单元训练金卷·高三·化学卷(A)
第十二单元 电化学基础
答 案
一、选择题(每小题3分,共48分) 1.【答案】D
【解析】原电池是将化学能转化成电能的装置,A正确;原电池由电极、电解质溶液和导线等组成,B正确;图中a极为铝条、b极为锌片时,构成原电池,导线中会产生电流,C正确;图中a极为锌片、b极为铜片时,锌片作负极,电子由锌片通过导线流向铜片,D错误。
2.【答案】B
【解析】A.煤燃烧时部分化学能转化为热能,还有光能,烧煤取暖证明了这一点,故A正确;B.电解熔融Al2O3时是将电能转化为化学能,故B错误;C.炸药爆炸过程中,化学能转化为热能、动能、光能等,故C正确;D.镁条燃烧时发光、放热,即部分化学能转化为光能和热能,故D正确;故答案为B。
3.【答案】C
【解析】前两项都按常规,应该是活泼金属作负极;C项中Al能与NaOH溶液反应,作负极。D项中Al在浓HNO3中钝化,Cu能与浓HNO3溶液反应,Cu作负极。
4.【答案】D
【解析】将a与b用导线接起来,浸入电解质溶液中,a金属溶解,a为负极,则活动性a>b,将a、d分别投入等浓度的盐酸中,d比a反应强烈,可知活动性d>a;将铜浸入b的盐溶液里,无明显变化,把铜浸入c的盐溶液里,有c析出,可知活动性b>Cu>c;将a与e用导线连接浸入电解质溶液中,电子沿导线流向a,则金属活动性e>a,则活动性顺序由强到弱为e>d>a>b>c。故选D。
5.【答案】D
【解析】该电池中肼是燃料,在负极通入,A正确;肼中氮元素的化合价是-2价,氧化产物是N-
-
2,负极反应为N2H4+4OH-4e===4H2O+N2↑,所以每释放1mol N2 转移的电子数为4NA,B正确;通入空气的一极为正极,正极上O-
-
2发生还原反应,反应式是O2+2H2O+4e===4OH,C正确;电池总反应为N2H4+O2===N2↑+2H2O,反应生成水,溶液浓度降低,KOH溶液的pH将降低,D错。
6.【答案】C
【解析】A项,锌比铜活泼,锌作负极,铜作正极,连接正确;B项,电解精炼铜,粗铜作阳极,纯铜作阴极,连接正确;C项,电镀时,镀件作阴极,镀层金属作阳极,连接错误;D项,电解氯化
铜溶液,铜作阴极,石墨作阳极,连接正确。
7.【答案】A
【解析】A项,电池放电时,电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动,所以CO2-
3向负极移动,正确;B项,原电池放电时,电子从负极沿导线流向正极,即电子从通入氢气的负极沿导线流向通入氧气的正极,错误;C项,正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为O-
2-
2+2CO2+4e===2CO3,错误;D项,燃料电池中,通入燃料的电极是负极,通入氧化剂的电极是正极,正极上得电子发生还原反应,所以该燃料电池中,通入氢气的电极是负极,通入氧气的电极是正极,正极上得电子发生还原反应,错误。
8.【答案】D
【解析】由题图可知,空气通入电极a,显然电极a为正极,发生还原反应,A错误;4mol VB2
发生反应时消耗11mol O2,同时转移44mol电子,故消耗1mol VB2时转移11mol电子,B错误;电池工作时,阴离子(OH-
)向负极(VB-
-
2极)移动,C错误;正极反应式为O2+2H2O+4e===4OH,用总反应式减去正极反应式的11倍即得负极反应式,故VB2在负极上发生氧化反应,电极反应式为2VB2+22OH-
-22e-
===V2O5+2B2O3+11H2O,D正确。
9.【答案】B
【解析】A项:4AgNOO=====通电
3+2H2 4Ag+O2↑+4HNO3,脱离反应体系的物质是4Ag+O2,相当于2Ag,加入适量Ag-
通电2O2O才能复原(加入AgNO3,会使NO3的量增加);B项:2H2O===== 2H2↑+O2↑,脱离反应体系的是2H+O项:2KCl+2H通电22,相当于2H2O,加入适量水可以复原;C2O===== 2KOH+H2↑+Cl2↑,脱离反应体系的是H2+Cl2,相当于2HCl,通入适量HCl气体才能复原(加入盐酸时,同时也增加了水);D项:2CuSO通电4+2H2O===== 2H2SO4+2Cu+O2↑,脱离反应体系的是2Cu+O2,相当于2CuO,加入适量CuO可以复原。
