2014年高考化学二轮复习专题练习2-8《电化学原理及其应用》Word版含解析

——小题狂练打基础，大题冲关再提升
一、选择题
1．(2013·合肥市质检(二)·11)镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳。

其中一种镁电池的反应为x Mg
＋Mo3S 4放电
充电
Mg x Mo3S4，下列说法错误的是()
A．放电时Mg2＋向正极迁移
B．放电时正极反应为Mo3S4＋2x e－===Mo3S2x－
4
C．充电时Mo3S4发生氧化反应
D．充电时阴极反应为Mg2＋＋2e－===Mg
解析：利用原电池工作原理可知，原电池工作时电解质溶液中阳离子移向正极，A正确；由Mg升高至＋2价，结合总反应式可知共转移2x mol电子，正极得电子发生还原反应，故可知B项正确；充电时，发生氧化反应与还原反应的均为Mg x Mo3S4，C项错误；充电时阴极发生还原反应得到金属镁，D项正确。

答案：C
点拨：本题考查原电池，考查考生的理解能力。

难度中等。

2．(2013·长沙市模拟(二)·10)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。

图甲表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

则下列说法不正确的是()
A ．若此装置用于电解精炼铜，则X 为纯铜、Y 为粗铜，电解的溶液a 可以是硫酸铜或氯化铜溶液
B ．按图甲装置用惰性电极电解AgNO 3溶液，若图乙横坐标x 表示流入电极的电子的物质的量，则E 可表示反应生成硝酸的物质的量，F 表示电解生成气体的物质的量
C ．按图甲装置用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，加入0.5 mol 的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度和pH ，则电解过程中转移的电子为2.0 mol
D ．若X 、Y 为铂电极，a 溶液为500 mL KCl 和KNO 3的混合液，经过一段时间后，两极均得到标准状况下11.2 L 气体，则原混合液中KCl 的物质的量浓度至少为2.0 mol·L －1
解析：电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为纯铜，电解质溶液为可溶性铜盐溶液，A 项正确；惰性电极电解AgNO 3溶液时的反应为
4AgNO 3＋2H 2O=====电解
4HNO 3＋4Ag ＋O 2↑，故B 项正确；利用电解
CuSO 4溶液的反应式2CuSO 4＋2H 2O=====通电
2Cu ＋2H 2SO 4＋O 2↑可知，若电解一段时间CuSO 4溶液后加入0.5 mol 的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度和pH ，则电解过程中转移的电子为1.0 mol ，C 项错；D 项，阴极析出氢气，阳极先析出氯气，后析出氧气，因此若两极气体体积相等则阳极产生的气体只能是氯气，利用氯原子守恒可知混合液中
c(KCl)至少为1 mol÷0.5 L＝2.0 mol·L－1。

答案：C
点拨：本题考查电化学，考查考生的分析、计算能力等。

难度较大。

3．(2013·陕西省质检(二)·12)甲烷燃料电池，分别选择H2SO4溶液和NaOH溶液做电解质溶液，下列有关说法正确的是() A．总反应式都为CH4＋2O2===CO2＋2H2O
B．H2SO4和NaOH的物质的量都不变，但浓度都减小
C．若用H2SO4溶液做电解质溶液，负极反应式为CH4－4e－＋H2O===CO2＋4H＋
D．若用NaOH溶液做电解质溶液，正极反应式为O2＋2H2O＋4e －===4OH－
解析：A项，在氢氧化钠溶液中，生成的CO2会与氢氧化钠反应生成碳酸钠；B项，在碱性溶液中，由于CO2与氢氧化钠反应，使得氢氧化钠的物质的量减小；C项，负极反应中，1个CH4应该失去8个电子，其电极反应式是CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。

答案：D
点拨：本题考查燃料电池，考查考生应用原电池原理解题的能力。

难度中等。

4．(2013·太原市模拟(二)·13)电化学在日常生活中用途广泛，图甲是镁—次氯酸钠燃料电池，电池总反应为Mg＋ClO－＋H2O===Cl－＋Mg(OH)2↓，图乙是含Cr2O2－7的工业废水的处理。

