2021届高考化学一轮复习过关训练：电化学基础

2021届高考化学一轮复习过关训练：电化学基础

2021 届高考一轮复习化学 电化学基础 一、选择题 1．最近我国成功研制出高效电催化固氮催化剂 Mo2N，如图所示，在 0.1 mol·L－1 盐酸中， 一定电压下具有较高的产氨速率和稳定的电流效率。下列判断错误的是( ) A．石墨电极为阳极 B．P 为阳离子交换膜 C．Mo2N/GCE 电极区的反应式为 N2＋6H＋＋6e－===2NH3 D．为提高溶液的导电性，可在石墨电极区加入适量盐酸 2．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO3－ 4 ＋2I－＋2H＋ ⇌ AsO3－ 3 ＋I2＋H2O”设计 成的原电池装置，其中 C1、C2 均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向 图ⅡB 烧杯中逐滴加入适量 40% NaOH 溶液。 下列叙述中正确的是( ) A．甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转 B．甲组操作时，溶液颜色变浅 C．乙组操作时，C2 作正极 D．乙组操作时，C1 上发生的电极反应为 I2＋2e－===2I－ 3．Na2FeO4 是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常 利用如图装置生产 Na2FeO4，下列有关说法不正确的是( ) A．右侧电极反应方程式：Fe＋8OH－－6e－===FeO2－ 4 ＋4H2O B．左侧为阳离子交换膜，当 Cu 电极生成 1 mol 气体时，有 2 mol Na＋通过阳离子交换膜 C．可以将左侧流出的氢氧化钠补充到该装置中部，以保证装置连续工作 D．Na2FeO4 具有强氧化性且还原产物为 Fe3＋，因此可以利用 Na2FeO4 除去水中的细菌、固 体颗粒以及 Ca2＋等 4．下图是一种新型的光化学电源，当光照射光电极时，通入 O2 和 H2S 即产生稳定的电流 (H2AQ 和 AQ 是两种有机物)。下列说法不正确的是( ) A．H＋通过阳离子交换膜从正极区进入负极区 B．电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化 C．负极的电极反应式为 2I－－2e－===I2 D．总反应为 H2S＋O2===== 光照 H2O2＋S↓ 5．如图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是( ) A．a、b 极不能使用同种电极材料 B．工作时，a 极的电势低于 b 极的电势 C．工作一段时间之后，a 极区溶液的 pH 增大 D．b 极的电极反应式为 CH3COO－＋4H2O－8e－===2HCO－ 3 ＋9H＋ 6．按如图所示进行实验，下列说法不正确的是( ) A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生 B．装置甲、乙中的能量变化均为化学能转化为电能 C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转 D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋ 7．关于图中装置说法正确的是( ) A．装置中电子移动的途径：负极→Fe→M 溶液→石墨→正极 B．若 M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，溶液中可能有 NaClO C．若 M 为 FeCl2 溶液，可以实现石墨上镀铁 D．若 M 是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀 8．用惰性电极分别电解下列各物质水溶液一小段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量 水，能使溶液恢复到电解前浓度的是 A．AgNO3 B．Na2SO4 C．CuCl2 D．KI 9．下图是利用盐桥电池从某些含碘物质中提取碘的两个装置 下列说法中正确的是 A．两个装置中，石墨 I 和石墨Ⅱ均作负极 B．碘元素在装置①中被还原，在装置②中被氧化 C．装置①、②中的反应生成等量的 I2 时，导线上通过的电子数之比为 1∶5 D．装置①中 MnO2 的电极反应式为 MnO2+2H2O+2e−=Mn2++4OH− 10．500mL KNO3 和 Cu(NO3)2 的混合溶液中 c(NO−3）=0.6mol·L−1，用石墨作电极电解此溶 液，当通电一段时间后，两极均收集到 2.24L 气体(标准状况下），假定电解后溶液体积仍 为 500mL，下列说法正确的是 A．原混合溶液中 c(K+)为 0.2mol·L−1 B．上述电解过程中共转移 0.2mol 电子 C．电解得到的 Cu 的物质的量为 0.05mol D．电解后溶液中 c(H+)为 0.2mol·L－1 11．现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池、原电池中。电解 NaB(OH)4 溶液可制备 H3BO3，其工作原理如图。下列叙述错误的是 A．M 室发生的电极反应式：2H2O-4e−=O2↑+4H+ B．N 室：a0 ②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s) 4SiHCl3(g)ΔH2<0 ③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g) 3SiHCl3(g) ΔH3 氢化过程中所需的高纯度 H2 可用惰性电极电解 KOH 溶液制备，写出产生 H2 的电极名称 ________( 填 “ 阳 极 ” 或 “ 阴 极 ”) ， 该 电 极 反 应 方 程 式 为 ________________________________。 