高考化学专题十一电化学名师解析
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【六月终极预测】高考化学预测专题十一电化学(名师解析)【模拟演练】
1.(2012·银川模拟)世博会中国馆、主题馆等建筑所利用的光伏电池,总功率达4兆瓦,是历届世博会之最。
下列有关叙述正确的是( )
A.光伏电池是将太阳能转变成电能
B.光伏电池是将化学能转变成电能
C.电流从a流向b
D.图中N型半导体为正极,P型半导体为负极
2.(2012·广州模拟)下列叙述不正确的是( )
A.电解氧化铝生成的金属铝是在熔融液的基层
B.电话上用的锂离子电池属于二次电池
C.钢铁吸氧侵蚀的正极反映:4OH--4e-====2H2O+O2
D.铁表面镀锌,铁作阴极
3.(2012·哈尔滨模拟) 2011年7月19日,美国能源部西北太平洋国家实验室的科学家和来自中国武汉大学访问学者组成的研究小组合作开发钠离子充电电池,研究人员采用廉价的钠离子同时利用纳米氧化锰和锂材料作电极制作出了钠离子充电电池,其工作示用意如下。
关于该电池的说法中正确的是( )
A.放电时A极作正极
B.放电时Na+向负极移动
C.充电时是将化学能转化为电能
D.充电时阳极反映为:Li-e-====Li+
4.(双选)(2012·石家庄模拟)以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,可用作空军通信卫星电源,其工作原理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.电池放电时Na+从a极区移向b极区
B.电极b采用MnO2,MnO2既作电极材料又有催化作用
C.该电池的负极反映为:BH4-+8OH--8e-====BO2-+6H2O
D.每消耗3 mol H2O2,转移的电子为3 mol
5.(2012·铜川模拟)一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+),实现了氨的电化学合成。
该进程N2和H2的转化率远高于此刻工业上利用的氨合成法。
对于电化学合成氨的有关叙述正确的是( )
在阴极上被氧化
B.可选用铁作为阳极材料
C.阳极的电极反映式是N2+6H++6e-====2NH3
D.该进程的总反映式是N2+3H2电解
2NH3
6.(2012·保定模拟)锂离子电池已经成为应用最普遍的可充电电池。
某种锂离子电池的结构示用意如图,其中两极区间的隔膜只允许Li+通过。
电池充电时的总反映化学方程式为:LiCoO2====Li1-x CoO2+xLi。
关于该电池的推论错误的是
( )
A.放电时,Li+主要从负极区通过隔膜移向正极区
B.放电时,负极反映xLi-xe-====xLi+
C.充电时,将电能转化为化学能
D.充电时,负极(C)上锂元素被氧化
7.(2012·南通模拟)如图是铅蓄电池充、放电时的工作示用意,已知放电时电池反映为:PbO2+Pb+4H++2SO42-====2PbSO4+2H2O。
下列有关说法正确的是( )
与N相接时,能量由电能转化为化学能
与N相接时,H+向负极区迁移
与M连接时,所用电源的a极为负极
与M相接时,阳极周围的pH逐渐增大
8.(双选)(2011·珠海模拟)如图中,两电极上发生的电极反映别离为:
a极:2Ag++2e-====2Ag
b 极:Fe-2e -====Fe 2+
下列说法不正确的是( ) A.该装置必然是电解池 、b 可能是同种电极材料
C.装置中电解质溶液不必然含有Ag +
D.装置中发生的离子反映方程式必然是Fe+2Ag +
====Fe 2+
+2Ag
9.(2011·宿迁模拟)在25 ℃时,将两根铂电极插入必然量的硫酸钠饱和溶液中进行电解,当电路中有a mol 电子转移时,溶液中析出m g Na 2SO 4·10 H 2O 晶体。
若温度不变,在剩余溶液中溶质的质量分数为( ) A.
m m 18a +×100% B.m
m 9a
+×100%
C.
