(北京专用)2019版高考化学一轮复习 专项突破三 电化学高考命题的探究

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1、 ．．． 专项突破三 电化学高考命题的探究 1.某兴趣小组为了分析电解硝酸溶液时放电的离子,设计了如图装置进行实验(石墨电极)。电解过程 中,X 极产生了红棕色气体,则下列说法不合理的是( ) A.a 极为负极,b 极为正极 B.电解时,Y 极附近溶液 pH 降低 C.相同条件下,阴、阳两极产生的气体体积比是 2∶1 D.X 极的电极反应式是:2H++N +e-    NO2↑+H2O 2.电化学降解 N 的原理如图所示。下列说法中不正确的是(   )

2、 A.铅蓄电池的 A 极为正极,电极材料为 PbO2 B.铅蓄电池工作过程中负极质量增加 C.该电解池的阴极反应为:2N +6H2O+10e- N2↑+12OH- D.若电解过程中转移 2 mol 电子,则交换膜两侧电解液的质量变化差(Δ m 左-Δ m 右)为 10.4 g 3.可给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池已经面世,其结构示意图如下。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+) 和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后与氧气反应,电池总反应为:2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O。下列说法不正确

3、的是( ) A.右电极为电池正极,b 处通入的物质是空气 B.左电极为电池负极,a 处通入的物质是空气 1 C.负极反应式为:CH3OH+H2O-6e- CO2+6H+ D.正极反应式为:O2+4H++4e- 2H2O 4.如图所示,甲池的总反应为 N2H4+O2 N2+2H2O。下列关于该电池工作时的说法正确的是(  ) A.甲池中负极反应为:N2H4-4e- N2+4H+ B.甲池溶液 pH 不变,乙池溶

4、液 pH 减小 C.甲池中消耗 2.24 L O2,乙池中理论上产生 12.8 g 固体 D.反应一段时间后,向乙池中加一定量 CuO 固体,能使 CuSO4 溶液恢复到原浓度 5.2015 年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池,内部用 AlC 和有机阳离子构成电解质溶液,其放电工作原理如下图所示。 下列说法中不正确的是( ) A.放电时,铝为负极、石墨为正极 B.放电时,有机阳离子向铝电极方向移动 C.放电

5、时的负极反应为 Al-3e-+7AlC D.充电时的阳极反应为 Cn+AlC -e- 6.如图是一个电化学过程的示意图。 4Al2C CnAlCl4 2 请回答下列问题: (1)图中甲池是 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”,下同),乙池是 。 (2)A(Ag)电极的名称是 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”,下同),通入 CH3OH 的电极 为 。 (3)C 电极的反应式为 ,电解一段时间后丙池溶液的 pH (填“增 大”“减小”或“不变”)。

6、 7.(1)某课外活动小组同学用图 1 装置进行实验,试回答下列问题: ①若开始时开关 K 与 a 连接,则铁发生电化学腐蚀中的 腐蚀。 ②若开始时开关 K 与 b 连接,则总反应的离子方程式为 。 图 1 图 2 (2)芒硝的化学式为 Na2SO4·10H2O,无色晶体,易溶于水,是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设 想,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,用图 2 所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫 酸和氢氧化钠,无论从节省能源还是从提高原料的利用率方面都更加符合绿色化学理念。

7、 ①该电解槽的阳极反应式为 。此时通过阴离子交换膜的离子数 (填 “大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。 ②制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A”“B”“C”或“D”) 导出。 ③通电开始后,阴极附近溶液 pH 会增大,请简述原因: 。 ④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池,则电池负极的电极反应式为 。 已知 H2 的燃烧热为 285.8 kJ·mol-1,则该燃料电池工作产生 36 g 液态 H2O 时,理论上有 kJ 的能 量转化为电能。 8.某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理,形成如下问题

8、(显示的电极均为石墨)。 3 (1)图 1 中,电解一段时间后,气球 b 中的气体是 (填化学式),U 形管 (填“左”或“右”)边 的溶液变红。 (2)利用图 2 制作一种环保型消毒液发生器,电解可制备“84”消毒液的有效成分,则 c 为电源的 极;该发生器中反应的总离子方程式为 。 (3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能 30%以上。该工艺的 相关物质传输与转化关系如图 3 所示(其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过)。

9、 ．．．． 图 3 ①燃料电池 B 中的电极反应式分别为:负极 ,正极 。 ②分析图 3 可知,氢氧化钠的质量分数 a%、b%、c%由大到小的顺序为 。 答案精解精析 1. 答案 C 电解过程中,X 极产生了红棕色气体,则 X 极的电极反应式为 2H++N  +e-   NO2↑+H2O,则 X 为电解池的阴极,Y 为电解池

10、的阳极。A 项,a 极为负极,b 极为正极;B 项,电解时,Y 为电解池的阳极,电极 4 反应式为 4OH--4e- O2↑+2H2O,Y 极附近溶液 pH 降低;C 项,由电极反应式知,相同条件下,阴、阳两极产 生的气体体积比是 4∶1。 2. 答案 D A 项,Ag-Pt 电极上,N 得电子发生还原反应,则 Ag-Pt 电极为阴极、Pt 电极为阳极,所以 A 极是正极,电极材料为 PbO2。B 项,铅蓄电池工作过程中,负极上 Pb 失电子生成硫酸铅附着在电极板上, C 所以负极质量增加。 项,阴极上 N 得电子发