10.【答案】C
【解析】放电时,该装置是原电池,负极上锌失电子发生氧化反应,正极上氧化银得电子发生还原反应;充电时,阴极上氢氧化锌得电子发生还原反应,阳极上银失电子发生氧化反应,据此分析作答。A.放电时,氧化银得电子发生还原反应,所以Ag2O参与反应的电极为正极,A项错误;B.放电时,正极上的反应式为:Ag?2O+H2O+2e=2Ag+2OH?,所以正极附近溶液的pH增大,B项错误;C.充电时,阴极上氢氧化锌得电子发生还原反应,所以该电极反应为:Zn(OH)?2+2e=Zn+2OH?,C项正确;D.根据电池反应式知,充电时时每生成1mol Ag2O转移2mol电子,D项错误;选C。
11.【答案】D
【解析】硼化钒—空气燃料电池中,VB2在负极失电子,氧气在正极得电子,电池总反应为4VB2
1
+11O2===4B2O3+2V2O5,VB2放电时生成两种氧化物,氧化物会和酸反应,所以电池中使用阴离子交换膜,故A正确;VB2极是负极,外电路中电子由VB2电极流向阴极c电极,故B正确;电解过程中,b电极是阳极,该电极表面产生的气体是氧气,可以收集后充入A池中的电极循环利用,故C正确;负极上是VB?
2失电子发生氧化反应,因在碱性环境中,VB2极发生的电极反应为2VB2+22OH-22e?
===V2O5+2B2O3+11H2O,故D错误。
12.【答案】C
【解析】酸性乙醇燃料电池的负极反应为:CH?+3CH2OH-4e+H2O=CH3COOH+4H,正极应为O2得电子被还原,电极反应式为:O2+4e?+4H+=2H2O,正负极相加可得电池的总反应式为:CH3CH2OH+
O2=CH3COOH+H2O,可根据电极反应式判断离子和电子的转移问题。A.原电池中,阳离子向正极移动,A错误;B.氧气得电子被还原,化合价由0价降低到-2价,若有0.4mol电子转移,则应有0.1mol氧气被还原,在标准状况下的体积为2.24L,B错误;C.酸性乙醇燃料电池的负极反应为:CH3CH2OH- 4e?
+H+
2O=CH3COOH+4H,可知乙醇被氧化生成乙酸和水发生氧化反应,C正确;D.在燃料电池中,氧气在正极得电子被还原生成水,正极反应式为:O?
+
?
2+4e+4H=2H2O,溶液为酸性,不能产生OH,D错误;故合理选项是C。
13.【答案】A
【解析】Pt为惰性电极,电解各种盐溶液时,阳离子在阴极放电,阳离子的放电顺序为Cu2+
>H+
>Al3+
>Mg2+
>Na+
,乙池中的溶质若为MgSO4、Al(NO3)3或Na2SO4,电解过程中阴极不会析出金属,故乙池中的溶质只能为CuSO4。甲、乙两个电解池串联,通过各个电极的电子数相等。甲、乙两池的阴极分别发生的反应为2Ag+
+2e-
===2Ag、Cu2+
+2e-
===Cu,则存在关系式:2Ag~2e-
~Cu,n(Cu)=12n(Ag)=12×2.16 g108 g·mol
-1=0.01mol,故乙池中析出金属Cu的质量为m(Cu)=0.01 mol×64 g·mol-1
=0.64 g,但实际上仅析出0.24g Cu,这说明CuSO4的量不足,还发生反应:2H++2e-
===H2↑。 14. 【答案】D
【解析】从图上可以看出,该燃料电池通入H2S生成S2的电极发生失电子的氧化反应,为负极,
通入氧气生成水的一极为正极,发生还原反应。A.电极a实现了由H2S变为S2,发生了氧化反应,A项错误;B.在内电路中,质子应向正极区移动,B项错误;C.图示明确给出了氧化产物是S2,不是SO2,C项错误;D.由于使用的是质子固体电解质膜,正极发生的反应为:O2+4e-+4H+=2H2O,D项正确;所以答案选择D项。
15.【答案】D
【解析】由2H2S+O2===S2+2H2O得出负极H2S失电子发生氧化反应,则a为电池的负极,故A错误;正极O+
-
2得电子发生还原反应,所以电极b上发生的电极反应为O2+4H+4e===2H2O,故B错误;电路中每流过4 mol电子,则消耗1 mol氧气,但该装置将化学能转化为电能,所以电池内部
