高考化学四海八荒易错集专题11电化学原理及应用

高考化学四海八荒易错集专题11电化学原理及应用

专题 11 电化学原理及应用 1．下列有关电化学的示意图中正确的是( ) 解析：选项 A，Zn 应为原电池负极，Cu 为原电池正极。选项 B，盐桥两边的烧杯中盛装的电解质溶液应互 换。选项 C，粗铜应连接电源正极。选项 D，电解饱和 NaCl 溶液，Cl－在阳极放电产生 Cl2，H＋在阴极获得 电子而产生 H2，正确。 答案：D 2．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将 H2O 和 CO2 转化为 O2 和燃料(C3H8O)。下列说 法正确的是( ) A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从 b 极区向 a 极区迁移 C．每生成 1 mol O2，有 44 g CO2 被还原 D．a 电极的反应为 3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 答案：B 3．有关电化学知识的描述正确的是( ) A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 B．某原电池反应为 Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的 KCl 饱和溶液 C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极， 其负极反应式为 Fe－2e－===Fe2＋ D．由 Al、Mg 与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为 Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2 答案：A 4．镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低等特点。一般研究的镁燃料电池可 分为镁空气燃料电池、镁海水燃料电池、镁过氧化氢燃料电池和镁次氯酸盐燃料电池。其中，镁次氯 酸盐燃料电池的工作原理如图所示，下列有关说法不正确的是( ) A．放电过程中 OH－移向正极 B．电池的总反应式为 Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2＋Cl－ C．镁燃料电池中镁均为负极，发生氧化反应 D．镁过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应式为 H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O 解析：本题以镁燃料电池为背景考查了原电池原理、不同条件下电极反应式的书写。镁燃料电池，镁作负 极，失电子，产物由电解质溶液决定，若为酸性溶液，生成 Mg2＋，若为碱性溶液，生成 Mg(OH)2。ClO－在正 极反应，由图可知有 Cl－和 OH－生成：ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－，OH－向负极移动，生成 Mg(OH)2，在镁 过氧化氢燃料电池中，H2O2 得 e－与 H＋反应生成 H2O。 答案：A 5．如图所示，将两烧杯中电极用导线相连，四个电极分别为 Mg、Al、Pt、C。当闭合开关 S 后，以下表述正 确的是( ) A．电流表指针不发生偏转 B．Al、Pt 两极有 H2 产生 C．甲池 pH 减小，乙池 pH 不变 D．Mg、C 两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应 答案：D 6．某化学小组构想将汽车尾气(NO、NO2)转化为重要的化工原料 HNO3，其原理如图所示，其中 A、B 为多孔 材料。下列说法正确的是( ) A．电解质溶液中电流的方向由 B 到 A，电子的流向与之相反 B．电极 A 表面反应之一为 NO－3e－＋2H2O===NO－ 3 ＋4H＋ C．电极 B 附近的 c(NO－ 3 )增大 D．该电池工作时，每转移 4 mol 电子，生成 22.4 L O2 解析：该电池的工作原理(以 NO 为例)为 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，则 NO 发生了氧化反应，故 A 极为负极，B 极为正极。电子只能通过外电路，其流向为从 A 到 B，A 项错误；负极反应(以 NO 为例)为 NO－3e－＋2H2O===NO－ 3 ＋4H＋，B 项正确；原电池中阴离子(NO－ 3 )向负极附近移动，C 项错误；电池工作时，每转移 4 mol 电子，消 耗 1 mol O2，在标准状况下 O2 的体积为 22.4 L，D 项错误。 答案：B 7．利用 LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH 可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获 得。利用如图所示装置电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为 LiOH 和 LiCl 溶液。B 极区电解液为________(填 化学式)溶液，阳极电极反应式为______________，电解过程中 Li＋向________(填“A”或“B”)电极迁移。 答案：LiOH 2Cl－－2e－===Cl2↑ B 8．某蓄电池的反应为 NiO2＋Fe＋2H2O Fe(OH)2＋Ni(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 的质量为 18 g， 则外电路中转移的电子数是________。 A．NiO2 B．Fe C．Fe(OH)2 D．Ni(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，通常在船体镶嵌 Zn 块，或与该蓄电池的________ 极(填“正”或“负”)相连。 (3)以该蓄电池作电源，用如图所示的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，电解质溶液中的 c(Fe2 ＋)、c(Zn2＋)会逐渐增大而影响进一步电解。甲同学设计如图除杂方案： 电解液 ――→H2O2 溶液 A ――→调 pH＝4――→过滤 溶液 B 已知： 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Zn(OH)2 开始沉淀时的 pH 2.3 7.5 5.6 6.2 完全沉淀时的 pH 3.9 9.7 6.4 8.0 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___________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)C 0.4NA(或 2.408×1023) (2)负 (3)Al－3e－===Al3＋，Al3＋＋3HCO－ 3 ===Al(OH)3↓＋3CO2↑ (4)正 将 Fe2＋氧化为 Fe3＋ 不正确 因为同时会使 Cu2＋生成沉淀而除去 9．下图是一个化学过程的示意图。 (1)图中甲池是________装置(填“电解池”或“原电池”)，其中 OH－移向________极(填“CH3OH”或 “O2”)。 (2)写出通入 CH3OH 的电极的电极反应式： _______________________。 (3)向乙池两电极附近分别滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为________极(填“A”或“B”)，并写 出此电极的反应式：______________。 (4)乙池中总反应的离子方程式：____________。 (5)常温下，当乙池中 B(Ag)极的质量增加 5.40 g 时，乙池的 pH 是________(若此时乙池中溶液的体积为 500 mL)；此时丙池某电极析出 1.60 g 某金属，则丙中的某盐溶液可能是________(填序号)。 A．MgSO4 B．CuSO4 C．NaCl D．AgNO3 解析：(1)～(2)分析图中装置，甲池是碱性条件下的甲醇燃料电池，通入甲醇的电极作负极，通入 O2 的电 极作正极，在碱性条件下甲醇被氧化为 CO2－ 3 ，由此写出负极反应式：CH3OH－6e－＋8OH－===CO2－ 3 ＋6H2O，原电 池工作时溶液中的阴离子向负极移动。(3)～(4)碳电极(A 极)与原电池正极相连，作阳极，电极反应式为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，则银电极(B 极)作阴极，电极反应式为 Ag＋＋e－===Ag，电解过程的总反应式为 4Ag ＋＋2H2O=====电解4Ag＋O2↑＋4H＋。当向乙池两电极附近分别滴加适量紫色石蕊试液时，附近变红的电极为 A 极。 (5)常温下，当乙池中 B(Ag)电极的质量增加 5.40 g，即析出 Ag 的物质的量为 0.05 mol 时，生成 H＋的物质 的量为 0.05 mol，而乙池中溶液的体积为 500 mL，由此可得溶液的 pH＝1。根据放电规律，本题首先排除 选项 A 和选项 C。当乙池中 B(Ag)电极的质量增加 5.40 g 时，此时转移的电子为 0.05 mol，当丙池中电极 上析出 1.60 g 金属铜时，正好转移 0.05 mol 电子，因此选项 B 符合题意。当丙装置中为 AgNO3 溶液，且 AgNO3 溶液足量时，析出金属(Ag)的质量也应为 5.40 g，当 AgNO3 溶液不足时，析出金属(Ag)的质量必小于 5.40 g， 故选项 D 也符合题意。 答案：(1)原电池 CH3OH (2)CH3OH－6e－＋8OH－===CO2－ 3 ＋6H2O (3)A 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (4)4Ag＋＋2H2O=====电解4Ag＋O2↑＋4H＋ (5)1 BD 10．(1)火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。 ①用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。 已知：N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1 N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1 写出气态肼和 N2O4 反应的热化学方程式： _____________________________________ ________________________________________________________________________。 ②已知四氧化二氮在大气中或在较高温度下很难稳定存在，它很容易转化为二氧化氮。试推断出二氧化氮 制 取 四 氧 化 二 氮 的 反 应 条 件 ( 或 措 施 ) ： ________________________________________________________________________。 (2)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图 1 所示装置中，以 稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入 CH4 和空气，其中固体电解质是掺杂了 Y2O3 的 ZrO2 固体，它在 高温下能传导阳极生成的 O2－离子(O2＋4e－===2O2－)。 ①c 电极的名称为________，d 电极上的电极反应式为__________________________。 ②如图 2 所示为电解 100 mL 0.5 mol·L－1CuSO4 溶液，a 电极上的电极反应式为____________________。若 a 电极产生 56 mL(标准状况)气体，则所得溶液的 pH＝________(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液 恢复到电解前的状态，可加入________(填序号)。 a．CuO b．