71m 161(m 18a)+×100% D.71m
161(m 9a)
+×100%
10.(2011·三明模拟)磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池,其大体组成和反映原理如下:
下列说法不正确的是( )
A.在改质器中主要发生的反映为C x H y +xH 2O 800−−−→℃xCO+(x+y/2)H 2
B.移位反映器中CO(g)+H 2O(g)CO 2(g)+H 2(g)ΔH >0,温度越高,CO 转化速度越大
C.负极排出的气体主如果CO 2
D.该电池正极的电极反映为O 2+4H ++4e -
====2H 2O
11.(2011·合肥模拟)我省合肥市大力发展清洁能源产业,以太阳能为代表的新能源产业规模占全省的一半以上。
试完成下列问题: (1)此刻电瓶车所用电池一般为铅蓄电池,如图所示,这是一种典型的
可充电电池,电池总反映式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-放电
2PbSO4+2H2O。
则电池放
充电
电时,溶液的pH会_____(填“增大”或“减小”),
写出负极反映式为______________。
充电时,铅蓄电池的负极应与充电器电源的______极相连。
(2)为表现节能减排的理念,中国研制出了新型燃料电池汽车,该车装有“绿色心脏”——质子互换膜燃料电池。
如图是某种质子互换膜燃料电池原理示用意。
该电池的正极是(填“a”或“b”,下同)_____极,工作进程中,质子(H+)透过质子互换膜移动到极。
写出该电池的负极反映式为:________________________。
(3)最近,合肥动工建设大型太阳能电池板材料生产基地,这种材料主如果高纯度的硅,下面关于硅的叙述中,正确的是_________。
A.硅的非金属性比碳弱,只有在高温下才能跟氢气起化合反映
与碳酸钠固体高温条件下反映,说明硅酸的酸性强于碳酸
是酸性氧化物,它不溶于任何酸
D.虽然硅的化学性质不活泼,但在自然界中以化合态存在
E.硅是组成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一名
12.(2011·郑州模拟) A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如表所示:
阳离子Ag+ Na+
阴离子NO3- SO42- Cl-
如图1所示的装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次别离盛放足量的A、 B、 C三种溶液。
电极均为石墨电极。
接通电源,通过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了27克。
常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图如图2所示。
据此回答下列问题:
(1)M为电源的______极(填写“正”或“负”),甲为__________(填写化学式)。
(2)计算电极f上生成的气体在标准状况下的体积_________。
(3)写出乙烧杯中的电解池反映______________________。
(4)若电解后甲溶液的体积为25 L,则该溶液的pH为_______。
(5)要使丙恢复到原来的状态,应加入_______ g ______。
(填写化学式)
13.(2011·成都模拟)熔融盐燃料电池具有较高的发电效率,因此受到重视。
某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2-和HCO3-)为电解质,以丁烷为燃料,以空气为氧化剂,以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。
该燃料电池负极电极反映式为:2C4H10+26CO32--52e-====34CO2+10H2O。
试回答下列问题:
(1)该燃料电池的化学反映方程式为__________________________;
(2)正极电极反映式为________________________________。
(3)为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应维持稳定。
为此,必需在通入的空气中加入一种物质,加入的物质是__________,它来自______
________________。
(4)某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水:
①写出反映的离子方程式_______________________________。
②将湿润的淀粉KI试纸放在该装置周围,发现试纸变蓝,待一段时间后又发现蓝色褪去,
这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。
若反映的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1,且生成两种酸。
该反映的化学方程式为______________________。
③若电解后取得200 mL mol·L-1NaOH溶液,则消耗C4H10的体积在标准状况下为_________ mL。
