1、1电化学基础(时间:90 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题包括 12 小题,每小题 4 分,共 48 分。每小题只有一个选项符合题意)1.下列事实不能用电化学原理解释的是( )A.铝片不用特殊方法保护B.轮船水线下的船体上装一定数量的锌块C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量 CuSO4溶液后速率增大D.镀锌铁比较耐用解析: 铝能与空气中的 O2化合生成致密的氧化膜,保护铝不受腐蚀;B 项是牺牲阳极的阴极保护法;C项锌与置换出的铜构成原电池,加快反应速率;镀锌铁一旦破损,锌比铁活泼,仍能起保护作用,比较耐用。答案: A2.下列叙述正确的是( )A.电解饱和食盐水制烧碱时,Fe 作阳极,石墨作
2、阴极B.电解氯化铜溶液时,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量相等C.钢铁在空气中发生电化学腐蚀时,铁作负极D.原电池工作时,阳离子移向电池的负极解析: 电解饱和食盐水制烧碱时,阳极必须是惰性电极,A 错误;电解氯化铜时,实质是电解氯化铜本身,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量不相等,B 错误;钢铁在空气中发生电化学腐蚀,不论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,均是铁作负极,C 正确;原电池工作时,阳离子移向电池的正极,D 错误。答案: C3.下列叙述中,正确的是( )电解池是将化学能转变为电能的装置 原电池是将电能转变成化学能的装置 金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是化学变化 不
3、能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理有可能实现 电镀过程相当于金属的“迁移”,可视为物理变化A. B.C. D.解析: 应为电能转变成化学能,为化学能转化为电能,发生了化学变化。答案: B4.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是( )A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为 2Cl-2e- Cl2B.氢氧燃料电池的负极反应:O 2+2H2O+4e- 4OH-2C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为 Cu-2e- Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应:Fe-2e - Fe2+解析: 在氢氧燃料电池的负极上反应的是氢气;粗铜精炼时,纯铜与电源的
4、负极相连,将铜在溶液中还原出来;钢铁腐蚀的负极反应是 Fe-2e- Fe2+。答案: A5.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是( )A.装置中阳极上析出红色固体B.装置的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置闭合电键后,外电路电子由 a 极流向 b 极D.装置的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过解析: 装置中阳极上氯离子放电生成氯气,故 A 错误;装置是电镀装置,待镀铁制品作阴极,应与电源负极相连,故 B 错误;装置闭合电键后,a 极是负极,因此外电路电子由 a 极流向 b 极,故 C 正确;装置的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过,故 D 错误。答案: C6.某小组为研究电化
5、学原理,设计右图装置,下列叙述不正确的是( )A.a 和 b 不连接时,铁片上会有金属铜析出B.a 和 b 用导线连接时,铜片上发生的反应为 Cu2+2e- CuC.无论 a 和 b 是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色3D.a 和 b 分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu 2+向铜电极移动解析: a 和 b 不连接时,铁与 CuSO4溶液发生反应:Fe+Cu 2+ Fe2+Cu,A 项正确;a 和 b 用导线连接时,组成了原电池,Fe 为负极,Cu 为正极,铜片上发生还原反应:Cu 2+2e- Cu,铁片上发生氧化反应:Fe-2e- Fe2+,B 项正确;通过以上分析可
6、知,无论 a 和 b 是否连接,均发生反应:Fe+Cu 2+ Fe2+Cu,故溶液均从蓝色(Cu 2+的颜色)逐渐变成浅绿色(Fe 2+的颜色),C 项正确;a 和 b 分别连接直流电源正、负极时,构成电解池,铜片为阳极,铁片为阴极,Cu 2+应向阴极(铁电极)移动,D 项错误。答案: D7.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量的 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质,用电解法制备高纯度的镍,下列叙述中正确的是( )A.阳极发生还原反应,其电极反应式为 Ni2+2e- NiB.电解过程中,阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2+和 Zn2+D.电解后,电解槽底