参考答案 一、选择题 1．D 解析：D [由图可知，Mo2N/GCE 电极上 N2 被还原生成 NH3，则 Mo2N/GCE 电极是阴 极，石墨电极是阳极，A 正确；阴极上生成 NH3，则 Mo2N/GCE 电极区的反应式为 N2＋ 6H＋＋6e－===2NH3，C 正确；阳极反应式为 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阳极产生 H＋，阴 极消耗 H＋，H＋要透过隔膜 P 向左侧移动，故 P 为阳离子交换膜，B 正确；在石墨电极区 加入适量盐酸，石墨电极上 Cl－发生氧化反应生成 Cl2，产生污染性气体，D 错误。] 2．D 解析：D [装置Ⅰ中的反应，AsO3－ 4 ＋2I－＋2H＋ ⇌ AsO3－ 3 ＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸 时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指 针不会发生偏转，但由于 I2 浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置ⅡB 烧杯中加入 NaOH 溶液中，C2 上发生：AsO3－ 3 －2e－＋2OH－===AsO3－ 4 ＋H2O，电子沿导线到 C1 棒，I2＋2e－ ===2I－，所以 C2 为负极，C1 为正极。] 3．D 解析：D 解析：根据图示，Cu 电极为阴极，Fe 电极为阳极，右侧电极为 Fe 电极，Fe 失 去电子发生氧化反应生成 FeO2－ 4 ，结合原子守恒和电荷守恒可得电极反应式为 Fe－6e－＋ 8OH－===FeO2－ 4 ＋4H2O，A 项正确；左侧为阴极室，H＋的放电能力大于 Na＋，Cu 电极上的 电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当 Cu 电极上生成 1 mol 气体时，同时产生 2 mol OH－，此时中部有 2 mol Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷，B 项正确；根据 B 项分析，阴极室生成 NaOH，左侧流出的 NaOH 溶液的浓度大于加入的 NaOH 溶液的浓 度，即 b%>a%，根据图示可将左侧流出的 NaOH 补充到该装置中部，以保证装置连续工 作，C 项正确；Na2FeO4 具有强氧化性，可利用 Na2FeO4 除去水中的细菌，Na2FeO4 的还原 产物为 Fe3＋，Fe3＋水解生成 Fe(OH)3 胶体，Fe(OH)3 胶体可吸附固体颗粒，但二者均不能除 去水中的 Ca2＋，D 项错误。 4．A 解析：A 解析：由电子流向可知石墨电极为正极，光电极为负极；负极上碘离子失电子 被氧化，电极反应为 2I－－2e－===I2，生成的碘可与硫化氢发生反应；正极 AQ 得电子被还 原生成 H2AQ，H2AQ 与氧气反应生成 AQ 和过氧化氢，总反应为 H2S＋O2===== 光照 H2O2＋ S↓。原电池工作时，阳离子向正极移动，A 项错误；由图像可知电源工作时发生了光能、 化学能、电能间的转化，B 项正确；通过以上分析可知，C、D 项正确。 5．D 6．B 7．B 解析： B 解析 装置中电子移动的途径：负极→Fe 电极，石墨→正极，溶液中通过离子导电，电子 不通过溶液，A 错误；若 M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，阳极产生 Cl2，溶液中的 NaOH 与阳极产生的 Cl2 发生反应生成 NaCl 和 NaClO，所以溶液中可能有 NaClO，B 正 确；若 M 为 FeCl2 溶液，在阳极，溶液中的 Cl－失去电子生成 Cl2，所以不可能实现石墨上 镀铁，C 错误；若 M 是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐 蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D 错误。 8．B 解析：B 【解析】电解 AgNO3 生成银和氧气和硝酸，电解一段时间后需要加入氧化银才能恢复电解 前的浓度，不能只加入水，故错误；电解 Na2SO4 溶液实际就是电解水，所以电解一段时间 后加入适量的水能恢复原来的浓度，故正确；电解 CuCl2 生成铜和氯气，所以电解一段时 间后需要加入氯化铜才能恢复电解前的浓度，故错误；电解 KI 生成氢气和碘和氢氧化钾， 电解一段时间后需要加入碘化氢才能恢复原来的浓度，故错误。故选 B。 9．C 解析：C 【解析】两个装置中，①中左边碘离子化合价升高变为单质碘，因此石墨 I 作负极，②中 左边碘酸根离子化合价降低变为单质碘，因此石墨Ⅱ作正极，故 A 错误；碘元素在装置① 中化合价升高，被氧化，在装置②中化合价降低，被还原，故 B 错误；装置①、②中的反 应生成 1mol 的 I2 时，导线上通过的电子数物质的量分别为 2mol 和 10mol，导线上通过的 电 子 数 之 比 为 1 ∶ 5 ， 故 C 正 确 ； 装 置 ① 中 MnO2 的 电 极 反 应 式 应 该 为 MnO2+4H++2e−=Mn2++2H2O，故 D 错误。综上所述，答案为 C。 10．