14.(2012·广州模拟)有一种节能的氯碱工业新工艺,将电解池与燃料电池相组合,相关流程如图所示(电极未标出):
回答下列有关问题:
(1)电解池的阴极反映式为_________________________________。
(2)通入空气的电极为____________________________________,
燃料电池中阳离子的移动方向___________(“从左向右”或“从右向左”)。
(3)电解池中产生2 mol Cl2,理论上燃料电池中消耗_____ mol O2。
(4)a、b、c的大小关系为:__________。
【高考预测】
电化学是与生产、生活联系密切的内容,同时也是进行学科综合的重要契合点,因此成为历年高考的必考知识点,原电池和电解池在每一年的高考试题中均有涉及,电化学反映原理的分析和电极反映式的书写和在实际生活中的应用在温习进程中应重点强化。
命题角度高考预测
电化学反应原理的分析3、4、5
电化学装置电极反应式的书写1、2、6
电化学的应用7
1.可以将反映Zn+Br2====ZnBr2设计成可充电电池,下列4个电极反映:
①Br2+2e-====2Br-
②2Br--2e-====Br2
③Zn-2e-====Zn2+
④Zn2++2e-====Zn
其中表示充电时的阳极反映和放电时的负极反映的别离是( )
A.②和③
B.②和①
C.③和①
D.④和①
2.生物体中细胞膜内的葡萄糖,细胞膜外的富氧液体及细胞组成微型的生物原电池,下列有关判断正确的是( )
A.负极发生的电极反映可能是:O2+4e-+2H2O====4OH-
B.正极发生的电极反映可能是:O2+4e-====2O2-
C.负极反映主如果C6H12O6生成CO2或HCO3-
D.正极反映主如果C6H12O6生成CO2或CO32-
3.镁-H2O2酸性电池采用海水作电解质溶液(加入必然量的酸),下列说法正确的是( )
A.电池总反映的离子方程式为:Mg+H2O2+2H+====Mg2++2H2O
B.负极的电极反映为:H2O2+2H++2e-====2H2O
C.工作时,正极周围海水的pH减小
D.电池工作时,溶液中的H+向负极移动
4.如图,烧杯中的溶质均足量,a、b、c、d、e均为石墨电极,通电一段时间后,a电极上有红色物质析出,以下说法正确的是( )
电极上可以析出使湿润的淀粉KI试纸变蓝的气体
电极周围溶液变红
烧杯内溶液的pH升高
烧杯中加必然量的KCl固体可恢恢复状
5.某同窗按如图所示的装置进行实验。
A、B两种常见金属,它们的硫酸盐可溶于水,当K
闭合时,在互换膜处SO42-从右向左移动。
下列说法错误的是( )
A.电解一段时间后,向Ⅱ装置通入适量的HCl气体可以恢恢复来的浓度
B.反映初期,Y电极周围出现白色沉淀
电极质量增加
电极产生气泡,且生成1 mol气体的同时,有1 mol A参与反映
6.甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒(如图)。
请回答下列问题:
(1)若甲乙两池中均盛放CuSO4溶液,反映一段时间后:
①有红色物质析出的是:甲池中的_______棒;乙池中的___________棒。
②在乙池中阳极的电极反映式是____________________________________。
(2)若甲乙两池中均盛放饱和NaCl溶液。
①写出甲池中正极的电极反映式____________________________________。
乙池中发生反映的离子方程式为____________________________________。
②若乙池转移mol电子后停止实验,池中溶液的体积是200 mL,则此时溶液的pH=________。
(不考虑电解产物的彼此反映)
7.如图所示三套实验装置,别离回答下列问题。
(1)装置1为铁的吸氧侵蚀实验。
一段时间后,向插入铁钉的玻璃筒内滴入
K3[Fe(CN)6]溶液,即可观察到铁钉周围的溶液有蓝色沉淀,表明铁被______(填“氧化”或“还原”);向插入石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到石墨棒周围的溶液变红,该电极反映式为__________________________________。
(2)装置2中的石墨是_____极(填“正”或“负”),该装置发生的总反映的离子方程式为_____________________________________。
(3)装置3中甲烧杯盛放100 mL mol·L-1的NaCl溶液,乙烧杯盛放100 mL mol·L-1的CuSO4溶液。
反映一段时间后,停止通电。
向甲烧杯中滴入几滴酚酞,观察到石墨电极周围首先变红。
①电源的M端为_____极;甲烧杯中铁电极的电极反映式为__________________。
②乙烧杯中电解反映的离子方程式为__________________________________。
③停止电解,掏出Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增重 g,甲烧杯中产生的气体标准状况下的体积为________ mL 。
答案解析
【模拟演练】
1.【解析】选A。
按照图示可知,光伏电池是将太阳能直接转变成电能的装置,A正确,B 错误。