Cu(OH)2 c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3 答案：(1)①2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1 ②高压、低温(或加压、降温) (2)①正极 CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O ②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 1 ac 易错起源 1、电极产物的判断与有关反应式的书写 例 1．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将 H2O 和 CO2 转化为 O2 和燃料(C3H8O)。下列 说法正确的是( ) A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从 b 极区向 a 极区迁移 C．每生成 1 mol O2，有 44 g CO2 被还原 D．a 电极的反应为：3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 解析 A 项，该装置是电解池，在电解和光的作用下 H2O 在光催化剂的表面转化为 O2 和 H＋，故该装置是将电 能和光能转化为化学能，错误；B 项，根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原则，该装置工作时， H＋从阳极 b 极区向阴极 a 极区迁移，正确；C 项，该电解池的总反应式为：6CO2＋8H2O=====电解 2C3H8O＋9O2。根 据总反应方程式可知，每生成 1 mol O2，有2 3 mol CO2 被还原，其质量为88 3 g，错误；D 项，a 电极为阴极， 发生还原反应，电极反应式为：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，错误。 答案 B 【变式探究】Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取 Cu2O 的电解池示意图如图，电解总反 应为：2Cu＋H2O=======电解 Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是( ) A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极发生还原反应 C．铜电极接直流电源的负极 D．当有 0.1 mol 电子转移时，有 0.1 mol Cu2O 生成 【答案】 A 【名师点睛】 1.电解时电极产物的判断 (阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根) 阴极→溶液中的阳离子得电子，生成相应的单质或低价化合物。 (阳离子放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋) 2．电极反应式的书写 (1)首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为金属活性电极 时，电极材料放电。 (2)再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。 (3)电解水溶液时，应注意放电顺序中 H＋、OH－之后的离子一般不参与放电反应。 3．电解化学方程式的书写 (1)必须在等号上标明通电或电解。 (2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解 CuCl2 溶液：CuCl2 =======电解 Cu＋ Cl2↑。 (3)只有水被电解，只写水及电解产物即可。如： 电解稀硫酸、电解 NaOH 溶液、电解 Na2SO4 溶液时，化学方程式可以写为：2H2O=======电解 2H2↑＋O2↑。 (4)电解质、水同时被电解，则都要写进方程式。如电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2O =======电解 H2↑＋Cl2↑＋ 2NaOH。 【锦囊妙计，战胜自我】 当电解过程中电解的是水和电解质时，电极反应式中出现的是 H＋或 OH－放电，但在书写总反应式时要将反 应物中的 H＋或 OH－均换成水，在生成物中出现的是碱或酸，同时使阴极、阳极反应式得失电子数目相同， 将两个电极反应式相加，即得到总反应的化学方程式。 易错起源 2、电解类型及有关计算 例 2．用右图所示装置除去含 CN－、Cl－废水中的 CN－时，控制溶液 pH 为 9～10，阳极产生的 ClO－将 CN－氧 化为两种无污染的气体。下列说法不正确 的是( ) A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．除去 CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 解析 Cl－在阳极发生氧化反应生成 ClO－，水电离出的 H＋在阴极发生还原反应生成 H2，又由于电解质溶液 呈碱性，故 A、B、C 项正确；D 项，溶液呈碱性，离子方程式中不能出现 H＋，正确的离子方程式为 2CN－＋ 5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，错误。 答案 D 【变式探究】下图是一个用铂丝作电极，电解稀的 MgSO4 溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶 液呈红色。(指示剂的 pH 变色范围：6.8～8.0，酸色——红色，碱色——黄色) 回答下列问题： (1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)； ①A 管溶液由红变黄 ②B 管溶液由红变黄 ③A 管溶液不变色 ④B 管溶液不变色 (2)写出 A 管中发生反应的反应式：___________________； (3)写出 B 管中发生反应的反应式：___________________； (4)检验 a 管中气体的方法是__________________________； (5)检验 b 管中气体的方法是____________________________________； (6) 电 解 一 段 时 间 后 ， 切 断 电 源 ， 将 电 解 液 倒 入 烧 杯 内 观 察 到 的 现 象 是 _____________________________________________________________。 