+2O2+2OH-C+3H2O,正极反应为2O2+4H2O+8e-8OH-,则两式相减得出负极反应为CH4+1
16、0OH-8e-C+7H2O。(2)根据图示得知该装置为两个串联的电源和一个电解池,由于甲烷发生氧化反应因而与甲烷相连的电解池的b极为阴极,产生的气体为氢气。(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol,电量为89.65104C,因题中燃料电池是串联的,但电子的传递只能用一个电池计算,由于甲烷失去电子数是氯离子失电子数的8倍,所以有关系式CH44Cl2。答案:(1)2O2+4H2O+8e-8OH-CH4+10OH-8e-C+7H2O(2)H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2(3)89.65104Cmol-1=3.45104C4【答题误区】(1)书写负极反应式时,易忽视电解质溶液的环境,
17、把生成物C写成CO2而导致错误。(2)因漏掉“电解”而导致电解氯化钠溶液的总反应方程式失分。(3)不注意审题,只写结果而不列式计算导致失分。10.【解析】(1)正极上氧气得电子生成氧离子,电极反应式为O2+4e-2O2-;n(Cu2+)=0.1 mol,n(H+)=0.4 mol,n(Cl-)=0.4 mol,n(S)=0.1 mol,要想使两极得到相同体积的气体,阳极上有氧气生成,设氧气的物质的量为x,电解时阴阳极上得失电子数相等,所以0.1 mol2+(x+0.2)mol2=4x+0.4 mol1,x=0.1 mol。(2)阳极上二价钴离子失电子生成三价钴离子,电极反应式为Co2+-e-Co3+失电子的物质作还原剂,被氧化,所以被氧化的是C或碳;6Co3+CH3OH+H2OCO2+6Co2+6H+ 转移e- 22.4 L 6 mol 2.24 L 0.6 mol故转移电子0.6 mol。答案:(1)O2+4e-2O2-0.1(2)Co2+-e-Co3+C或碳0.6关闭Word文档返回原板块