2019届高考化学二轮复习 专题七 电化学基础（课件+练习）（打包4套）.zip

1专题七 电化学基础专题强化练1．下列做法有利于金属防护的是( )A．钢铁零件表面进行烤蓝处理B．将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连C．菜刀切菜后不洗净就放回刀架D．埋在地下的钢管与铜块相连解析：A 项，钢铁零件容易生锈，如果将钢铁零件的表面进行烤蓝处理，就能大大增强抗蚀能力，延长使用寿命，正确；B 项，钢铁制成的闸门与直流电源的正极相连，闸门成为电解池的阳极，加速其腐蚀，错误；C 项，菜刀切菜后不洗净，容易发生吸氧腐蚀，错误；D 项，铁比铜活泼，当埋在地下的钢管与铜块相连时，钢管成为原电池的负极，加快了腐蚀，应该与比铁活泼的金属如锌块相连，错误。答案：A2．(2018·泉州一模)锂空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如下图所示。下列说法正确的是( )A．电解液中，Li ＋ 由多孔电极迁移向锂电极B．该电池放电时，负极发生了还原反应C．充电时，电池正极的反应式为 Li2O2===2Li＋ ＋O 2↑＋2e －D．电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等解析：锂电极作负极，多孔电极作正极，电解液中，阳离子移向阴极，所以 Li＋ 由锂电极迁移向多孔电极，故 A 错误；该电池放电时，负极发生了氧化反应，故 B 错误；充电时，电池正极的反应式为 Li2O2===2Li＋ ＋O 2↑＋2e － ，故 C 正确；金属锂与稀盐酸发生反应，所以电池中的电解液不可以是稀盐酸，故 D 错误。答案：C3．(2017·海南卷)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( )2A．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解析：A 项，此装置为电解池，总反应是 N2＋3H 2===2NH3，Pd 电极 b 上是氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd 电极 b 为阳极，错误；B 项，根据 A 项分析，Pd 电极a 为阴极，反应式为 N2＋6H ＋ ＋6e － ===2NH3，正确；C 项，根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即有阳离子移向阴极，正确；D 项，根据装置图，陶瓷隔离 N2和 H2，正确。答案：A4.(2018·汕头模拟)NO 2、O 2和熔融 KNO3可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物 Y，Y 可循环使用。下列说法正确的是( )A．O 2在石墨Ⅱ附近发生氧化反应B．该电池放电时 NO 向石墨Ⅱ电极迁移－ 3C．石墨Ⅰ附近发生的反应：3NO 2＋2e － ===NO＋2NO － 3D．相同条件下，放电过程中消耗的 NO2和 O2的体积比为 4∶1解析：石墨Ⅱ通入氧气，发生还原反应，为原电池的正极，电极方程式为O2＋2N 2O5＋4e － ===4NO ，A 错误；原电池中阴离子移向负极，NO 向石墨Ⅰ电极迁移，B－ 3 － 3错误；石墨Ⅰ为原电池的负极，发生氧化反应，电极方程式为 NO2＋NO －e － ===N2O5，C 错－ 3误；电极方程式分别为 NO2＋NO －e － ===N2O5、O 2＋2N 2O5＋4e － ===4NO ，则放电过程中消－ 3 － 3耗的 NO2和 O2的体积比为 4∶1，D 正确。答案：D5.(2018·潍坊模拟)我国预计在 2020 年前后建成自己的载人空间站，为循环利用人体呼出的 CO2并提供氧气。我国科学家设计了一种装置(如图所示)，实现“太阳能→电能→化学能”转化，总反应为 2CO2===2CO＋O 2，下列有关说法不正确的是( )3A．该装置属于电解池B．X 极发生氧化反应，Y 极发生还原反应C．人体呼出的水蒸气参与 Y 极反应：CO 2＋H 2O＋2e － ===CO＋2OH －D．X 极每产生标准状况下 22.4 L 气体，有 2 mol 的 OH－ 从 Y 极移向 X 极解析：该装置实现“太阳能—电能—化学能”转化，将电能转化为化学能的装置为电解池，故 A 正确；根据图中电子的流向“X→Y”可知，X 极为阳极，失电子发生氧化反应，Y 为阴极，得电子，发生还原反应，故 B 正确；Y 为阴极，根据总反应可知，阴极为 CO2得电子，生成 CO，电极反应为 CO2＋H 2O＋2e － ===CO＋2OH － ，故 C 正确；X 极为阳极，OH － 放电生成氧气，电极反应为 4OH－ －4e － ===2H2O＋O 2↑，每产生标况下 22.4 L O2，即 1 mol O2，阳极有 4 mol OH－ 放电，根据溶液电中性原理，X 电极区阴离子减少，则会有 4 mol OH－ 从 Y 极透过阴离子交换膜移向 X 极，使得溶液保持电中性，故 D 错误。