【答案】 (1)① ④ (2)2H＋＋2e－===H2↑(或 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)， Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (或 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑) (4)用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰 (5)用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃 (6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解) 【名师点睛】 1．以惰性电极电解电解质溶液的类型 类型 电极反应特点 实例 电解对象 电解质浓度 pH 电 解 质 溶 液复原 电解 水型 阴：4H＋＋4e－===2H2↑ 阳：4OH － －4e － ===2H2O＋ O2↑ NaOH 水 增大 增大 加水 H2SO4 水 增大 减小 加水 Na2SO4 水 增大 不变 加水 电解 电解 质型 电解质电离出的阴、阳离 子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 通氯化氢 CuCl2 电解质 减小 加氯化铜 放 H2 阴极：H2O 放 H2 生碱 NaCl 电解质和水 生 成 新 增大 通氯化氢 生碱型 阳极：电解质阴离子放电 电解质 放 O2 生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O 放 O2 生酸 CuSO4 电解质和水 生 成 新 电解质 减小 加氧化铜 2.电解池中有关量的计算或判断 电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质 量、产生气体的体积等)、溶液的 pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守 恒，解题方法有如下： (1)根据电子守恒法计算： 用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相 等。 (2)根据总反应式计算： 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。 (3)根据关系式计算： 根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。 【锦囊妙计，战胜自我】 (1)若阴极为 H＋放电，则阳极区 c(OH－)增大；若阳极为 OH－放电，则阴极区 c(H＋)增大；若阴极、阳极同时 有 H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。 (2)用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加 多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。 易错起源 3、 化学腐蚀与电化学腐蚀 例 3．下列说法正确的是( ) A．若 H2O2 分解产生 1 mol O2，理论上转移的电子数约为 4×6.02×1023 B．室温下，pH＝3 的 CH3COOH 溶液与 pH＝11 的 NaOH 溶液等体积混合，溶液 pH＞7 C．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 D．一定条件下反应 N2＋3H2 2NH3 达到平衡时，3v 正(H2)＝2v 逆(NH3) 答案 C 【变式探究】如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： (1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。 (2) 若 试 管 内 液 面 上 升 ， 则 原 溶 液 呈 ________ 性 ， 发 生 ________ 腐 蚀 ， 电 极 反 应 ， 负 极 ____________________________，正极______________________________。 (3) 若 试 管 内 液 面 下 降 ， 则 原 溶 液 呈 ________ 性 ， 发 生 ________ 腐 蚀 ， 电 极 反 应 ， 负 极 ____________________________，正极__________________________。 【答案】 (1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧 2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (3)较强的酸 析氢 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 【名师点睛】 化学腐蚀 电化学腐蚀(主要) 定义 金属与接触到的干燥气体 不纯金属(或合金)接触到电解质溶液所发生的原电池 (如 O2、Cl2、SO2 等)或非电 解质液体(如石油)等直接发 生化学反应引起的腐蚀 反应，较活泼金属失去电子被氧化而引起的腐蚀 吸氧腐蚀(主要) 析氢腐蚀 条件 金属与物质直接接触 水膜中溶有 O2，显弱酸性或中性 水膜酸性较强 本质 金属被氧化而腐蚀 较活泼金属被氧化而腐蚀 现象 无电流产生 有微弱电流产生 反 应 式 2Fe＋3Cl22FeCl3 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 正 极 ： 2H ＋ ＋ 2e － ===H2↑ 【锦囊妙计，战胜自我】 两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大。 