1、专题九 电化学原理1.（2014福建省福州市期末）下列装置工作时实现化学能转化为电能的是 A干电池 B光伏电池 C离子交换膜电解槽 D风力发电机1.【答案】A【解析】干电池是以锌与糊状NH4Cl发生反应为基础的，属于化学能转化为电能，A项正确；光伏电池是将光能直接转化为电能的装置，B项错误；电解槽将电能转化为化学能，C项错误；风力发电将是将风能转化为电能，D项错误。 2（2014天津市和平区期末）右图为一原电池的结构示意图，下列说法中，不正确的是( )A原电池工作时的总反应为ZnCu2=Zn2CuB原电池工作时，Zn电极流出电子，发生氧化反应C原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO4溶液
2、蓝色变深D盐桥中阳离子流向CuSO4溶液中2.【答案】C【解析】锌比铜活泼，Zn置换铜为自发进行的氧化还原反应，A项正确；Zn为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，B项正确；该装置构成原电池，Zn比铜活泼，为电源的负极，发生氧化反应，而铜电极为电源的正极，发生还原反应：Cu2+2e-=Cu，硫酸铜溶液颜色变浅，C项错误；铜电极为正极，原电池原理中阳离子移向原电池的正极，D项正确。3.（2014安徽省池州市期末）如图所示是氢氧燃料电池的基本结构，将电极a、b分别与负载连接后，电池就能正常工作。下列有关该燃料电池工作时的叙述中，不正确的是（ ） A a电极一定是负极 B若X是H+则H+将从a电极通
3、过离子交换膜移向b电极 C若x是O2则生成的水将从d口流出 D溶液中的电流方向是从b流向a3.【答案】D【解析】氢氧燃料电池是以H2和O2反应生成水为基础的，反应中H2发生氧化反应，O2发生还原反应，从图示看a电极为电源的负极，b电极为正极，A项正确；原电池中阳离子（H+）移向正极，B项正确；阴离子移向负极，即向a电极移动与负极产生的H+生成水，C项正确；溶液中电流从a流向b，D项错误。4.（2014北京市西城区期末）食品保鲜所用的“双吸剂”，是由还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉等按一定比例组成的混合物，可吸收氧气和水。下列分析不正确的是A“双吸剂”中的生石灰有吸水作用B“双吸剂”吸收氧气时，发
4、生了原电池反应C吸收氧气的过程中，铁作原电池的负极D炭粉上发生的反应为：O2 + 4e+ 4H+2H2O4.【答案】 D【解析】生石灰的主要成分是CaO,易吸水具有吸水作用，A项正确；还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉吸收氧气时构成原电池发生氧化还原反应，B项正确；吸收氧气构成原电池时，铁做负极，碳做正极，C项正确；碳粉做正极，正极发生的电极反应式为：O2 + 4e+ 2H2O4OH，D项不正确。5.（2014湖北省武昌区期末）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中正确的是 A将熔融CaF2-Ca
5、O换成Ca（NO3）2溶液也可以达到相同目的 B阳极的电极反应式为： C在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少 D若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“+接线柱应连接Pb电极5.【答案】B【解析】若将熔融CaF2-CaO换成Ca（NO3）2溶液，阴极放电的离子是H+，阴极释放出H2，A项错误；结合图示可知，阳极释放的O2，在高温下与阳极材料石墨产生CO2，B项正确；该过程中阴极反应为：Ca2+2e-=Ca，Ca置换出TiO2中的钛：2Ca+TiO2=2CaO+Ti，所以CaO的总量不发生变化，C项错误；蓄电电池中Pb为负极，D项错误。6.(2014山东省莱芜市期末)下列有关电化学装置完全正确
6、的是6.【答案】B【解析】电镀锌阳极材料用锌，以含Zn2+的溶液为电解质溶液，A项错误；海水呈碱性，钢铁在海水中发生吸氧腐蚀，B项正确；铜锌原电池以硫酸铜溶液为电解质溶液，C项错误；电解食盐水制取氯气，阳极应是惰性电池，D项错误。7.（2014北京市东城区期末）如图是一种应用广泛的锂电池，LiPF6是电解质，SO(CH3)2作溶剂，反应原理4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列说法不正确的是 A该装置将化学能转化为电能B电子移动方向是由a极到b极 C可以用水代替SO(CH3)2做溶剂Db极反应式是FeS2+4Li+4e-=Fe+2Li2S7.【答案】 C【解析】该装置是原电池装置，原电池是把
7、化学能转化为电能的装置，A项正确；在该装置中，a电极是负极，b电极是正极，电子由负极移向正极，即a极到b极，B项正确；金属Li易与水反应，不可以用水代替SO（CH3）2作溶剂，C项不正确； b极是正极，正极得到电子发生还原反应，D项正确。8.（2014湖北省荆州市期末）下列事实解释准确的是 A、糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为: Fe-2e- = Fe2+ B、酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为: 2H2O十O2+4e-=4OH- C、用石墨电极电解CuC12溶液，阳极上发生的反应:2C1-2e一=C12
