(北京專用)2019版高考化學一輪復(fù)習 專項突破三 電化學高考命題的探究

專項突破三電化學高考命題的探究1.某興趣小組為了分析電解硝酸溶液時放電的離子,設(shè)計了如圖裝置進行實驗(石墨電極)。電解過程中,X 極產(chǎn)生了紅棕色氣體,則下列說法不合理的是()A.a 極為負極,b 極為正極B.電解時,Y 極附近溶液 pH 降低C.相同條件下,陰、陽兩極產(chǎn)生的氣體體積比是 21D.X 極的電極反應(yīng)式是:2H+N+e-    NO2+H2O2.電化學降解 N的原理如圖所示。下列說法中不正確的是(   )A.鉛蓄電池的 A 極為正極,電極材料為 PbO2B.鉛蓄電池工作過程中負極質(zhì)量增加C.該電解池的陰極反應(yīng)為:2N+6H2O+10e-N2+12OH-D.若電解過程中轉(zhuǎn)移 2 mol 電子,則交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差( m 左- m 右)為 10.4 g3.可給筆記本電腦供電的甲醇燃料電池已經(jīng)面世,其結(jié)構(gòu)示意圖如下。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(H+)和電子,電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達另一電極后與氧氣反應(yīng),電池總反應(yīng)為:2CH3OH+3O22CO2+4H2O。下列說法不正確的是()A.右電極為電池正極,b 處通入的物質(zhì)是空氣B.左電極為電池負極,a 處通入的物質(zhì)是空氣1C.負極反應(yīng)式為:CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+D.正極反應(yīng)式為:O2+4H+4e-2H2O4.如圖所示,甲池的總反應(yīng)為 N2H4+O2N2+2H2O。下列關(guān)于該電池工作時的說法正確的是(  )A.甲池中負極反應(yīng)為:N2H4-4e-N2+4H+B.甲池溶液 pH 不變,乙池溶液 pH 減小C.甲池中消耗 2.24 L O2,乙池中理論上產(chǎn)生 12.8 g 固體D.反應(yīng)一段時間后,向乙池中加一定量 CuO 固體,能使 CuSO4 溶液恢復(fù)到原濃度5.2015 年斯坦福大學研究人員研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充放電的超常性能鋁離子電池,內(nèi)部用 AlC和有機陽離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液,其放電工作原理如下圖所示。下列說法中不正確的是()A.放電時,鋁為負極、石墨為正極B.放電時,有機陽離子向鋁電極方向移動C.放電時的負極反應(yīng)為 Al-3e-+7AlCD.充電時的陽極反應(yīng)為 Cn+AlC -e-6.如圖是一個電化學過程的示意圖。4Al2CCnAlCl42請回答下列問題:(1)圖中甲池是(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”,下同),乙池是。(2)A(Ag)電極的名稱是(填“正極”“負極”“陰極”或“陽極”,下同),通入 CH3OH 的電極為。(3)C 電極的反應(yīng)式為,電解一段時間后丙池溶液的 pH(填“增大”“減小”或“不變”)。7.(1)某課外活動小組同學用圖 1 裝置進行實驗,試回答下列問題:若開始時開關(guān) K 與 a 連接,則鐵發(fā)生電化學腐蝕中的腐蝕。若開始時開關(guān) K 與 b 連接,則總反應(yīng)的離子方程式為。圖 1圖 2(2)芒硝的化學式為 Na2SO4·10H2O,無色晶體,易溶于水,是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學設(shè)想,如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,用圖 2 所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉,無論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率方面都更加符合綠色化學理念。該電解槽的陽極反應(yīng)式為。此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)(填“大于”“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。制得的氫氧化鈉溶液從出口(填“A”“B”“C”或“D”)導(dǎo)出。通電開始后,陰極附近溶液 pH 會增大,請簡述原因:。若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池,則電池負極的電極反應(yīng)式為。已知 H2 的燃燒熱為 285.8 kJ·mol-1,則該燃料電池工作產(chǎn)生 36 g 液態(tài) H2O 時,理論上有kJ 的能量轉(zhuǎn)化為電能。8.某學習小組將有關(guān)“電解飽和食鹽水”的相關(guān)內(nèi)容進行梳理,形成如下問題(顯示的電極均為石墨)。3(1)圖 1 中,電解一段時間后,氣球 b 中的氣體是(填化學式),U 形管(填“左”或“右”)邊的溶液變紅。(2)利用圖 2 制作一種環(huán)保型消毒液發(fā)生器,電解可制備“84”消毒液的有效成分,則 c 為電源的極;該發(fā)生器中反應(yīng)的總離子方程式為。(3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè),一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能 30%以上。該工藝的相關(guān)物質(zhì)傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖 3 所示(其中的電極未標出,所用的離子膜都只允許陽離子通過)。圖 3燃料電池 B 中的電極反應(yīng)式分別為:負極,正極。分析圖 3 可知,氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù) a%、b%、c%由大到小的順序為。