1．下列电池工作时能量转化形式与其他三个不同的是( ) 解析：选 B。A.锌锰碱性电池，将化学能转化成电能的装置；B.硅太阳能电池，是将太阳能转化为电能的装 置；C.氢燃料电池，将化学能转化成电能的装置；D.铅蓄电池，将化学能转化成电能的装置；所以 B 能量 转化形式与其他三个不同，故选 B。 2．下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是( ) A．钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀 B．电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 C．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程 D．铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应 3．下列有关 2 个电化学装置的叙述正确的是( ) A．图Ⅰ，电流形成的完整过程是：负极 Zn－2e－===Zn2＋，电子经导线流向正极，正极 Cu2＋＋2e－===Cu B．图Ⅰ，在不改变总反应的前提下，可用 Na2SO4 替换 ZnSO4，用石墨替换 Cu 棒 C．图Ⅱ，通电后 H＋和 Na＋先从阳极区移动到阴极，然后阴极才发生反应 2H＋＋2e－===H2↑ D．图Ⅱ，通电后，由于 OH－向阳极迁移，导致阳极附近 pH 升高 4．某可充电电池的原理如图所示，已知 a、b 为惰性电极，溶液呈酸性，充电时右槽溶液颜色由绿色变为 紫色。下列叙述正确的是( ) A．充电时，b 极接直流电源正极，a 极接直流电源负极 B．充电过程中，a 极的电极反应式为：VO＋ 2 ＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O C．放电时，H＋从左槽迁移进右槽 D．放电过程中，左槽溶液颜色由黄色变为蓝色 解析：选 D。A.充电时，b 电极为阴极，a 极为阳极，则 b 极接直流电源负极，a 极接直流电源正极，故 A 错误；B.充电过程中，a 极是电解池阳极，a 极的反应式为 VO2＋－e－＋H2O===VO＋ 2 ＋2H＋，故 B 错误；C.放电 时，阳离子向正极移动，所以氢离子向左槽移动，故 C 错误；D.放电时，a 电极为原电池正极，左槽中得电 子发生还原反应，所以溶液颜色由黄色变为蓝色，故 D 正确；故选 D。 5．锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是( ) A．充电时 Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧 B．放电时每转移 2 mol 电子负极增重 130 g C．充电时阴极的电极反应式为 Br2＋2e－===2Br－ D．若将电解液改为氯化锌溶液放电效果更好更安全 解析：选 A。A.充电时，为电解池，阳离子应流向阴极，Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧，正确；B. 放电时，负极为锌失电子生成锌离子，电极应减重，错误；C.充电时，阴极的反应式应为 Zn2＋＋2e－===Zn， 错误；D.若将电解液改为氯化锌溶液放电会生成氯气，氯气有毒，不会更安全，错误。 6．碘盐中添加的碘酸钾在工业上可用电解 KI 溶液制取，电极材料是石墨和不锈钢，化学方程式是：KI＋ 3H2O===== 电解 KIO3＋3H2↑，有关说法不正确的是( ) A．石墨作阳极，不锈钢作阴极 B．I－在阳极放电，H＋在阴极放电 C．电解过程中电解质溶液的 pH 变小 D．电解转移 3 mol e－时，理论上可制得 KIO3107 g 7．关于下列装置的说法正确的是( ) A．装置①中盐桥内的 K＋移向 CuSO4 溶液 B．装置①将电能转变为化学能 C．若装置②用于铁棒镀铜，则 N 极为铁棒 D．若装置②用于电解精炼铜，溶液中的 Cu2＋浓度保持不变 8．利用环境中细菌对有机质的催化降解能力，科学家开发出了微生物燃料电池，其装置如图所示，a、b 为 惰性电极。利用该装置可将污水中的有机物(以 C6H12O6 为例)经氧化而除去，从而达到净化水的目的。下列说 法不正确的是( ) A．a 为负极，电极反应式为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ B．反应过程中产生的质子透过离子交换膜扩散到好氧区 C．装置中的离子交换膜是阳离子交换膜 D．该装置可把电能转化为生物质能 9．电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同 压下，气体甲与气体乙的体积比约为 1∶2，以下说法正确的是( ) A．a 极与电源的负极相连 B．产物丙为硫酸 C．离子交换膜 d 为阴离子交换膜 D．a 电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 解析：选 B。阳极反应式为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极反应式为 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，则气体甲为 氧气，气体乙为氢气，则 a 电极是阳极，b 电极是阴极，在阳极室得到硫酸，在阴极室得到氢氧化钠，则 c 为阴离子交换膜，d 为阳离子交换膜。 10．人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。下列有关说法正确的是( ) A．a 为电源的负极 B．电解结束后，阴极室溶液的 pH 与电解前相比将升高 C．阳极室中发生的电极反应为 2H＋＋2e－===H2↑ D．若两极共收集到气体 13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为 7.2 g(忽略气体的溶解) 11．