几乎不放出热能,故C错误;每17g即17 g
34 g·mol-1=0.5mol H2S参与反应,则消耗0.25mol氧气,
则根据O+
-
+
2+4H+4e===2H2O可知,有1 mol H经质子膜进入正极区,故D正确。
16.【答案】B
【解析】由图可知与X电极相连的电极区发生还原反应:2H+
+2e-
===H2↑,所以Pt(Ⅰ)为阴极,X为直流电源的负极,Y为直流电源的正极,A正确。在阴极区由于发生反应2H+
+2e-
=H2↑,破坏了附近的水的电离平衡,水继续电离,最终导致阴极区的c(OH-
)增大,pH增大,溶液碱性增强;在阳极区,发生反应SO2-
-
2-
+
-
2-
+
+
3-2e+H2O===SO4+2H,HSO3-2e-+H2O=SO4+3H,溶液中的c(H)增大,溶液的酸性增强,pH减小,B错误。根据B选项的分析可知在阳极区由于不断产生硫酸,所以产生的硫酸的浓度比加入的硫酸的浓度要大,C正确。在反应的过程中,阳极区不断产生H2SO4,阴极区不断产生H2,阴极区得到的Na2SO3溶液则循环使用,因此该过程中的产品主要为H2SO4和H2,D正确。
二、非选择题(共52分)
17.【答案】(1)2H+
+2e-
===H2↑ 升高
(2)Cu 石墨(或比铜活泼性弱的金属) 含Fe3+
的溶液 (3)①正极 CH-
+
4-8e+2H2O===CO2+8H ②11.2
【解析】(1)若C为稀H2SO4溶液,电流表指针发生偏转,B电极材料为Fe且作负极,电极反应式为Fe-2e-
===Fe2+
,A电极为正极,溶液中氢离子得到电子生成氢气,电极反应式为2H+
+2e
-
===HCu+2Fe3+
===Cu2+
2↑;氢离子浓度减小,氢氧根离子浓度增大,溶液pH升高。(2)将反应+2Fe
2
+
设计成如题图所示的原电池装置,Cu元素的化合价由0价升高到+2价,失电子作原电池的负极,
则负极A极材料为Cu,正极B极材料为石墨或比铜活泼性弱的金属,Fe3+
在正极得电子发生还原反应,溶液C用可溶性铁盐,即含Fe3+
的溶液。(3)①根据甲烷燃料电池的结构示意图可知,电子流出的电极为负极,a为负极,b为正极,在燃料电池中,氧气在正极得电子发生还原反应,甲烷在负极失电子发生氧化反应,所以电极a的反应方程式为CH-
4-8e+2H2O===CO2+8H+
。②根据正极电极反应式:O-
+
2+4e+4H===2H2O,可知线路中转移2mol电子时,消耗的O2为0.5mol,在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4L/mol=11.2 L。
18.【答案】(1)铜或Cu O2+4e?+4H+=2H2O
(2)CH2?2??4+10OH?-8e?=CO3+7H2O Pb +SO4-2e=PbSO4 正
(3)阳 4
【解析】(1)原电池中负极失去电子,发生氧化反应,化合价升高,根据总反应知,Cu化合价升高,则该电池的负极材料为Cu;正极得电子,发生还原反应,正极的电极反应式为:O?2+4e+4H+ =2H2O;(2)①如图所示该电池为碱性燃料电池,甲烷作负极,失电子后结合氢氧根生成碳酸根,
2
则负极的电极反应式为:CH??
2?
4+10OH-8e=CO3+7H2O;②根据总反应分析知,放电时,铅蓄电池负极失
去电子,化合价升高,电极反应式为:Pb +SO2??
4-2e=PbSO4;充电时,铅蓄电池的PbO2极要转化为Pb,
发生还原反应,所以应与外加直流电源的正极相连;(3)精炼时,粗铜要被溶解发生氧化反应,所以做阳极;当阴极增重128 g时,n(Cu)=
128g64g/mol=2mol,阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu,由总反应
PbO?
?
2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O~2e得:n(硫酸)=n(e)=2mol×2=4mol。
19.【答案】(1)①FeO2-+4H?