下列说法正确的是()
A．图乙中Cr2O2－7向惰性电极移动，与该极近的OH－结合转化成Cr(OH)3除去
B．图乙的电解池中，有0.084 g阳极材料参与反应，阴极会有336 mL的气体产生
C．图甲中发生的还原反应是Mg2＋＋ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋Mg(OH)2↓
D．若图甲中3.6 g镁溶液产生的电量用以图乙废水处理，理论可产生10.7 g氢氧化铁沉淀
解析：A项，在电解池中，阴离子应该移向阳极，根据装置乙可知，惰性电极做阴极；B项，未标明标准状况，故无法计算产生气体的体积；C项，根据装置甲可知，镁做负极，发生电极反应是Mg－2e －===Mg2＋；D项，图甲中溶解3.6 g镁时，失去的电子是0.3 mol，在图乙中阳极反应是Fe－2e－===Fe2＋，根据电子守恒可得此时生成的Fe2＋是0.15 mol，所以最后生成的氢氧化铁也是0.15 mol即16.05 g。

答案：C
点拨：本题考查电化学原理，考查考生灵活解决问题的能力。

难度较大。

5．(2013·石家庄市模拟(一)·11)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电
池的总反应为3Zn ＋2K 2FeO 4＋8H 2O
放电
充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3
＋4KOH ，下列叙述正确的是( )
A ．充电时阳极反应为Zn －2e －＋2OH －===Zn(OH)2
B ．充电时OH －向阳极移动
C ．放电时每转移3 mol e －正极有1 mol K 2FeO 4被氧化
D ．充电时，电源的正极应与电池的Zn(OH)2极相连
解析：A 项，通过总反应可以判断该反应为放电时负极发生的反应；B 项，充电时阴离子向电解池的阳极移动；C 项，正极得电子，化合价降低，被还原；D 项，电池的Zn(OH)2极充电时为阴极，应与电源的负极相连。

答案：B
点拨：本题考查蓄电池，考查考生书写电极反应式的能力。

难度中等。

6．(2013·兰州市高三诊断·11)“神舟九号”与“天宫一号”成功对接，是我国载人航天事业发展走向成熟的一个标志。

空间实验室“天宫一号”的供电系统为再生氢氧燃料电池(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。

如图为RFC 工作原理示意图，下列有关说法正确的是( )
A．图甲把化学能转化为电能，图乙把电能转化为化学能，水得到了循环使用
B．当有0.1 mol电子转移时，a极产生0.56 L O2(标准状况下)
C．c极上发生的电极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．图乙中电子从c极流向d极，提供电能
解析：A项，图甲把电能转化为化学能，图乙把化学能转化为电能，水得到了循环使用；B项，a极产生的是H2；C项，c极是原电池的正极，电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；D项，图乙中电子从d极流向c极。

答案：C
点拨：本题考查新型燃料电池，考查考生的理解、分析问题的能力。

难度中等。

7．(2013·贵阳市监测(二)·12)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。

用镍(Ni)、铁做电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。

下列推断合理的是()
A．铁是阳极，电极反应为Fe－6e－＋4H2O===FeO2－4＋8H＋
B．镍电极上的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动
D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，最终溶液pH不变解析：A选项，Fe与电源的正极相连，故Fe为阳极，阳极发生
氧化反应，因电解质溶液呈碱性，故不能得到H＋，正确的阳极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO2－4＋4H2O；B选项，Ni电极为阴极，在阴极，水电离出的H＋发生还原反应生成H2；C选项，由电极反应式知OH－由左(阴极)向右(阳极)移动；D选项，阳极区消耗OH－，pH减小，阴极区生成OH－，pH增大，由总反应式：Fe＋2OH－＋2H2O===FeO2－4＋3H2↑可知，整个溶液碱性减小，pH减小。

