专题能力训练五 电化学及其应用(时间:45分钟 满分:100分)一、选择题(共7小题,每小题6分,共42分。每小题只有1个选项符合题意)1.(2022北京朝阳二模)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如下。下列说法不正确的是( )A.因铁的金属性比铜强,所以铁铆钉被氧化而腐蚀B.若水膜中溶解了SO2,则铁铆钉腐蚀的速率变小C.铜极上的反应是2H++2e-H2↑,O2+4e-+4H+2H2OD.在金属表面涂一层油脂,能防止铁铆钉被腐蚀2.(2022安徽皖南八校三次联考)一种太阳能电池的工作原理如图所示,电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液。下列说法中不正确的是( )A.K+移向催化剂bB.催化剂a表面发生的化学反应:Fe(CN-e-Fe(CNC.Fe(CN在催化剂b表面被氧化D.电解质溶液中的Fe(CN和Fe(CN浓度基本保持不变3.(2022天津七校4月联考)空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图,有关说法正确的是( )A.当有0.1mol电子转移时,a极产生1.12LO2(标准状况下)B.b极上发生的电极反应是:4H2O+4e-2H2↑+4OH-C.d极上发生的电极反应是:O2+4H++4e-2H2OD.c极上进行还原反应,B中的H+可以通过隔膜进入A4.(2022河北唐山一模,11)铅蓄电池是典型的可充电电池,电池总反应式为Pb+PbO2+4H++2S2PbSO4+2H2O。下列说法正确的是( )-6-\nA.放电时,负极的电极反应是PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2OB.充电时,电解液中H2SO4的浓度将变小C.放电时,PbO2发生氧化反应D.充电时,蓄电池的正极和外接电源的正极相连5.(2022河北衡水中学一调,13)如图所示,用铁棒和石墨棒作电极电解1L1mol·L-1食盐水,下列有关说法正确的是( )A.电键K与N连接,铁棒被保护而免受腐蚀B.电键K与N连接,正极反应式为:4OH--4e-2H2O+O2↑C.电键K与M连接,将石墨棒换成铜棒,就可实现在铁棒上镀铜D.电键K与M连接,当两极共产生标准状况下气体33.6L时,理论上生成1molNaOH6.(2022河南洛阳三考)电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法,其原理如图所示。已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、S等离子,电极为惰性电极。下列叙述中正确的是( )A.A膜是阳离子交换膜B.通电后,海水中阴离子往b电极处运动C.通电后,b电极上产生无色气体,溶液中出现白色沉淀D.通电后,a电极的电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O7.(2022河南十校阶段测试五)如图装置,U形管中装有50mL2mol·L-1的CuSO4溶液。通电一段时间后,下列说法正确的是( )A.转移0.2mol电子时,阳极减少质量大于阴极增加质量B.转移0.4mol电子时,阴极得到2.24L标准状况下的气体C.电解一段时间后,U形管中会产生红褐色物质,后来逐渐溶解D.若将石墨棒换成铜棒,可实现铁制品上镀铜二、非选择题(共3小题,共58分)8.(2022江西红色六校二次联考)(18分)铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题:(1)工业上采用电解氧化铝冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝:2Al2O34Al+3O2↑-6-\n加入冰晶石的作用: 。 (2)上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质,可用电解方法进一步提纯,该电解池中阳极的电极反应为 ,下列可作阴极材料的是 。 A.铝材B.石墨C.铅板D.纯铝(3)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液,铝阳极发生的电极反应为 。 (4)在铝阳极氧化过程中,需要不断地调整电压,理由是 。 (5)下列说法正确的是 。 A.阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术B.铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能C.铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性,但耐磨性下降D.铝的阳极氧化膜富有多孔性,具有很强的吸附性能,能吸附染料而呈各种颜色9.(20分)某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。图1请回答:Ⅰ.用图1所示装置进行第一组实验。(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu作电极的是 (填字母序号)。 A.铝B.石墨C.银D.铂(2)N极发生反应的电极反应为 。 (3)实验过程中,S (填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有 。 Ⅱ.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料发现,高铁酸根(Fe)在溶液中呈紫红色。-6-\n图2(4)电解过程中,X极区溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 (5)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O和 。 (6)若在X极收集到672mL气体,在Y极收集到168mL气体(均已折算为标准状况下的气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少 g。 (7)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为:2K2FeO4+3ZnFe2O3+ZnO+2K2ZnO2该电池正极发生的反应的电极反应为 。 10.(2022北京朝阳二模)(20分)Cl2是一种重要的化工原料。(1)电解饱和NaCl溶液获得Cl2的化学方程式是 。 (2)为便于储存,要将氯气液化[Cl2(g)Cl2(l)],应采取的措施是 (写出一条即可)。 (3)液氯储存区贴有的说明卡如下(部分):危险性储运要求远离金属粉末、氨、烃类、醇等物质;设置氯气检测仪泄漏处理NaOH、NaHSO3溶液吸收包装钢瓶①用离子方程式表示“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用 。 ②若液氯泄漏后遇到苯,在钢瓶表面氯与苯的反应明显加快,原因是 。 ③氯气含量检测仪工作原理示意图如下:Cl2在Pt电极放电的电极反应是 。 -6-\n专题能力训练五 电化学及其应用1.B 解析:A项,因铁的金属性比铜强,所以铁铆钉被氧化而腐蚀,正确;B项,若水膜中溶解了SO2,使溶液酸性增强,氢离子浓度增大,则铁铆钉腐蚀的速率变大,错误;C项,从图中可看出,铁同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀,铜极是正极,发生的反应是2H++2e-H2↑,O2+4e-+4H+2H2O,正确;D项,在金属表面涂一层油脂,隔绝氧气,能防止铁铆钉被腐蚀,正确,答案选B。2.C 解析:由电子流向可知a为负极,发生失电子的氧化反应:Fe(CN-e-Fe(CN;b为正极,发生Fe(CN+e-Fe(CN;只有C选项错误。3.D 解析:a极接电源的负极,水中的H+得电子生成H2,d电极是氢氧燃料电池的负极,在该电极H2失去电子生成H+,b极上为OH-失电子,生成O2,A、B、C错误。4.D 解析:A项,放电时,Pb作负极,负极的电极反应是Pb-2e-+SPbSO4,错误;B项,充电时,发生从右到左的反应,电解液中H2SO4的浓度将变大,错误;C项,放电时,PbO2作正极,发生还原反应,错误;D项,充电时,蓄电池的正极和外接电源的正极相连,正确,答案选D。5.D 解析:A项,电键K与N连接,构成的是原电池,Fe的活动性比C强,作负极,被氧化而受腐蚀,错误。B项,电键K与N连接,构成的原电池中由于NaCl溶液是中性介质,发生的是吸氧腐蚀。正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,错误。C项,电键K与M连接,形成的是电解池。将石墨棒换成铜棒,铜棒作阳极,被氧化为Cu2+进入溶液,在阴极Fe上,2H++2e-H2↑,错误。D项,电键K与M连接,形成的是电解池,电解食盐水。反应的方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。n(NaCl)=1mol,所以当阳极产生n(Cl2)=0.5mol,阴极产生气体n(H2)=0.5mol时,NaCl消耗完全,这时的反应改为电解NaOH溶液,实质是电解水:2H2O2H2↑+O2↑,NaOH的物质的量不变,根据元素守恒可得理论上生成1molNaOH,正确。