-
4
2O+3e=Fe(OH)3↓+5OH 0.2 ②右 左 ③使用时间长、工作电压稳定
(2)N+
-
+2+8H+6e=2NH4 氯化铵 (3)从b到a CO+O2-
-2e-
=CO2
【解析】(1)①放电时石墨为正极,高铁酸钾在正极上发生还原反应,电极反应式为FeO2-4
+4H2O+3e-
===Fe(OH)-
3↓+5OH;若维持电流强度为1A,电池工作十分钟,转移电子的物质的量为1×10×60÷96500=0.0062mol。理论消耗Zn的质量为0.0062mol÷2×65g·mol-1
≈0.2g。②电池工作时,阴离子移向负极,阳离子移向正极,所以盐桥中氯离子向右移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向左移动。③由题图中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,可知高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。(2)该电池的本质反应是合成氨反应,电池中氢气失电子在负极发生氧化反应,氮气得电子在正极发生还原反应,则正极反应式为N+
-
+
2+8H+6e===2NH4
,氨气与HCl反应生成氯化铵,则电解质溶液为氯化铵溶液。(3)工作时电极b作正极,O2-
由电极b移向电极a;该装置是原电池,通入一氧化碳的电极a是负极,负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应,电极反应式为CO+O2-
-2e-
===CO2。
20.【答案】(1)电镀 Cu-2e-
===Cu2+
(2)铜的电解精炼 会 (3)③⑤
(4)2Cl-
-2e-
===Cl2↑ (5)①35.7% ②7.71×106
C
【解析】(3)阳离子交换膜,只允许阳离子通过,所以H+
、Na+
可以通过。(5)m(NaOH)原=10 kg×10%=1kg。在阴极区,H+
放出,但又有Na+
移来,引起阴极区增重,所以有2H2O→H2~2NaOH~增重2[M(Na)-M(H)]~转移2e-
22.4 L23
-19
C
896 L=2×40 gmNaOH=2×22 g2×6.02×10×1.6×10
溶液=
生成m增Q解得m(NaOH)=3.2 kg,m(溶液)=1.76 kg,Q≈7.71×106
生成=3 200 g增=1 760 g C,故w(NaOH) =
mNaOH原
+mNaOH
生成
m溶液
×100%=1 kg+3.2 kg
×100%≈35.7%。原+m溶液增
10 kg+1.76 kg
21.【答案】(1)Cl2+2e?=2Cl? 0.02
(2)CO+
?
2+2H+2e=CO+H2O CO2+H2S=CO+H2O+S 酸性 (3)6.4 (4)14.4
【解析】(1)①根据电池总反应为2Ag+Cl2═2AgCl可知,氯气在正极上得电子生成氯离子,电极反应式为Cl?
?
?
?
?
2+2e═2Cl,故答案为:Cl2+2e═2Cl;②放电时,当电路中转移0.01mol e时,交换膜左侧的电极放电产生0.01mol Ag+
,与电解质中的0.01mol Cl?
结合生成AgCl沉淀,同时约有0.01mol H+通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中,则交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子,故
答案为:0.02;(2)石墨烯失电子作阳极,ZnO@石墨烯作阴极,CO2被还原生成CO,电极反应式为CO+2+2H+2e?=CO+H2O;石墨烯失电子作阳极,阳极Fe2+失电子生成Fe3+,Fe3+继续与H2S反应生成Fe2+与S,故协同转化总反应为CO2+
3+
2+H2S=CO+H2O+S,Fe、Fe易水解,只能在酸性条件下存在,故答案为:CO+
-2+2H+2e=CO+H2O;CO2+H2S=CO+H2O+S;酸性;(3)电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2时,阳极上铅离子失电子发生氧化反应生成二氧化铅,电极反应式为Pb2+
+2H?
2O-2e=PbO2↓
+4H+
,23.9g PbO2的物质的量为0.1mol,反应转移的电子数目为0.2mol,蓄电池正极为PbO2,PbO2
得电子发生还原反应生成电极反应式为PbO?+4H++SO2?
2+2e4=PbSO4+2H2O,由电极反应式可知,当PbO2
得到2mol电子时,正极增重64g,则反应转移的电子数目为0.2mol,正极增重6.4g,故答案为:6.4;(4)转移2mol电子时,阳极(阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+)消耗1mol水,产生2mol H+进入阴极室,阳极室质量减少18g;阴极的电极反应式为2NO-3+6H++10e?=N2↑+6OH?,转移2mol电子,阴极室中放出0.2mol N+
2(5.6g),同时有2mol H(2g)进入阴极室,因此阴极室质量减少3.6g,故膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m右)=18g-3.6g=14.4g,故答案为:14.4。
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备战2020年高考化学一轮复习单元训练金卷第十二章电化学基础A卷含解析201909111113
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