答案：B
点拨：本题考查电解池原理，考查考生知识运用能力。

难度中等。

8．(2013·东北三省三校联考(二))目前人们掌握了可充电锌—空气电池技术，使这种电池有了更广泛的用途。

这种电池使用特殊技术吸附空气中的氧，以苛性钠溶液为电解质，电池放电时的总反应为2Zn ＋O2===2ZnO，下列判断正确的是()
A．放电时，OH－向负极方向移动
B．放电时，正极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
C．充电时，Zn发生氧化反应
D．充电时，阴极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：A项，放电时阴离子向负极移动；B项，正极为得电子发生还原反应的一极；C项，充电时锌的化合价降低，被还原，做阴极；D项，该电池中O2在正极上放电。

答案：A
点拨：本题考查充电电池，考查考生书写电极反应式的能力。

难度中等。

9．(2013·高考命题研究专家原创卷)某化学学习小组学习电化学后，设计了下面的实验装置图：
下列有关该装置图的说法中正确的是()
A．合上电键后，盐桥中的阳离子向甲池移动
B．合上电键后，丙池为电镀银的电镀池
C．合上电键后一段时间，丙池中溶液的pH增大
D．合上电键后一段时间，当丙池中生成标准状况下560 mL气体时，丁池中理论上最多产生2.9 g固体
解析：选项A，甲池与乙池及盐桥构成了原电池，锌为负极，失电子生成锌离子进入甲池，盐桥中阳离子向乙池移动，A错。

选项B，电镀银时，银应该作阳极，但丙池中银为阴极，B错。

选项C，丙池在电解过程中，不断生成H＋，溶液的pH减小。

选项D，丙池电解硝酸银溶液会生成氧气，丁池电解氯化镁溶液生成氯气、氢气和Mg(OH)2沉淀，根据反应过程中的电子得失守恒可得物质的量关系式：O2～2Mg(OH)2，根据丙池中生成气体(即氧气)的量可得Mg(OH)2的物质的量为0.05 mol，即2.9 g，D正确。

点拨：本题考查电化学知识，意在考查考生能够将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。

答案：D
10．(2013·高考命题研究专家原创卷)某课外活动小组用如图所示装置进行实验(电解液足量)。

下列说法中错误的是( )
A ．图1中，若开始实验时开关K 与a 连接，则
B 极的电极反应式为Fe －3e －===Fe 3＋
B ．图1中，若开始实验时开关K 与b 连接，则一段时间后向电解液中通入适量HCl 气体可恢复到电解前的浓度
C ．图2中，若开始实验时开关K 与a 连接，则电解液的溶质质量分数变小
D ．图2中，若开始实验时开关K 与b 连接，则A 极减少的质量等于B 极增加的质量
解析：图1中，若开始实验时开关K 与a 连接，则形成原电池，电池反应相当于钢铁在中性条件下的吸氧腐蚀，B 极的电极反应式应为Fe －2e －===Fe 2＋，A 错。

图1中，若开始实验时开关K 与b 连接，则形成电解池，由于铁棒作阴极，因此电解的总反应式为2NaCl ＋
2H 2O=====电解
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，根据元素守恒可知：一段时间后向电解液中通入适量HCl 气体可恢复到电解前的浓度，B 对。

图2中，若开始实验时开关K 与a 连接，则形成原电池，电池总反应式为Fe ＋2AgNO 3===Fe(NO 3)2＋2Ag ，电解液的溶质质量分数变小，C 对。

图
2中，若开始实验时开关K 与b 连接，相当于电镀装置，根据电镀原理可知D 对。

答案：A
点拨：本题考查电化学知识，意在考查考生对原电池的工作原理和电解原理的掌握程度。

二、非选择题
11．(2013·高考名校联考信息优化卷)过氧化银(Ag 2O 2)是银锌碱性电池正极的活性物质，可通过下列反应制备：
K 2S 2O 8＋2AgNO 3＋4KOH=====△
Ag 2O 2↓＋2KNO 3＋2K 2SO 4＋2H 2O
(1)已知K 2S 2O 8和H 2O 2含有一个相同的化学键，则该反应________ (填“是”或“不是”)氧化还原反应；已知下列反应：Mn 2＋＋S 2O 2－8＋H 2O ―→MnO －4＋SO 2－4＋H ＋(未配平)，
反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

