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1、1 第四章电化学基础 ( 时间 :60 分钟满分 :100 分) 一、选择题 ( 本题共 8 小题 , 每小题 6 分, 共 48 分。每小题只有一个正确选项) 1.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 : B 2.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
2、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 - Cl2 B.氢氧燃料电池的负极反应:O2+2H2O+4e - 4OH - C.粗铜精炼时 , 与电源正极相连的是纯铜, 电极反应为 :Cu-2e - Cu 2+ D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应:Fe-2e - Fe 2+ 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 - Fe 2+。 答案 : A 3.观察下列几个装置示意图, 有关叙述正确的是( ) 2 A.装置中阳极上析出红色固体 B.装置的待镀铁
3、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 ; 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; 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对 ; 装置 的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过, 故 D错。 答案 : C 4.某小组为研究电化学原理, 设计下图装置 , 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
4、的反应为:Cu 2+2e- Cu C.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 3 D.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+ Fe 2+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 - Fe 2+,B 项正确 ; 通过以上分析可知 , 无论 a 和 b 是否连接 , 均发生反 应:Fe+Cu 2+ Fe
5、2+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 : D 5.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量杂质Fe、Zn、Cu 、Pt, 可用电解法制备高纯度的镍( 已知 : 氧化性 Fe 2+Ni2+Cu2+), 下列叙述正确的是 ( ) A.阳极发生还原反应, 其电极反应 :Ni 2+2e- Ni B.电解过程中 , 阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C.电解后 ,溶液中存在的阳离子只有Fe 2
6、+和 Zn2+ D.电解后 ,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和 Pt 解析 : A项, 阳极发生氧化反应;B 项 , 阴极只析出Ni, 阳极 Ni、Fe、Zn都溶解 ,所以阳极减小的质量 与阴极增加的质量不相等。C项, 溶液中还存在大量Ni 2+及 H+。D项,Cu、Pt 不如 Ni 活泼 , 在阳极不 放电 , 都在阳极泥中。 答案 : D 6. 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(LiCoO2), 充电时 LiCoO2中 Li 被氧化 ,Li +迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳 (C6)中, 以 LiC6表示。电池反 应为 CoO2+LiC6LiC
7、oO2+C6, 下列说法正确的是( ) A.充电时 ,电池的负极反应为LiC6-e - Li +C 6 B.放电时 ,电池的正极反应为CoO2+Li +e- LiCoO2 C.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 4 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 +C 6+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;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 : B 7.50
8、0 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 ( ) A.原混合溶液中c(K +)为 2 mol L-1 B.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 mol D.电解后溶液中c(H +)为 2 mol L-1 解析 : 两极都收集到22.4 L气体 , 说明阴极上发生的反应依次为: Cu 2+2e- Cu;2H +2e- H2 , 阳极只生成O2:4OH - -4
9、e - O2+2H2O,n(H2)=n(O2)=1 mol ?n(e -)=4 mol,B 不正确。根据 电子转移守恒得:n(Cu 2+)=1 mol, 根据电荷守恒有 n(K +)+ n(Cu 2+) 2=n(N), 所以 n(K +)=1 mol ? c(K +)=2 mol L-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 +)=4 molL -1。 答案 : A 8.( 2012 安徽理综 , 11)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
10、流表A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+H2 B.断开 K2, 闭合 K1时, 石墨电极附近溶液变红 5 C.断开 K1, 闭合 K2时, 铜电极上的电极反应为:Cl 2+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 - +2H2OCl2+H2+2OH -, 铜电极附近 溶液变红 ,故 A、 B项均错误