故选 D。答案：D6.(2018·肇庆模拟)将二氧化碳转化为乙烯的装置如图所示，使用的电极材料均为惰性电极。下列说法正确的是( )A．a 为电源的正极B．每生成 0.1 mol 乙烯，同时生成 6.72 L O2C．阴极反应式为 2CO2＋12H ＋ ＋12e － ===C2H4＋4H 2OD．电解过程中，阳极区溶液中 c(H＋ )逐渐减小解析：根据图知，右侧电极上 OH－ 放电生成 O2，则右侧电极为阳极，左侧电极为阴极，连接电解池阴极的电极为原电池负极、连接电解池阳极的电极为原电池正极，所以 a 为负极、b 为正极，故 A 错误；阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水，电极反应式为 2CO2＋12H ＋ ＋12e － ===C2H4＋4H 2O，阳极反应式为 2H2O－4e － ===O2↑＋4H ＋ ，每生成0.1 mol 乙烯，转移 1.2 mol 电子，生成 0.3 mol 氧气，但未注明是否为标准状况，无法计算氧气的体积，故 B 错误；阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水，电极反应式为 2CO2＋12H ＋ ＋12e － ===C2H4＋4H 2O，故 C 正确；电解过程中阳极反应式为2H2O－4e － ===O2↑＋4H ＋ ，阳极附近有 H＋ 生成，所以电解过程中，阳极区溶液中 c(H＋ )逐4渐增大，故 D 错误。答案：C7.(2018·广州调研)海水中含有大量 Na＋ 、Cl － 及少量 Ca2＋ 、Mg2＋ 、SO ，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是( )2－4A．b 膜是阳离子交换膜B．A 极室产生气泡并伴有少量沉淀生成C．淡化工作完成后 A、B、C 三室中 pH 大小为 pHApHBpHCD．B 极室产生的气体可使湿润的 KI 淀粉试纸变蓝解析：A 项，因为阴极是阳离子反应，所以 b 为阳离子交换膜，正确；B 项，A 极室氯离子在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，错误；C 项，淡化工作完成后，A 室氯离子失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B 室氢离子得电子产生氢气，氢氧根离子浓度增大，溶液呈碱性，C 室溶液呈中性，pH 大小为 pHApHCpHB，错误；D 项，B 极室氢离子得电子产生氢气，不能使湿润的 KI 淀粉试纸变蓝，错误。答案：A8．锂的化合物用途广泛。Li 3N 是非常有前途的储氢材料；LiFePO 4、Li 2FeSiO4等可以作为电池的正极材料。回答下列问题：(1)将锂在纯氮气中燃烧可制得 Li3N，其反应的化学方程式为_____________________________________________________。(2)氮化锂在氢气中加热时可得到氨基锂(LiNH 2)，其反应的化学方程式为 Li3N＋2H 2LiNH2＋2LiH，氧化产物为________(填化学式)。在 270 ℃时，该反应可= = = = =△ 逆向进行放出 H2，因而氮化锂可作为储氢材料，储存氢气最多可达 Li3N 质量的________%(精确到 0.1)。(3)将 Li2CO3、FeC 2O4·2H2O 和 SiO2粉末均匀混合，在 800 ℃的氩气中烧结 6 小时制得 Li2FeSiO4，写出反应的化学方程式：______________________________________________________。制备 Li2FeSiO4的过程必须在惰性气体氛围中进行，其原因是______________________________________________________。(4)将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出 LiFePO4沉淀，阳极的电极反应为5_____________________________________________________。解析：(1)反应物为金属锂和氮气，生成物为 Li3N，因此其反应的化学方程式为6Li＋N 2 2Li3N。(2)分析给出的化学方程式中三种元素的化合价，N、Li 两= = = = =△ 种元素在反应前后化合价不变，而 H 从 H2中的 0 价转化为 LiNH2中的＋1 价和 LiH 中的－1价，故 LiNH2为氧化产物。由给出的化学方程式知，35 g (1 mol)Li3N 最多可储存氢气 4 g(2 mol)，故储存氢气最多可达 Li3N 质量的 11.4%。