答案精解精析1. 答案C電解過程中,X 極產(chǎn)生了紅棕色氣體,則 X 極的電極反應(yīng)式為 2H+N+e-   NO2+H2O,則 X為電解池的陰極,Y 為電解池的陽極。A 項,a 極為負極,b 極為正極;B 項,電解時,Y 為電解池的陽極,電極4反應(yīng)式為 4OH-4e-O2+2H2O,Y 極附近溶液 pH 降低;C 項,由電極反應(yīng)式知,相同條件下,陰、陽兩極產(chǎn)生的氣體體積比是 41。2. 答案DA 項,Ag-Pt 電極上,N得電子發(fā)生還原反應(yīng),則 Ag-Pt 電極為陰極、Pt 電極為陽極,所以 A極是正極,電極材料為 PbO2。B 項,鉛蓄電池工作過程中,負極上 Pb 失電子生成硫酸鉛附著在電極板上,C所以負極質(zhì)量增加。 項,陰極上 N得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為 2N+6H2O+10e-  N2+12OH-。2H2O+O2,轉(zhuǎn)移 2  mol 電子時生成 0.5 mol  O2 和 2  mol  H,2  molD 項,電解池中陽極反應(yīng)式為 4OH-4e-+H+通過質(zhì)子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè),故左側(cè)溶液質(zhì)量改變量為 0.5 mol×32 g·mol-1+2 mol×1 g·mol-1=18 g;當轉(zhuǎn)移 2 mol 電子時陰極可生成 mol N2,同時從左側(cè)轉(zhuǎn)移過來 2 mol H+,故右側(cè)溶液質(zhì)量變化量為mol×28 g·mol-1-2 mol×1 g·mol-1=3.6 g,兩側(cè)溶液質(zhì)量變化差為 18 g-3.6 g=14.4 g。3. 答案B由題圖中電子的移動方向得出,左電極為負極,右電極為正極。A 項,右電極為電池正極,b處通入的物質(zhì)是空氣;B 項,左電極為電池負極,a 處通入的物質(zhì)是甲醇;C 項,負極反應(yīng)式為CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+;D 項,正極反應(yīng)式為 O2+4H+4e-  2H2O。4. 答案DA 項,電解質(zhì)溶液為 KOH 溶液,不會生成 H+,正確的電極反應(yīng)式為 N2H4-4e-+4OH-N2+4H2O;B項,甲池中生成了水,溶液的 pH 減小;C 項,沒有指明是否為標準狀況下,不能進行計算;D 項,乙池中的總反應(yīng)為 2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2,脫離溶液體系的物質(zhì)組成為 CuO,加入 CuO 可與硫酸發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銅,從而使 CuSO4 溶液恢復(fù)到原濃度。5. 答案BA 項,放電時是原電池,鋁的活潑性強于石墨,故鋁為負極、石墨為正極;B 項,在原電池中,陽離子向正極移動,故有機陽離子由鋁電極向石墨電極方向移動;C 項,放電時,鋁失電子與 AlC 結(jié)合生成Al2C ,電極反應(yīng)式為 Al-3e-+7AlC4Al2C D 項,充電時,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Cn+AlC -e-CnAlCl4。6. 答案(1)原電池電鍍池(2)陽極負極(3)2Cl-2e-Cl2增大解析甲池為燃料電池,通入 CH3OH 的一極為負極,通入 O2 的一極為正極。乙池中 Ag 作陽極,AgNO3 溶液作電解質(zhì)溶液,故乙池為電鍍池。丙池為電解池,其中 D 為陰極,C 為陽極,陽極的電極反應(yīng)式為2Cl-2e-Cl2;電解 NaCl 溶液生成 NaOH,故溶液 pH 增大。57. 答案(1)吸氧2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(2)4OH-4e-2H2O+O2 小于DH+放電促進水的電離,使 OH-濃度增大H2-2e-+2OH-2H2O 571.6解析(1)開關(guān) K 與 a 連接,形成原電池,由于電解質(zhì)溶液為飽和食鹽水,故鐵發(fā)生吸氧腐蝕。開關(guān) K與 b 連接,形成電解池,總反應(yīng)的離子方程式為 2Cl-+2H2O(2)該電解槽中陽極上 OH-放電,電極反應(yīng)式為 4OH-4e-2OH-+Cl2+H2。2H2O+O2;由于 S  所帶電荷為 Na+的 2 倍,所以通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)。NaOH 在陰極產(chǎn)生,因此從出口 D 導(dǎo)出。通電開始后,陰極上 H+放電,促進水的電離,OH-濃度增大,因此 pH 增大。堿性氫氧燃料電池中負極上 H2 放電,電極反應(yīng)式為 H2-2e-+2OH-2H2O。由 H2(g)+ O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJ·mol-1 可知,當電池工作產(chǎn)生 36 g 液態(tài) H2O 時,理論上轉(zhuǎn)化為電能的能量為 285.8 kJ·mol-1×2 mol=571.6 kJ。8. 答案(1)H2右(2)負Cl-+H2O(3)2H2-4e-+4OH-ClO-+H24H2O O2+4e-+2H2O4OH-b%>a%>c%解析(1)圖 1 中,根據(jù)電子流向知,右邊電極是陰極,陰極上氫離子放電生成氫氣,所以氣球 b 中的氣體是氫氣;陰極附近有 NaOH 生成,溶液呈堿性,無色酚酞遇堿變紅,所以 U 形管右邊溶液變紅。(2)要制備 NaClO,則 Cl2 應(yīng)在下面的電極上生成,所以 c 為負極、d 為正極;電池反應(yīng)為 Cl-+H2OClO-+H2。(3)分析圖 3 可知 Y 為 H2。堿性氫氧燃料電池的負極反應(yīng)式為 2H2-4e-+4OH-4H2O,正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-。由燃料電池的電極反應(yīng)式可知,負極消耗 OH-,正極生成 OH-,所以 NaOH 的質(zhì)量分數(shù):b%>a%>c%。6