11、生还原反应,电极反应式为 2N +6H2O+10e-  N2↑+12OH-。 2H2O+O2↑,转移 2  mol 电子时生成 0.5 mol  O2 和 2  mol  H,2  mol D 项,电解池中阳极反应式为 4OH--4e- + H+通过质子交换膜转移到右侧,故左侧溶液质量改变量为 0.5 mol×32 g·mol-1+2 mol×1 g·mol-1=18 g; 当转移 2 mol 电子时阴极可生成 mol N2,同时从左侧转移过来 2 mol H+,故右侧溶液质量变化量为 mol×28 g·mol-1-2 mol×1 

12、g·mol-1=3.6 g,两侧溶液质量变化差为 18 g-3.6 g=14.4 g。 3. 答案 B 由题图中电子的移动方向得出,左电极为负极,右电极为正极。A 项,右电极为电池正极,b 处通入的物质是空气;B 项,左电极为电池负极,a 处通入的物质是甲醇;C 项,负极反应式为 CH3OH+H2O-6e- CO2+6H+;D 项,正极反应式为 O2+4H++4e-  2H2O。 4. 答案 D A 项,电解质溶液为 KOH 溶液,不会生成 H+,正确的电极反应式为 N2H4-4e-+4OH- N2+4H2O;B 项,甲池中生成了水

13、,溶液的 pH 减小;C 项,没有指明是否为标准状况下,不能进行计算;D 项,乙池中的总 反应为 2CuSO4+2H2O 2H2SO4+2Cu+O2↑,脱离溶液体系的物质组成为 CuO,加入 CuO 可与硫酸发生反应生 成硫酸铜,从而使 CuSO4 溶液恢复到原浓度。 5. 答案 B A 项,放电时是原电池,铝的活泼性强于石墨,故铝为负极、石墨为正极;B 项,在原电池中, 阳离子向正极移动,故有机阳离子由铝电极向石墨电极方向移动;C 项,放电时,铝失电子与 AlC 结合生成 Al2C ,电极反应式为 Al-3e-+7AlC 4Al2C ;D

14、 项,充电时,阳极发生氧化反应,电极反应式为 Cn+AlC -e- CnAlCl4。 6. 答案 (1)原电池 电镀池 (2)阳极 负极 (3)2Cl--2e- Cl2↑ 增大 解析 甲池为燃料电池,通入 CH3OH 的一极为负极,通入 O2 的一极为正极。乙池中 Ag 作阳极,AgNO3 溶液 作电解质溶液,故乙池为电镀池。丙池为电解池,其中 D 为阴极,C 为阳极,阳极的电极反应式为 2Cl--2e- Cl2↑;电解 NaCl 溶液生成 NaOH,故溶液 pH 增大。 5 7. 答案

15、(1)①吸氧 ②2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑ (2)①4OH--4e- 2H2O+O2↑ 小于 ②D ③H+放电促进水的电离,使 OH-浓度增大 ④H2-2e-+2OH- 2H2O 571.6 解析 (1)①开关 K 与 a 连接,形成原电池,由于电解质溶液为饱和食盐水,故铁发生吸氧腐蚀。②开关 K 与 b 连接,形成电解池,总反应的离子方程式为 2Cl-+2H2O (2)①该电解槽中阳极上 OH-放电,电极反应式为 4OH--4e- 2OH-+Cl2↑+H2↑。

16、 2H2O+O2↑;由于 S  所带电荷为 Na+的 2 倍, 所以通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。②NaOH 在阴极产生,因此从出口 D 导 出。③通电开始后,阴极上 H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大,因此 pH 增大。④碱性氢氧燃料电池中负 极上 H2 放电,电极反应式为 H2-2e-+2OH- 2H2O。由 H2(g)+ O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1 可知, 当电池工作产生 36 g 液态 H2O 时,理论上转化为电能的能量为 285.8 kJ·mol-1×2 mol=571.6 

17、kJ。 8. 答案 (1)H2 右 (2)负 Cl-+H2O (3)①2H2-4e-+4OH- ClO-+H2↑ 4H2O O2+4e-+2H2O  4OH- ②b%>a%>c% 解析 (1)图 1 中,根据电子流向知,右边电极是阴极,阴极上氢离子放电生成氢气,所以气球 b 中的气体 是氢气;阴极附近有 NaOH 生成,溶液呈碱性,无色酚酞遇碱变红,所以 U 形管右边溶液变红。 (2)要制备 NaClO,则 Cl2 应在下面的电极上生成,所以 c 为负极、d 为正极;电池反应为 Cl-+H2O ClO-+H2↑。 (3)①分析图 3 可知 Y 为 H2。碱性氢氧燃料电池的负极反应式为 2H2-4e-+4OH- 4H2O,正极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-。 ②由燃料电池的电极反应式可知,负极消耗 OH-,正极生成 OH-,所以 NaOH 的质量分数:b%>a%>c%。 6