(3)根据给出的反应物Li2CO3、FeC 2O4·2H2O、SiO 2，生成物之一 Li2FeSiO4及反应条件，结合化学反应中的元素守恒可知生成物还有 H2O、CO 2及 CO，由此可写出反应的化学方程式。对比反应物FeC2O4·2H2O 和生成物 Li2FeSiO4可知反应前后 Fe 的化合价没有变化，且为＋2 价，故在惰性气体氛围中进行的目的是防止＋2 价铁被氧化。(4)铁作阳极，Fe 发生氧化反应，电极反应为 Fe－2e － ===Fe2＋ ，然后发生离子反应：Fe 2＋ ＋Li ＋ ＋H 2PO ===LiFePO4↓＋2H ＋ 。－ 4答案：(1)6Li＋N 2 2Li3N (2)LiNH 2 11.4= = = = =△ (3)Li2CO3＋FeC 2O4·2H2O＋SiO 2 Li2FeSiO4＋CO↑＋2CO 2↑＋2H 2O 防= = = = =△ 止二价铁被氧化(4)Fe＋H 2PO ＋Li ＋ －2e － ===LiFePO4＋2H ＋ (或 Fe－2e － ===－ 4Fe2＋ )9.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是__________，在导线中电子流动方向为______________(用 a、b 和箭头表示)。(2)负极反应式为______________________________________。(3)电极表面镀铂粉的原因为____________________________。(4)氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术。有人提出利用光伏发电装置电解尿素的碱性溶液来制备氢气。光伏发电是当今世界利用太阳能最主要方式之一。图 1 为光伏并网发电装置，图 2 为电解尿素[CO(NH 2)2](C 为＋4 价)的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。6①图 1 中 N 型半导体为________(填“正极”或“负极”)②该系统工作时，A 极的电极反应式为____________________________________________________________________________。③若 A 极产生 7.00 g N2，则此时 B 极产生________L H 2(标准状况下)。解析：(1)氢氧燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，所以该燃料电池中能量主要转化形式是化学能转化为电能；燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，电子从负极沿导线流向正极，所以通入氢气的电极是负极、通入氧气的电极是正极，电子流动方向为 a 到 b。(2)碱性氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为 H2－2e － ＋2OH － ===2H2O。(3)反应物接触面积越大，反应速率越快，电极表面镀铂粉能增大反应物的接触面积，所以能增大反应速度。(4)①该电池反应时中，氮元素化合价由－3 价变为 0 价，H 元素化合价由＋1 价变为 0 价，则氮元素被氧化，氢元素被还原，所以生成氮气的电极 A 是阳极，生成氢气的电极 B 是阴极，则图 1 中 N 型半导体为负极，P 型半导体为正极；②A 极为阳极，电极反应式为：CO(NH 2)2＋8OH － －6e － ===CO ＋N 2↑ ＋6H 2O。若 A 极产生 7.00 g 即 0.25 mol N2，则转移电子是2－31.5 mol，此时 B 极产生氢气， B 电极反应为：2H 2O＋2e － ===H2↑＋2OH － ，转移 1.5 mol 电子，产生氢气的体积是： ×22.4 L·mol－1 ＝16.8 L。1.5 mol2答案：(1)化学能转化为电能 a→b(2)H2－2e － ＋2OH － ===2H2O(或 2H2－4e － ＋4OH － ===4H2O)(3)增大电极单位面积吸附 H2和 O2的分子数，加快电极反应速率(4)①负极 ②CO(NH 2)2＋8OH － －6e － ===CO ＋N 2↑＋6H 2O ③16.82－310．(2016·天津卷)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是____________________________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_____________。(2)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的 Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H 2O＋2OH － FeO ＋3H 2↑，工作原理如图 1 所示。