外电路中,电流从b流向a,C错误。
由于电流从P型半导体流出,因此P型半导体为正极,D错误。
2.【解析】选C。
A选项电解氧化铝生成的金属铝密度比冰晶石等的密度大,在熔融液的基层; B选项锂离子电池属于二次电池;D选项铁表面镀锌,铁作阴极,锌作阳极;C选项钢铁吸氧侵蚀的正极反映是2H2O+O2+4e-====4OH-。
3.【解析】选D。
放电时A极失电子做负极,放电时Na+向正极移动,A、B错;充电时是将电能转化为化学能,C错。
4.【解析】选B、D。
由图可知a极反映进程BH4-→BO2-,B元素化合价不变,H从-1价变成+1价,失电子,发生反映BH4-+8OH--8e-====BO2-+6H2O,则a极为负极;b极H2O2→OH-得电子,电极反映为H2O2+2e-====2OH-,则b为正极;电池放电时作原电池,Na+移向正极,即由a移
向b,A、C正确,MnO2作电极b材料,若起催化作用,则使H2O2变成H2O和O2,与图示不符,B错;由H2O2~2e-可知,每消耗3 mol H2O2,转移6 mol电子,D错。
5.【解析】选D。
由
03
23
N N H
~,可知N2在阴极上被还原,A错;铁为活泼金属,做阳极材
料会被氧化,从而实现不了合成氨这个反映,B错;阴极电极反映式为
N2+6H++6e-====2NH3,C错;由题意可知总反映式为N2+3H2电解
2NH3,D正确。
6.【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)利用原电池原理判断有关微粒流向。
(2)原电池反映的总反映式为两极反映式的加和,充电进程为放电进程的逆进程。
【解析】选D。
由题知放电时的反映为:Li1-x CoO2+xLi====LiCoO2,则正极反映为:Li1-x CoO2+xe-+xLi+====LiCoO2,负极反映为:xLi-xe-====xLi+,Li+主要从负极区通过隔膜移向正极区,A、B正确;充电进程是电能转化为化学能的进程,C正确;充电时负极(C)接的是外接电源的负极,此时C为阴极,电极反映应该是xLi++xe-====xLi,锂元素被还原,D 错误。
7.【解析】选C。
K与N相连,电池外接灯泡作用电器,故装置为原电池,能量由化学能转化为电能,H+向正极区移动,故A、B均错;K与M连接时,装置外接电源,为电解池,Pb 作阴极与外接电源负极相连,阳极反映为PbSO4+2H2O-
2e-====PbO2+SO42-+4H+,c(H+)增大,pH减小,C正确,D错。
8.【解析】选A、C。
由a、b两极上发生的反映可知,a极发生还原反映,b极发生氧化反映,所以此装置若是原电池,则b为负极,a为正极,电解质溶液含Ag+,电池反映式为Fe+2Ag+====Fe2++2Ag,且两极材料必然不同;若此装置是电解池,则b为阳极,a为阴极,电解质溶液含Ag+,电池反映式为Fe+2Ag+====
Fe2++2Ag,且两极材料可以相同,也可以不同。
B、D对,A、C错。
9.【解析】选D。
当用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液时,电解总反映式为2H2O
电解
2H2↑+O2↑,该反映中共转移4 mol电子,因此当有a mol电子转移时,电解进程中共消耗mol的水,由于原溶液是饱和溶液,电解后的溶液也是饱和溶液,故饱和溶液溶质质量分数的计算可作如下转化:m g晶体中Na2SO4的质量溶解在m g晶体中的水和 mol水中恰好饱和,由此可计算得选项D正确。
10.【解析】选B。
由题图可知,C x H y和H2O通过改质器后,生成CO和H2, A正确;触媒在
适合温度下活性最强,高于或低于适合温度,催化活性都会降低或消失,B错误;由图看出C、D两项正确。
11.【解析】(1)铅蓄电池放电时,负极为Pb,失去电子发生氧化反映Pb-2e-+SO42-
====PbSO4,正极为PbO2,取得电子发生还原反映;铅蓄电池在充电时,是电解池装置,与充电器电源的负极相连的叫做阴极,即它放电时的负极,阳极失去电子转移到充电器电源的正极,阳极反映是PbSO4+2H2O-2e-====PbO2+SO42-+4H+。
(2)阳极即为原电池的负极,发生的反映为H2-2e-====2H+,阴极为正极,反映为
O2+4H++4e-====2H2O。
(3)B中,SiO2是酸性氧化物,它可溶于氢氟酸;E中,硅是组成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位。
答案:(1)增大 Pb-2e-+SO42-====PbSO4负
(2)b b H2-2e-====2H+ (3)A、D
12.【解析】接通电源,通过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了27克,说明乙中溶质是硝酸银,Ag++e-====Ag,取得27 g Ag,电路中通过的电子是
mol。
结合图可知甲的pH增大,是氯化钠,丙的pH不变,是硫酸钠。
电极f上生成的气体是O2, mol 电子可电解水 g,产生 5 mol O2。
答案:(1)负 NaCl (2) L
(3)4AgNO3+2H2O 电解
4Ag+O2↑+4HNO3
(4)12 (5) H2O
【方式技能】串联电池的解题技能