8、 D、铅蓄电池的正极反应为:PbO2 +4H+ +2e一=Pb2+ +2H2O8.【答案】C【解析】钢铁的吸氧腐蚀，铁发生氧化反应，为原电池的负极，A项错误；酸性氢氧电池正极氧气放电，但不能生成OH-而是水：O2+4e-+4H+=2H2O，B项错误；CuCl2溶液中阳极放电离子Cl-OH-：2C1-2e一=C12，C项正确；铅蓄电池正极PbO2放电生成PbSO4，D项错误。9.（2014北京市海淀区期末，节选）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：该电池外电路电子的流动方向为 （填写“从A到B”或“从B到A”）。
9、 工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将 （填写“增大”、“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计）。 A电极附近甲醇发生的电极反应式为 。9.【答案】从A到B 不变 CH3OH + H2O - 6e- = 6H+ CO2 【解析】甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。B电极上O2得电子消耗H+，同时溶液中的H+移向B电极室，所以B电极室溶液的pH与工作前相比将不变。CH3OH失电子，生成CO2和H+，根据化合价变化和元素守恒配平方程式：CH3OH+H2O-6e-=6H+CO2。10. (2014辽宁省沈阳市期末)某蓄电池反应为NiO2Fe2H2OFe(
10、OH)2Ni(OH)2。（1）该蓄电池充电时，发生还原反应的物质是 （填下列字母），放电时生成Fe(OH)2的质量18 g，则外电路中转移的电子数是 。ANiO2BFeCFe(OH)2DNi(OH)2（2）为防止远洋轮船的钢铁船体在海水中发生电化学腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与该蓄电池这样的直流电源的 极（填“正”或“负”）相连。（3）以该蓄电池做电源，用右图所示装置，在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）。 。（4）精炼铜时，粗铜应与直流电源的 极（填“正”或“负”）相连，精炼过程中，电解质溶液中c(Fe2
11、)、c(Zn2)会逐渐增大而影响进一步电解，甲同学设计如下除杂方案：已知：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Zn(OH)2开始沉淀时的pH2.37.55.66.2完全沉淀时的pH3.99.76.48.0则加入H2O2的目的是 ，乙同学认为应将方案中的pH调节到8，你认为此观点 （填“正确”或“不正确”），理由是 。10.【答案】（1）C 0.4NA 或2.4081023 （2）负 （3）AlAl3+3e- Al3+3HCO3-Al(OH)3+3CO2 （4）正 将Fe2+氧化为Fe3+ 不正确 因同时会使Cu2+生成沉淀而除去 【解析】（1）该蓄电池充电时反应逆向进行，发生还原反
12、应的电极为阴极：Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-。放电时FeFe(OH)2：Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，转移电子2mol，18gFe(OH)2的物质的量为0.2mol，故转移电子0.4mol。（2）外接电源的阴极保护法，船体应与蓄电池的负极相连。（3）铝制品发生钝化时，在铝表面形成致密的氧化膜，也会有Al3+进入溶液与HCO3-反应：Al3+3HCO3-Al(OH)3+3CO2，溶液变浑浊。（4）精炼铜时，粗铜应与电源的正极相连。处理电解质溶液加入H2O2将Fe2+转化为Fe3+，然后调节溶液的pH为4，可以使Fe3+以Fe（OH)3形式除去。若将溶液的pH调整至8，Cu2+
13、已经沉淀完全，不可以。11. (2014重庆市五区学业调研抽测)铁元素及其化合物与人类的生产生活息息相关，试回答下列问题：（1）电子工业常用30的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板，该反应的离子方程式为 。（2）已知：Fe(s)+O2(g)=FeO(s) H=272 kJmol1 C(s)+O2(g)=CO2 (g) H=393.5 kJmol12C(s)+O2 (g)=2CO(g) H=221 kJmol1则高炉炼铁过程中 FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2 (g) H= 。（3）铁红（Fe2O3）是一种红色颜料。将一定量的铁红溶于160mL 5 molL1盐酸中，
14、再加入足量铁粉，待反应结束共收集到气体2.24L（标准状况），经检测溶液中无Fe3+，则参加反应的铁粉的质量为 。（4）以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH) 2，装置如右下图所示，其中P端通入CO2。石墨I电极上的电极反应式为 。通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。则下列说法中正确的是 （填序号）。AX、Y两端都必须用铁作电极B可以用NaOH溶液作为电解液C阴极发生的反应是：2H2O+ 2e= H2+ 2OHD白色沉淀只能在阳极上产生 若将所得Fe(OH) 2沉淀暴露在空气中，其颜色变化为 ，该反应的化学方程式为 。11.【答案