7、部的阳极泥中只有 Cu 和 Pt解析: A 项,阳极应发生氧化反应。C 项,溶液中的阳离子主要为 Ni2+,根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序,阳极反应为 Zn-2e- Zn2+,Fe-2e- Fe2+,Ni-2e- Ni2+,Cu、Pt 在该条件下不失电子,阴极反应为 Ni2+2e- Ni,Fe2+、Zn 2+在该条件下不得电子。比较两电极反应,因Zn、Fe、Ni 的相对原子质量不等,当两极通过相同的电量时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。答案: D8.导学号 90514177 天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO 2),充电时
8、 LiCoO2中 Li 被氧化,Li +迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C 6)中,以 LiC6表示。电池反应为 CoO2+LiC6 LiCoO2+C6,下列说法正确的是 ( )A.充电时,电池的负极反应为 LiC6-e- Li+C6B.放电时,电池的正极反应为 CoO2+Li+e- LiCoO2C.羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质D.锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低解析: A 项,充电时,发生电解池反应,电池负极即为电解池阴极,发生还原反应 Li+C6+e- LiC6;B项,放电时发生原电池反应,电池正极发生还原反应;C 项,含活泼氢的有机物作电解质易得电子;
9、D项,锂相对原子质量小,其密度最小,所以锂离子电池的比能量高。答案: B9.500 mL KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液中 c(N )=6.0 molL-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电O-3一段时间后,两极均收集到 22.4 L 气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为 500 mL,下列说法正确的是( )4A.原混合溶液中 c(K+)为 2 molL-1B.上述电解过程中共转移 2 mol 电子C.电解得到的 Cu 的物质的量为 0.5 molD.电解后溶液中 c(H+)为 2 molL-1解析: 两极都收集到 22.4L 气体,说明阴极上发生的反应依次为:Cu 2+2e- Cu
10、;2H +2e-H2,阳极只生成 O2:4OH-4e- O2+2H 2O,n(H2)=n(O2)=1mol,则 n(e-)=4mol,B 不正确。根据电子转移守恒得: n(Cu2+)=1mol,根据电荷守恒有 n(K+)+n(Cu2+)2=n(N ),所以 n(K+)=1mol,c(K+)O-3=2molL-1,A 正确。根据 Cu 析出后,溶液中只有 KNO3和 HNO3,由电荷守恒可推出 c(H+)=4molL-1。答案: A10.导学号 90514178 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
11、 指针偏转。下列有关描述正确的是( )A.断开 K2,闭合 K1时,总反应的离子方程式为 2H+2Cl- Cl2+H 2B.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为 Cl2+2e- 2Cl-D.断开 K1,闭合 K2时,石墨电极作正极解析: 由题意知,断开 K2,闭合 K1时,两极均有气泡产生,则说明铜电极没有参与反应,则铜电极一定作阴极,石墨电极作阳极,所以总反应的离子方程式应为 2Cl-+2H2O Cl2+H 2+2OH -,铜电极附近溶液变红,故 A、B 项均错误;断开 K1,闭合 K2时,氯气在石墨电极上得到电子生成 Cl-,氢气
12、在铜电极上失去电子生成氢离子,所以此时石墨电极作正极,铜电极作负极,故 C 项错误,D 项正确。答案: D11.按下图装置实验,若 x 轴表示流入阴极的电子的物质的量,则 y 轴可表示( ) c(Ag+) c(AgNO3) a 棒的质量 b 棒的质量 溶液的 pH5A.B.C.D.解析: 该电解池中,随着电解的进行, c(Ag+)不变, c(AgNO3)不变,溶液的 pH 不变。因为阳极反应式为Ag-e- Ag+,阴极反应式为 Ag+e- Ag。答案: D12.导学号 90514179 铅蓄电池的工作原理为 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,研读下图,下列判断不正确的是(