A 解析：A 【解析】电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上先铜 离子放电生成铜单质，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气，气体的物质的量为 2.24L÷22.4L/mol=0.1mol；每生成 0.1mol 氧气转移 0.4mol 电子，每生成 0.1mol 氢气转移 0.2mol 电子，每生成 1mol 铜转移 2mol 电子，所以根据转移电子守恒得铜的物质的量=(0.4- 0.2）/2mol=0.1mol，则铜离子的物质的量浓度为 0.1mol÷0.5L=0.2mol/L，根据电荷守恒得 钾 离 子 浓 度 =0.6mol·L−1-0.2mol·L−1×2=0.2mol/L ， A 正 确 ； 转 移 电 子 的 物 质 的 量 =0.1mol×4=0.4mol，错误；根据以上分析知，铜的物质的量为 0.1mol，错误；当电解硝酸 铜时溶液中生成氢离子，当电解硝酸钾溶液时，实际上是电解水，所以电解后氢离子的物 质的量为氧气的 4 倍，为 0.1mol×4=0.4mol，则氢离子浓度为 0.8mol/L，错误；答案选 A。 11．D 解析：D 【解析】M 室中石墨电极与电源正极相连，石墨为阳极，电解质溶液为稀硫酸，电解时阳 极上水失电子生成 O2 和 H+，电极反应式为 2H2O-4e−=O2↑+4H+，故 A 正确；N 室中石墨电 极与电源负极相连，石墨为阴极，电解质溶液为 NaOH 溶液，电解时阴极上水得电子生成 H2 和 OH−，原料室中的 Na+通过 c 膜进入 N 室，溶液中 NaOH 的浓度增大，所以 N 室：a ＜b，故 B 正确；由题意及离子移动方向规律，原料室中的[B(OH)4]−通过 b 膜进入产品 室 ， M 室 H+ 通 过 a 膜 进 入 产 品 室 ， 二 者 发 生 反 应 生 成 H3BO3 ， 离 子 方 程 式 为 ： [B(OH)4]−+H+ H3BO3+H2O，故 C 正确；由[B(OH)4]−+H+ H3BO3+H2O，理论上每生成 1mol 产品(H3BO3)，会消耗 1mol H+，M 室要生成 1mol H+，由 M 室电极反应式 2H2O-4e−=O2↑+4H+可得，失去 1mol 电子，串联电路中根据得失电子守 恒，N 室必然得到 1mol 电子，由 N 室电极反应式 2H2O+2e−=H2↑+2OH−可得，N 室生成 0.5mol H2，即阴极室生成的气体在标准状况的体积是 11.2L，故 D 错误。故选 D。 12．B 解析：B 【解析】A．根据总反应：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，可知，Ag 的化合价升 高，被氧化，为原电池的负极，错误；B．式中 5MnO2 得电子生成 Na2Mn5O10，化合价共 降低了 2 价，所以每生成 1mol Na2Mn5O10 转移 2mol 电子，正确；C．在原电池中阴离子向 负极移动，阳离子向正极移动，错误；D．Ag 的化合价升高，被氧化，AgCl 是氧化产物， 错误。 【点睛】考查原电池的工作原理，氧化还原反应中电子的转移、电解质溶液中离子的移动 方向等问题。 13．A 解析：A 【解析】锂比铝的金属性强,可知负极的电极反应式为 Li-e- Li+,将负极反应式和正极反 应式联立,可得电池总反应式为 2Li+FeS Li2S+Fe,A 项正确,C 项错误;Li-Al 作为合金,其结 构类似金属单质,Li 元素的化合价为 0 价,B 项错误;充电时该装置相当于电解池,阴极应为原 电池的负极,发生还原反应 Li++e- Li,D 项错误。 二、非选择题 14． (1)Li＋＋FePO4＋e－===LiFePO4 (2)NO2＋NO－ 3 －e－===N2O5 (3)Al－3e－＋4OH－===AlO－ 2 ＋2H2O 15． (1)Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 5.6 (2)①K1 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ③制 H2 时，电极 3 发生反应：Ni(OH)2＋OH－－e－ ===NiOOH＋H2O。制 O2 时，上述电极反应逆向进行，使电极 3 得以循环使用 (3)阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或 2H＋＋2e－===H2↑) 解析 (1)由题图中 H＋的移动方向知，左端的电极反应为 Fe3＋＋e－===Fe2＋，应为阴极，接 电源负极，右端的电极反应为 2HCl－2e－===Cl2＋2H＋，应为阳极，接电源正极，负极产生 的 Fe2＋进一步被 O2 氧化生成 Fe3＋，则 4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；由此可知，每消 耗 1 mol O2，需转移 4 mol 电子，则转移 1 mol 电子时，应消耗1 4 mol O2，标准状况下，1 4 mol O2 的体积为1 4 mol×22.4 L/mol＝5.6 L。 (2)①电解时，阴极产生 H2，即电极 1 产生 H2，此时开关连接 K1，阴极 H2O 得电子生成 H2，电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。 ③连接 K1 时，电极 3 反应为 Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O；当连接 K2 制 O2 时，电 极 3 反应为 NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。由以上电极反应可看出，不同的连接方 式，可使电极 3 循环使用。 (3)电解 KOH 溶液制 H2，实质是电解水。生成 H2 的一极为阴极，反应为 2H2O＋2e － ===H2↑＋2OH－或 2H＋＋2e－===H2↑。