装置通电= = = = =电 解 2－4后，铁电极附近生成紫红色 FeO ，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电2－47极区会产生红褐色物质。已知：Na 2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被 H2还原。图 1 图 2①电解一段时间后， c(OH－ )降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_____________________________________________________。③ c(Na2FeO4)随初始 c(NaOH)的变化如图 2，任选 M、 N 两点中的一点，分析 c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________________________________________________。解析：(1)汽油是不可再生的能源，燃烧会产生 CO、氮的氧化物和硫的氧化物等污染性气体，而氢气燃烧的产物是水，故其优点有：污染小、可再生、来源广、资源丰富和燃烧热值高等。碱性氢氧燃料电池的负极反应式为 H2＋2OH － －2e － ===2H2O。(2)①根据电解总反应：Fe＋2H 2O＋2OH － FeO ＋3H 2↑，结合阳极发生氧化反应知，阳= = = = =电 解 2－4极反应式为 Fe－6e － ＋8OH － ===FeO ＋4H 2O，结合阴极发生还原反应知，阴极反应式为2－42H2O＋2e － ===2OH－ ＋H 2↑，则阳极室消耗 OH－ 且无补充，故 c(OH－ )降低。②结合题给信息“Na2FeO4易被氢气还原”知，阴极产生的氢气不能接触到 Na2FeO4，故需及时排出。③图示中随着 c(NaOH)增大， c(Na2FeO4)先增大后减小，结合已知信息“Na 2FeO4只在强碱性条件下稳定”知， M 点 c(Na2FeO4)低的原因是 c(OH－ )低，反应速率小且 Na2FeO4稳定性差。结合已知信息“若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质”知， N 点c(Na2FeO4)低的原因是 c(OH－ )过高，铁电极上产生 Fe(OH)3或 Fe2O3，使 Na2FeO4产率降低。答案：(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中 2 条) H2＋2OH － －2e － ===2H2O(2)①阳极室 ②防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低③ M 点： c(OH－ )低，Na 2FeO4稳定性差，且反应慢；N 点： c(OH－ )过高，铁电极上有 Fe(OH)3(或 Fe2O3)生成，使 Na2FeO4产率降低(任写其中 1 条)11．(1)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO 2、ZnCl 2和 NH4Cl 等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生 MnOOH。该电池的正极反应式为__________________________________。8电池反应的离子方程式为_______________________________。(2)二甲醚(CH 3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为__________________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量。(3)新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子(O 2－ )在其间通过。如图所示，其中多孔电极不参与电极反应。①该电池的负极反应式为_______________________________。②如果用该电池作为电解装置，当有 16 g 甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表达式为________C(1 个电子的电量为 1.6×10－19 C)。答案：(1)MnO 2＋H ＋ ＋e － ===MnOOH2MnO2＋Zn＋2H ＋ ===2MnOOH＋Zn 2＋[注：式中 Zn2＋ 可写为 Zn(NH3) 、Zn(NH 3)2Cl2等，H ＋ 可写为 NH ] 2＋4 ＋ 4(2)CH3OCH3－12e － ＋3H 2O===2CO2＋12H ＋ 12(3)①CH 3OH－6e － ＋3O 2－ ===CO2＋2H 2O②0.5 mol×6×1.6×10 －19 C×6.02×1023mol－1 (或 2.890×105)