13、)A.K 闭合时,d 电极反应式:PbSO 4+2H2O-2e- PbO2+4H+SO2-4B.当电路中转移 0.2 mol 电子时,中消耗的 H2SO4为 0.2 molC.K 闭合时,中 S 向 c 电极迁移O2-4D.K 闭合一段时间后断开,可单独作为原电池,d 电极为正极解析: 闭合 K 后,为原电池,为电解池,a、b、c、d 分别为正极、负极、阴极、阳极,所以 A 正确;由化学方程式可知 B 正确;阴离子向阳极 d 移动,C 错误;K 闭合后,作为电解池,c 电极得电子生成Pb,d 电极失电子生成 PbO2,K 断开后,作为原电池,d 极为正极,c 极为负极,所以 D 正确。答案:
14、C二、非选择题(本题包括 3 小题,共 52 分)13.(16 分)如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时,M、N 两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:(1)M 电极的材料是 ,其电极名称是 , N 的电极反应式为 , 乙池的总反应是 , 加入甲烷的铂电极的电极反应式为 。 6(2)在此过程中,乙池中某一电极析出金属银 4.32 g 时,甲池中理论上消耗氧气为 L(标准状况下),若此时乙池溶液的体积为 400 mL,则乙池中溶液的 H+的浓度为 。 解析: (1)甲烷作燃料电池的负极,与其相连的 M 电极为阴极,O 2作燃料电池的正极,与
15、其相连的 N 电极为阳极,工作时 M、N 两个电极的质量都不减少,故 N 极为石墨电极,M 极为铁电极,乙池为电解池。(2)设甲池中理论上消耗氧气体积为 x,乙池中生成 H+的物质的量为 y。则:4AgNO34Ag O 2 4H +4108g 22.4L 4mol4.32g x y解得: x=0.224L,y=0.04mol。c(H+)= =0.1molL-1。n(H+)V =0.04mol0.4L答案: (1)铁 阴极 4OH -4e- O2+2H 2O4AgNO3+2H2O 4Ag+4HNO3+O2 CH 4+10OH-8e- C +7H2OO2-3(2)0.224 0.1 molL -1
16、14.(17 分)如图装置所示,C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B 为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F 极附近呈红色。请回答:(1)B 极是电源的 ,一段时间后,甲中溶液颜色 ,丁中 X 极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明 在电场作用下向 Y 极移动。 (2)若甲、乙装置中的 C、D、E、F 电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为 。 (3)现用丙装置给铜件镀银,则 H 应是 ,电镀液是 溶液。 (4)若将 C 电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为 。 解析: (
17、1)F 极附近溶液呈红色,说明 F 极是阴极,产生了 NaOH,则 B 极是电源的负极。Fe(OH) 3胶体粒子带正电荷,向阴极移动。(2)甲中,C 极为阳极,阳极发生氧化反应:4OH -4e- 2H2O+O2;D 极为阴极,阴极发生还原反应:2Cu 2+4e- 2Cu。乙中,E 极为阳极,电极反应为 4Cl-4e- 2Cl2,F极为阴极,电极反应为 4H+4e- 2H2。甲、乙串联,转移电子的数目相同,故 C,D,E,F 电解产生7单质的物质的量之比为 n(O2) n(Cu) n(Cl2) n(H2)=1222。(3)H 极与电源负极相连,H 极为阴极,电镀时,镀件应作阴极,即 H 应该是镀
18、件,电镀液应是 AgNO3溶液。(4)若 C 电极为铁,铁为活性电极,阳极反应为 Fe-2e- Fe2+,阴极反应为 Cu2+2e- Cu,总反应为 Fe+Cu2+ Cu+Fe2+。答案: (1)负极 变浅 Fe(OH) 3胶粒(2)1222(3)铜件 AgNO 3(4)Fe+Cu2+ Cu+Fe2+15.导学号 90514180(19 分)现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积(约 6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。(1)试从下图中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序(填编号)是:A 接 ,B接 。 (2)铁棒接直流电
19、源的 极;碳棒上发生的电极反应为 。 (3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是 。 (4)假定装入的饱和食盐水为 50 mL(电解前后溶液体积变化可忽略),当测得的氢气为 5.6 mL 时,溶液的 pH 为 。 解析: 由电解产生的氢气的体积约 6mL 和检验氯气的氧化性可知,铁棒作阴极,铁棒上产生的是氢气;碳棒作阳极,从 B 口导出的是氯气,碳棒上发生的电极反应为 2Cl-2e- Cl2。当产生的氢气为5.6mL 即为 2.510-4mol 时,产生的氢氧根离子为 22.510-4mol=510-4mol,所以氢氧根离子浓度为 =0.01molL-1,根据水的离子积可求出氢离子的浓度为 110-12molL-1,pH 为 12。510-4mol0.05L答案: (1)G、F、I D、E、C(2)负 2Cl -2e- Cl2(3)淀粉-KI 溶液变成蓝色(4)128