如图 X 是直流电源。Y 槽中 c、d 为石墨棒，Z 槽中 e、f 是质量相同的铜棒。接通电路后，发现 d 附近 显红色。 (1)①电源上 b 为____________极(用“正”、“负”、“阴”或“阳”填空)。 ②Z 槽中 e 为____________极(同上)。 ③连接 Y、Z 槽线路中，电子流动的方向是 d____________e(用“→”或“←”填空)。 (2)①写出 c 极上反应的电极反应式： ________________________________________________________________________。 ②写出 Y 槽中总反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 ③写出 Z 槽中 e 极上反应的电极反应式： ________________________________________________________________________。 答案：(1)①负 ②阳 ③← (2)①2Cl－－2e－===Cl2↑ ②2NaCl＋2H2O 电解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ ③Cu－2e－===Cu2＋ 12．高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水，是一种新型多功能水处理剂。已知 Na2FeO4 在强碱性溶液中会析出沉淀。 其生产工艺流程如图所示： (1) 写 出 向 NaOH 溶 液 中 通 入 足 量 Cl2 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 (2)向溶液Ⅱ中加入 Fe(NO3)3 溶液发生反应，该反应的氧化剂是____________，每制得 49.8 g Na2FeO4，理 论上消耗氧化剂的物质的量为____________mol。 (3)从环境保护的角度看，制备 Na2FeO4 较好的方法为电解法，其装置如图甲所示。 ①电解过程中阳极的电极反应式为_____________________________________________________。 ②图甲装置中的电源采用 NaBH4(B 元素的化合价为＋3 价)和 H2O2 作原料的燃料电池，电源工作原理如图乙所 示。工作过程中该电源的正极反应式为_____________________________________________， Na＋由____________(填“a”或“b”，下同)极区移向____________极区。 答案：(1)2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O (2)NaClO(或次氯酸钠) 0.45 (3)①Fe＋8OH－－6e－===FeO2－ 4 ＋4H2O ②H2O2＋2e－===2OH－ a b 13．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。 (1)图 1 中，为了减缓海水对钢闸门 A 的腐蚀，材料 B 可以选择____________(填字母序号)。 a．碳棒 b．锌板 c．铜板 用 电 化 学 原 理 解 释 材 料 B 需 定 期 拆 换 的 原 因 ： ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________。 (2)图 2 中，钢闸门 C 做____________极。用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D 为石墨块，则 D 上的电极反 应 式 为 ____________ ， 检 测 该 电 极 反 应 产 物 的 方 法 是 ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________。 (3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图 3 为“镁﹣次氯酸盐”燃料电池 原理示意图，电极为镁合金和铂合金。 ①E 为 该 燃 料 电 池 的 ____ 极 ( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ”) 。 F 电 极 上 的 电 极 反 应 式 为 _______________________________________________。 ② 镁 燃 料 电 池 负 极 容 易 发 生 自 腐 蚀 产 生 氢 气 ， 使 负 极 利 用 率 降 低 ， 用 化 学 用 语 解 释 其 原 因 __________________________________。 (4)乙醛酸(HOOC－CHO)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图 4 所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与 M 电极的产物反应生成乙 醛酸。 ①N 电极上的电极反应式为___________________________________________________。 ②若有 2 mol H＋通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为____________mol。 答案：(1)b 锌等做原电池的负极，(失电子，Zn－2e－=== Zn2＋)，不断遭受腐蚀，需定期拆换 (2)阴 2Cl－－2e－===Cl2↑ 湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，试 纸变蓝，证明生成氯气 (3)①负 ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－ ②Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ (4)①HOOC－COOH＋2e－＋2H＋===HOOC－CHO＋H2O ②2