(2)制备Ag 2O 2的反应进行完全后，经过滤、洗涤、干燥，即可得到Ag 2O 2，检验Ag 2O 2是否洗涤干净的方法是________。

(3)一种银锌(Ag 2O 2、Zn)碱性电池的电解质溶液为KOH 溶液，电池放电时正极生成Ag ，负极只生成一种化合物(只含有Zn 、K 、H 、O)，其中Zn 元素的质量分数为30%，钾、锌两种元素的质量比为
，则该电池的总反应方程式为________。

(4)用银锌电池电解尿素[CO(NH 2)2]的碱性溶液可制取H 2，其装置如图所示(电解池中隔膜仅阻止气体通过，M 、N 均为惰性电极)。

①N极与银锌电池的________(填“Zn”或“Ag2O2”)相连。

②M极的电极反应式为________________________。

解析：(1)根据题意可知，K2S2O8中含有过氧键，而生成物过氧化银中也有过氧键，该反应中各元素化合价没有发生变化，属于非氧化还原反应。

Mn2＋与S2O2－8的反应中，氧化剂是S2O2－8，还原剂是Mn2＋，根据其化合价变化值可知其物质的量之比为。

(2)根据中学所学知识，检验SO2－4即可，但不能使用BaCl2或Ba(OH)2，因为原反应物中含有Ag＋。

(3)首先根据题意确定负极产物的化学式，设负极产物的化学式为K2ZnO x H y，则：65/30.8%＝211,211－65－78＝68，分析讨论得x＝y ＝4成立，故负极产物的化学式为K2Zn(OH)4。

结合元素守恒可以写出该电池的总反应式。

(4)①电解时，CO(NH2)2中N元素的化合价升高，发生氧化反应，所以CO(NH2)2在阳极放电，即M是阳极，应与原电池的正极(Ag2O2)相连；N极生成氢气，必然是H＋放电，发生还原反应，N是阴极，与原电池的负极(Zn)相连。

②根据得失电子守恒、元素守恒和电荷守恒可写出M极的电极反应式。

答案：(1)不是
(2)取少量最后一次洗涤液，滴加1～2滴硝酸酸化的Ba(NO3)2溶
液，若不出现白色浑浊，则表明已洗涤干净
(3)2Zn＋Ag2O2＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag
(4)①Zn②CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO2－3＋N2↑＋6H2O
点拨：不少同学误认为K2S2O8中O为－2价，S为＋7价，实际上S的最高正价应该为＋6价。