(1)多个电解池串联的计算应按照串联电路的特点进行,即各电极通过的电子的物质的量相同。
(2)当多个电解池串联时往往存在电镀池,要特别注意电镀进程中电解液的浓度、pH等都不发生转变。
13.【解析】(1)燃料电池的化学反映方程式即有机物的燃烧方程式;(2)用总化学方程式减去负极反映式即得正极反映式;
(3)因为负极消耗CO32-而生成CO2,所以要维持稳定,正极需要生成CO32-,所需CO2可以由负极反映产物提供;(4)电解饱和食盐水即电解电解质和水,据此写出离子方程式;按照氧
化还原反映中化合价起落总数相等,可以配平Cl2和I2的反映;按照串联电路中各电极得失电子总数相等,电解后取得NaOH mol·L-1× L= mol,即电解池阴极有 mol H+取得了 mol 电子,所以燃料电池的负极消耗C4H10的体积为 mol÷26)× L·mol-1= L=
560 mL。
答案:(1)2C4H10+13O2====8CO2+10H2O
(2)O2+2CO2+4e-====2CO32-
(3)CO2负极反映产物
(4)①2Cl-+2H2O 电解
Cl2↑+H2↑+2OH-
②5Cl2+I2+6H2O====10HCl+2HIO3③560
14.【解析】(2)氧气是氧化剂,在正极被消耗,生成氢氧根离子,所以正极需要阳离子补充电荷,所以阳离子从左向右移动;
(3)产生2 mol Cl2,转移4mol电子,所以消耗氧气1 mol;
(4)阴极产生的a%的氢氧化钠加入燃料电池的正负极,正极生成氢氧化钠使浓度增大,负极氢气失电子生成的氢离子消耗氢氧根离子,所以负极出来的氢氧化钠浓度减小,所以c >a>b。
答案:(1)2H2O+2e-====H2↑+2OH-
(2)正极从左向右 (3)1 (4)c>a>b
【高考预测】
1.【解析】选A。
充电时的阳极和放电时的负极均发生氧化反映。
2.【解析】选C。
该生物原电池中负极是C6H12O6失去电子生成CO2或HCO3-,正极是氧气取得电子,电极反映是O2+4e-+2H2O====4OH-,故C正确。
3.【解析】选A。
若是总反映式为Mg+H2O2====Mg(OH)2,则产物为难溶的氢氧化镁,必将致使电池反映不能长久,正确的总反映式为Mg+H2O2+2H+====Mg2++2H2O,故A正确;正极反映消耗H+,故电池工作时,正极周围海水的pH增大,且溶液中的H+向正极移动,故B、C、D 错误。
4.【解析】选B。
先按照A烧杯中的转变判断电源的正负极,a电极上析出铜,则a连接电源负极,因此可以判断出b、d为阳极,c、e为阴极,e上应该析出铜,A相当于电镀装
置,通电一段时间后溶液维持不变,B中总反映是:2KCl+2H2O 电解
2KOH+Cl2↑+H2↑,因
此电解后要恢恢复状,应该通入HCl气体。
5.【解析】选B。
由于装置Ⅱ中两极材料相同,不符合组成原电池的条件,因此可判断出装置Ⅰ是原电池,装置Ⅱ是电解装置,按照已知“SO42-从右向左移动”可判断出A是负极,电极反映式为A-2e-====A2+,B是正极,电极反映式为
B2++2e-====B,Y作阳极,X作阴极,用惰性电极电解AlCl3溶液的总反映方程式为
2AlCl3+6H2O 电解
2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑。
按照电解的总反映式和质量守恒可知选项A正
确。
按照得失电子守恒可知选项D也正确。
6.【解析】(1)①甲池是原电池,Fe作负极,碳棒作正极,Cu在正极上析出;乙池是电解池,由电子流向可知,电源左侧是负极,右边是正极,Cu在阴极铁棒上析出;②乙池中阳极的电极反映式为4OH--4e-====2H2O+O2↑;(2)①甲池中正极O2得电子,即
2H2O+O2+4e-====4OH-;②由乙池中电池反映的总离子方程式2Cl-+2H2O 电解
2OH-+H2↑+Cl2↑
可知转移 mol电子,生成 mol OH-,c(OH-)= mol·L-1,pH=13。
答案:(1)①碳(或C) 铁(或Fe)
②4OH--4e-====2H2O+O2↑
(2)①2H2O+O2+4e-====4OH-
2Cl-+2H2O 电解
2OH-+H2↑+Cl2↑
②13
7.【解析】(1)装置1,由石墨棒周围的溶液变红可知,石墨棒作正极,电极反映式为O2+4e-+2H2O====4OH-,铁钉作负极,发生氧化反映;
(2)由装置2两电极活泼性强弱得Cu必然是负极,总反映的离子方程式即该装置中自发的氧化还原反映:2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+;
(3)①由甲中石墨电极周围首先变红可知该极H+放电,即该极为阴极,Fe为阳极,电极反映式为Fe-2e-====Fe2+,由此可知,电源M端为正极;
②电源M端为正极,N端为负极,乙中Cu为阴极,石墨为阳极,发生反映的离子方程式为
2Cu2++2H2O 电解
2Cu+O2↑+4H+;
③由两池中的对应关系Cu~2e-~H2↑
64 g 1 mol
g mol
即224 mL H2。
答案:(1)氧化 O2+4e-+2H2O====4OH-
(2)正 2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+
(3)①正 Fe-2e-====Fe2+
②2Cu2++2H2O 电解
2Cu+O2↑+4H+③224。