6.C 解析:A项,A膜是阴离子交换膜,错误。B项,通电后,海水中阴离子往阳极a电极处运动,错误。C项,通电后,由于放电能力H+>Mg2+>Ca2+,所以H+在阴极b电极上放电:2H++2e-H2↑,产生无色气体,由于破坏了附近的水的电离平衡,在该区域c(OH-)增大,会发生反应:Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,所以溶液中还出现白色沉淀,正确。D项,通电后,由于在溶液中的放电能力Cl->OH-,所以在阳极发生反应:2Cl--2e-Cl2↑,错误。7.B 解析:该电池中硫酸铜的总的物质的量为0.1mol,可以电离出0.1mol的铜离子。在两个电极上分别发生的反应为Fe-2e-Fe2+(阳极),Cu2++2e-Cu(阴极),但是当溶液中的铜离子反应完全之后,是该溶液中由水电离出来的氢离子放电:2H++2e-H2↑。A项,转移0.2mol电子时,阳极减少质量为5.6g,小于阴极增加质量6.4g,错误;B项,转移0.4mol电子时,阴极得到2.24L标准状况下的氢气,正确;C项,电解过程中,生成的红褐色物质(氢氧化铁)不会溶解,错误;D项,由于铁为阳极,则不会在铁上镀铜,错误。8.答案:(1)主要是降低熔化温度(2)Al-3e-Al3+ D(3)2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+(4)铝阳极表面不断生成氧化物,电阻增大,为了保持稳定的电流,需要不断增大电压(5)BD解析:(1)冰晶石在工业炼铝中的作用是作熔剂和降低Al2O3的熔点。-6-\n(2)由于Al比Fe、Si都活泼,故类似于电解精炼Cu,阳极反应为Al-3e-Al3+;阴极材料为纯铝。(3)在酸性条件下电解,阳极生成氧化膜Al2O3:2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+。(4)由于随着氧化膜的生成,电阻增大,为了维持电流稳定,故需不断加大电压。(5)阳极氧化是利用电解原理技术;铝阳极氧化后生成氧化物,可增强铝表面的绝缘性能,生成的氧化物会大大提高耐腐蚀性和耐磨性;随着氧化膜的生成,电解液对膜的溶解作用也开始了,所以生成了多孔型氧化膜,具有吸附性。9.答案:(1)A (2)2H++2e-H2↑(或2H2O+2e-H2↑+2OH-)(3)从右向左 滤纸上M极附近有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可)(4)增大 (5)4OH--4e-2H2O+O2↑(6)0.28 (7)2Fe+6e-+5H2OFe2O3+10OH-解析:(1)铝与CuSO4溶液反应,且比Zn活泼;(2)N极为阴极,发生得电子反应,溶液中只有H+得电子;(3)S向负极(左)移动,滤纸上阴极有OH-生成、阳极有Fe2+生成,两离子生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色;(4)X极是阴极,H+得电子,所以pH增大;(5)两极均有气体产生,可知阳极生成的气体只能是氧气;(6)X极收集n(H2)=0.03mol,得0.06mol电子,Y极收集n(O2)=0.0075mol,OH-失去0.03mol电子,所以参加反应的n(Fe)==0.005mol;(7)第一步,标化合价看化合价变化:铁的化合价降低3价;第二步,依据得失电子写2Fe+6e-Fe2O3;第三步,依据电荷守恒,结合电解质溶液显碱性配平得电极反应:2Fe+6e-+5H2OFe2O3+10OH-。10.答案:(1)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑(2)降温(或加压)(3)①HS+Cl2+H2OS+2Cl-+3H+②铁与氯气反应生成的氯化铁,对氯与苯的反应有催化作用③Cl2+2e-+2Ag+2AgCl解析:(1)电解饱和NaCl溶液生成氢氧化钠、氢气、氯气,化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。(2)将氯气液化,使Cl2(g)Cl2(l)平衡正向移动,可以加压;气体液化是放热过程,所以还可以降低温度。(3)①NaHSO3溶液与氯气发生氧化还原反应,离子方程式为HS+Cl2+H2OS+2Cl-+3H+。②钢瓶中含有铁,与氯气反应生成氯化铁,对苯和氯气的反应起催化作用。③Cl2在Pt电极放电生成氯离子,与银离子结合成氯化银,从而检测氯气,电极反应为Cl2+2e-+2Ag+2AgCl。-6-