12．(2013·高考命题研究专家原创卷)硫酸铜在工农业生产和生活中都有重要的应用。

请回答下列问题：
(1)铜与浓硫酸共热是制备硫酸铜的方法之一，写出反应的化学方程式：__________________。

但该反应生成的气体污染环境。

为避免环境污染，可在铜粉与稀硫酸的混合物中通入热空气，反应的总化学方程式为____________________。

(2)将铜粉置于稀硫酸中不发生反应，加入双氧水，则铜粉可逐渐溶解。

写出反应的离子方程式：____________________。

(3)将适量稀硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶可得到硫酸铜晶体。

为了节约原料，H2SO4和HNO3的物质的量之比最佳为________________。

(4)用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图甲所示。

图乙是电解过程中产生气体的总体积V与转移电子的物质的量n(e－)的关系图。

电解过程中，a电极的现象是______________；b电极的电极反应式为____________________。

解析：(1)在热空气存在的情况下，铜相当于被加热，生成氧化铜，然后与稀硫酸反应，此过程中不会产生污染性气体。

(2)双氧水有强氧化性，能将铜氧化为氧化铜。

氧化铜能溶于稀硫酸，使反应得以进行。

总的化学方程式为Cu ＋H 2O 2＋H 2SO 4===CuSO 4＋2H 2O 。

(3)3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ，Cu(NO 3)2＋H 2SO 4===CuSO 4＋2HNO 3(该反应并不能直接发生，是为方便计算而写出)，两式叠加消去Cu(NO 3)2，得：3Cu ＋3H 2SO 4＋2HNO 3===3CuSO 4＋2NO ↑＋4H 2O ，因此H 2SO 4和HNO 3的物质的量之比最佳为。

(4)由电流方向可知，b 电极为阳极，电极反应式始终都是：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑。

但图中曲线的斜率有变化，说明起始阶段阴极是Cu 2＋放电生成铜，然后是H ＋放电生成了氢气。

答案：(1)Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 2Cu ＋
O 2＋2H 2SO 4=====△
2CuSO 4＋2H 2O
(2)Cu ＋H 2O 2＋2H ＋===Cu 2＋＋2H 2O (3)
(4)先有红色固体析出，后有无色气泡产生 4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑
点拨：本题考查铜及其化合物的性质、电解规律等，意在考查考生对常见物质性质的掌握情况及运用有关原理解决实际问题的能力。

13．(2013·重庆卷·11)化学在环境保护中起着十分重要的作用。

催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

(1)催化反硝化法中，H2能将NO－3还原为N2。

25℃时，反应进行
10 min，溶液的pH由7变为12。

①N2的结构式为________。

②上述反应离子方程式为____________________，其平均反应速率v(NO－3)为________mol·L－1·min－1。

③还原过程中可生成中间产物NO－2，写出3种促进NO－2水解的方法________。

(2)电化学降解NO－3的原理如图所示。

①电源正极为________(填“A”或“B”)，阴极反应式为______________。

②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为________g。

解析：根据溶液的氧化还原反应规律及题意书写离子方程式，根据电极上发生的反应类型判断电极名称，根据电极反应式及质子的移动方向分析溶液的质量变化。

(1)①N2电子式为：N⋮⋮N：，结构式为N≡N。

②反应中碱性增强，故应有OH－生成，根据得失电子守恒有：5H2＋2NO－3——N2＋OH－，据电荷守恒有：5H2＋2NO－3——N2＋2OH－，最后由元素守恒得5H2
＋2NO －
3=====催化剂
N 2＋2OH －＋4H 2O 。

③水解的离子方程式为NO －2＋H 2O HNO 2＋OH －，据“越热越水解、越稀越水解”，可知加热或加水稀释能促进水解；另外，降低生成物浓度，也可促进水解。

(2)①NO －3生成N 2发生了还原反应，
应在电解池的阴极发生，故A 为原电池的正极；阴极发生还原反应，故电极反应式为2NO －
3＋6H 2O
＋10e －===N 2↑＋12OH －。

由电极反应式可知，通过2 mol 电子，溶液减少的质量为5.6 g(N 2)，同时有2 mol H ＋通过质子交换膜进入右侧，故右侧溶液减少3.6 g 。

②正极发生的反应为4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O ，每通过2 mol 电子，生成16 g O 2，同时有2 mol H ＋通过质子交换膜进入右侧，使左侧溶液质量减少18 g ，故两侧溶液减少的质量差为14.4 g 。

答案：(1)①N ≡N ②2NO －3＋5H 2=====催化剂
N 2
＋2OH －＋4H 2O 0.001 ③加酸，升高温度，加水
(2)①A 2NO －
3＋6H 2O ＋10e －===N 2↑＋12OH －
②14.4
点拨：知识：氧化还原反应方程式、电极反应方程式的书写；电极名称的判断、根据电极反应式计算等。

能力：全面考查学生运用所学的氧化还原反应原理、电化学原理分析问题和解决问题的能力，对化学计算的能力也进行了考查。

试题难度：较难。