11、; 断开 K1, 闭合 K2时, 氯气在石墨电极上得到电子生成Cl -,氢气在铜电极 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 : D 二、填空题 ( 本题共 4 小题 , 共 52 分) 9.(10 分 )( 2012 重庆理综 , 29, 节选 ) 人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素, 原理 如下图所示。 (1) 电源的负极为( 填“A”或“ B”) 。 (2) 阳极室中发生的反应依次为、。 (3) 电解结束后 , 阴极室溶液的pH与电解前相比将; 若两极共收集到气体13.44 L(标 准状况 ), 则除去的尿素为
12、 g( 忽略气体的溶解) 。 解析 : 根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律和本题图中的电极产物H2和 Cl2 可以判断出A为电源的正极,B 为电源的负极 , 故阳极室中发生的反应依次为:2Cl - -2e - Cl2,CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl; (3) 阴极反应为 :6H2O+6e - 6OH - +3H2( 或 6H +6e- 3H2) 阳极反应为 :6Cl - -6e - 3Cl2 CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl 6 根据上述反应可以看出在阴、阳极上产生的OH -、H+的数目相等 , 阳极室中反应产生的 H +通过
13、质子交 换膜进入阴极室与OH -恰好反应生成水 , 所以阴极室中电解前后溶液的pH不变 ;由上述反应可以看 出, 转移 6 mol e -时, 阴极产生 3 mol H2, 阳极产生1 mol N2和 1 mol CO2, 故电解收集到的13.44 L 气体中V(N2)=V(CO2)=2.688 L,即n(N2)=n(CO2)=0.12 mol。 根据方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl 可知生成0.12 mol N 2所消耗的CO(NH2)2的物质的量 也为 0.12 mol,其质量为 :mCO(NH2)2=0.12 mol 60 gmol -1 =7.2 g 。
14、答案 : (1)B (2)6Cl -6e- 3Cl2CO(NH 2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl (3) 不变7.2 10.(16 分) 如图是一个用铂丝作电极, 电解稀的MgSO 4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 :6.88.0,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 ); A 管溶液由红变黄 B 管溶液由红变黄 A 管溶液不变色 B 管溶液不变色 (2) 写出 A管中发生的反应:; (3) 写出 B管中发生的反应:; (4) 检验 a管中气体的
15、方法是; (5) 检验 b管中气体的方法是; 7 (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。 解析 : 由装置图可知A为电解池的阴极, 电极反应为 :4H +4e- 2H2;B 为电解池的阳极, 电极反应 为:4OH -4e- 2H2O+O2。根据放电情况可知A极由于 H +放电附近显碱性 ,指示剂应显黄色, 同时还 会发生反应Mg 2+2OH- Mg(OH)2;B 极由于 OH -放电附近显酸性 , 指示剂仍显本身的颜色红色。在 检验 H2时利用其可燃性, 检验 O2时利用其能使带火星的木条复燃的性质进行检验。由于该电解池实 质是电解水 , 所以将电解液倒入烧
16、杯后, 整个溶液呈中性, 故指示剂变红 ,Mg(OH)2沉淀会消失。 答案 : (1) (2)2H +2e- H2、 Mg 2+2OH- Mg(OH)2 (3)4OH -4e- 2H2O+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, 木条复燃 (6) 溶液呈红色 , 白色沉淀溶解( 或大部分溶解) 11.(12 分) 某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用, 设计并进行了以下一系列实验, 实验 结果记录如下 : 编 号 电极材 料 电解质溶 液 电
17、流计指针偏转 方向 1 Mg Al 稀盐酸偏向 Al 2 Al Cu 稀盐酸偏向 Cu 3 Al 石 墨 稀盐酸偏向石墨 4 Mg Al NaOH 溶液偏向 Mg 5 Al Zn 浓硝酸偏向 Al 根据上表中的实验现象完成下列问题: (1) 实验 1、2 中 Al 所作的电极是否相同?。 (2) 指出铝和石墨的电极名称并写出实验中的电极反应和电池总反应。 8 铝为 ( )。 石墨为 ( )。 电池总反应 :。 (3) 实验 4中的铝作正极还是负极?, 为什 么?。 (4) 实验 5中 , 负极反应为。 解析 : (1) 实验 1 中 ,Al 不如 Mg活泼 ,Al 作正极 ; 实验 2 中,A
18、l 比 Cu活泼 ,Al 作负极。 (2)Al和石墨 ,Al作负极 , 发生的电极反应为:Al-3e - Al 3+; 石墨作正极 , 发生的电极反应 为:2H +2e- H2。 (3) 实验 4中 ,Al能和 NaOH溶液反应而Mg不能 , 故 Al 作负极 ,Mg 作正极。 (4) 实验 5中 ,Al在浓硝酸中发生钝化, 因此 Zn 作负极 , 负极反应为 :Zn-2e - Zn 2+。 答案 : (1) 不相同 (2) 负极 :2Al-6e - 2Al 3+ 正极 :6H +6e- 3H2 2Al+6H + 2Al 3+3H 2 (3) 负极因为 Al 能和 NaOH 溶液反应而Mg不能
19、 (4)Zn-2e - Zn 2+ 12.(14 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。 9 (2) 铁棒接直流电源的极; 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6 mL 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 5.6 mL 即为 2.5 10 -4 mol 时, 产生的氢氧根离子为22.5 10 -4 mol=510 -4 mol, 所以氢氧根 离子浓度为 =0.01 mol L -1 , 根据水的离子积可求出氢离子的浓度为110 -12 molL -1,pH 为 12。 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)12
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