15、】（1）2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ （2）11 kJmol1 （3）11.2 g（4）H2 - 2e+ CO32 = CO2+H2O B C 白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 4Fe (OH)2O22H2O4Fe (OH)3 【解析】（1）Fe3+具有较强的氧化性，能够氧化Cu：2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+。（2）Fe(s)+O2(g)=FeO(s) H=272 kJmol1 C(s)+O2(g)=CO2 (g) H=393.5 kJmol12C(s)+O2 (g)=2CO(g) H=221 kJmol1根据盖斯定律：-（+/2）得FeO(s
16、)+CO(g)Fe(s)+CO2 (g) H=11 kJmol1（3）加入铁粉涉及反应方程式有：Fe+2HCl=FeCl2+H2，Fe+2FeCl3=3FeCl2。由产生气体2.24L可知，m(Fe)=5.6g，n(HCl)=0.2mol，则n(FeCl3)=（0.16L5molL-1-0.2mol）/3=0.2mol，则与FeCl3反应的铁粉质量为5.6g。共消耗铁粉质量为11.2g。（4）石墨I电极氢气发生氧化反应为负极，电极反应方程式为：H2 - 2e+ CO32 = CO2+H2O。制取Fe(OH)2则应使铁生成Fe2+，发生在阳极，应与电源的正极相连，故Y极必须是Fe，X极可以选碳棒
17、等做电极，A项错误；若选用NaOH溶液做电解质溶液，白色沉淀在阳极上产生，若选NaCl做电解质溶液则沉淀在两极中间的溶液中产生，B正确、D项错误；阴极反应为：2H2O+ 2e= H2+ 2OH，C项正确。Fe(OH)2具有强的还原性，迅速由白色变成灰绿色，最终变成红褐色，反应方程式为：4Fe (OH)2O22H2O4Fe (OH)3。12.（2014广东省汕头市期末）（1）在298K时，1molCH4在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量890.0 kJ。写出该反应的热化学方程式 。现有CH4和CO的混合气体0.75mol，完全燃烧后，生成CO2气体和18g液态水，并放出515kJ热量
18、，则CH4和CO的物质的量分别为 、 mol.。（2）利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，在电极上分别通入甲烷和氧气。通入甲烷气体的电极应为 极（填写“正”或“负”），该电极上发生的电极反应是 （填字母代号）。a. CH4e- + 2O2 = CO2 + 2H2O b. CH48e- + 10OH- = CO32- + 7H2Oc. O2 + 2H2O + 4 e- = 4OH- d. O24 e- + 4H+ = 2H2O （3）在右图所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式 为 ；如果起始时盛有1000mL pH=5的硫酸铜溶液（25，CuSO4足量），一段
19、时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是 ；若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入 （填物质名称），其质量约为 。12.【答案】（1）CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l) H = -890.0kJ/mol 0.5、0.25（2）负 b （3）4OH- 4 e- = O2+ 2H2O 或2H2O-4e_ =O2+4H+ 石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅 氧化铜 4g【解析】（1）根据题意调整计量数可得热化学方程式：CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l) H = -890.0kJ/mo
20、l。根据氢元素守恒，生成18g（1mol）水，则该混合气体中甲烷是0.5mol，则CO是0.25mol。（2）甲烷发生氧化反应，则在负极发生反应；以氢氧化钾为电解质溶液，碳元素以CO32-形式存在，氢元素以水的形式存在，该电极反应方程式为：CH48e- + 10OH- = CO32- + 7H2O。（3）根据图示电子流动方向可知石墨为阳极，则该装置为电解硫酸铜装置。电解时，石墨电极反应为：4OH- 4 e- = O2+ 2H2O，该电极放出无色无味的气体；铁电极反应为：2Cu2+4e-=2Cu，铁电极上附着红色物质。若使溶液恢复原来的状态，应向溶液中加入氧化铜、碳酸铜等。2Cu2+2H2O2Cu+4H+O2 2mol 4mol n(Cu) 0.1moln(Cu)=0.05mol，则加入CuO的质量为：80gmol-10.05mol=4g。