高中化学专题训练电化学

电化学

1．一种太阳能电池的工作原理如图Z7-1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，下列说法不正确的是( )

图Z7- 1

A．K＋移向催化剂b

B．催化剂a表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－

C．[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被氧化

D．电解池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－浓度基本保持不变

2．工业上常用电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱，生产装置如图Z7-2所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，以下说法中正确的是( )

图Z7- 2

A．a极与电源的负极相连

B．产物丙为硫酸溶液

C．离子交换膜d为阴离子交换膜

D．b电极反应式：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

3．如图Z7-3，下列说法不正确的是( )

图Z7- 3

A．此装置用于电镀铜时，电解一段时间，硫酸铜溶液的浓度不变

B．若a为纯铜，b为粗铜，该装置可用于粗铜的电解精炼

C．燃料电池中正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

D．电子经导线流入b电极

4．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图Z7-4所示。下列有关说法错误的是( )

图Z7- 4

A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

B．通电后阴极区附近溶液pH会增大

C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区

D．纯净的KOH溶液从b出口排出

5．我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环

利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置(如图Z7-5)，实现了“太阳能-电能-化学能”转化，总反应方程式为2CO2===2CO＋O2。下列关于该装置的说法正确的

是( )

图Z7- 5

A．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极

B．图中离子交换膜为阳离子交换膜

C．反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强

D．人体呼出的气体参与X电极的反应：CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－

6．用如图Z7-6装置研究电化学原理，下列分析中错误的是( )

图Z7- 6

7.(1)利用如图Z7-7实验装置可以合成氨，钯电极B 的电极反应式为

________________________________。

图Z7-7

(2)用惰性电极电解葡萄糖和硫酸钠混合溶液，可以制得葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH]

和己六醇[CH2OH(CHOH)4CH2OH]。葡萄糖酸在________极生成，对应的电极反应式为

_______________________________________________________________________________ ___________________________________________________。

(3)如图Z7-8所示，以N2O4为原料采用电解法可制备新型绿色硝化剂(一种氮氧化物)，写出生成这种硝化剂的阳极电极反应式：__________________________________。

图Z7-8

(4)用粗硅作原料，熔融盐电解法制取甲硅烷原理如图Z7-9，判断B为电源的

________极，电解时阳极的电极反应式为__________________________________。

图Z7-9

(5)一种氨燃料电池，使用的电解质溶液是2 mol/L的KOH溶液。电池反应为4NH3＋

3O2===2N2＋6H2O。

图Z7-10

通入a气体一极的电极反应式为__________________________________；消耗3.4 g NH3转移电子的物质的量为________。

8．(1)图Z7-11是某研究机构开发的给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池，甲醇在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。一个甲醇分子经

过电化学氧化，可以产生________个电子的电量，其负极的电极反应式为

________________________。

图Z7-11

(2)用间接电化学法除去NO的过程如图Z7-12所示。

图Z7-12

已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式：

________________________________。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：

__________________________________。

(3)目前已发明了电解法制取ClO2的新工艺。

①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图Z7-13所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：____________________________________。

图Z7-13

②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：__________________________________。

(4)我国的科技人员为了消除SO2的污染，利用原电池原理，变废为宝，设计由SO2和O2来制备硫酸，设计装置如图Z7-14所示，电极A、B为多孔的材料。

图Z7-14

A极为________(填“正极”或“负极”)。B极的电极反应式是

__________________________________。

答案：

1．C [解析] 由图可知，电子从负极流向正极，则a为负极，b为正极。b为正极，

则K＋移向催化剂b，A项正确；a为负极，发生氧化反应，则催化剂a表面发生反应

[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，B项正确；b上发生还原反应[Fe(CN)6]3－＋e－

===[Fe(CN)6]4－，[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被还原，C项错误；由B、C中的电极反应可知，二者以1∶1相互转化，电解质溶液中[Fe(CN)6]3－和[Fe(CN)6]4－浓度基本保持不变，D

项正确。

2．B [解析] 分析装置图可知是电解装置，电解硫酸钠溶液的实质是电解水，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，气体甲为氧气，气体乙为氢气，阳极生成氧气，电极反应

2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极生成氢气，2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，所以判断a电极是阳极，b电极是阴极，在阳极室得到硫酸，在阴极室得到氢氧化钠溶液，则c为阴离子交换膜，d

为阳离子交换膜。分析可知a电极为阳极，与电源正极相连，A项错误；阳极室生成氢离子，生成产物丙为硫酸，c为阴离子交换膜，B项正确；d为阳离子交换膜，C项错误；b

电极是阴极，该电极发生还原反应2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，D项错误。

3．B [解析] 燃料电池中，通入氢气的电极为负极、通入氧气的电极为正极，则b是阴极、a是阳极。此装置用于电镀铜时，阳极溶解的金属铜等于阴极析出的金属Cu，所以

电解质溶液中铜离子相当于不参加反应，则其浓度不变，A项正确；电解精炼铜时，粗铜

作阳极、纯铜作阴极，所以若a为粗铜，b为纯铜，该装置可用于粗铜的精炼，B项错误；燃料电池中，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应为O2＋4e－＋

2H2O===4OH－，C项正确；电子从负极沿导线流向b电极，D项正确。

4．C [解析] 阳极发生氧化反应，反应方程式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A正确；

阴极发生还原反应，消耗氢离子产生氢气，使溶液中氢离子浓度减小，所以溶液pH增大，

B正确；钾离子通过交换膜从阳极区移向阴极区，这样才可以达到提纯氢氧化钾的作用，C

错误；纯净的KOH在阴极制得，从b口排出，D正确。

5．D [解析] 根据图中左边电源内负电荷移向负极，N型半导体为负极，P型半导体

为正极，A错误；N型半导体为负极，X极为电解池的阴极，电极反应为CO2＋2e－＋

H2O===CO＋2OH－，生成的氢氧根离子通过离子交换膜在Y极参加反应，所以图中离子交换

膜为阴离子交换膜，B错误，D正确；总反应方程式为2CO2===2CO＋O2，根据总反应可知，

反应前后溶液的碱性不变，C错误。

6．D [解析] 在中性条件下，铁作负极失电子，石墨作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则Fe发生吸氧腐蚀，A正确；Zn、Fe形成原电池，Zn作负极被腐蚀，Fe作

正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，B正确；Fe作阴极，阴极上氢离子得电子，石

墨作阳极，阳极上氯离子失电子，电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠，C正确；

Fe 与正极相连，Fe 作阳极，Fe 失电子，被腐蚀，Fe 不能被保护，D 错误。

7．(1)N 2＋6H ＋

＋6e －

===2NH 3

(2)阳 CH 2OH(CHOH)4CHO ＋H 2O －2e －

=== CH 2OH(CHOH)4COOH ＋2H ＋

(3)N 2O 4＋2HNO 3－2e －

===2N 2O 5＋2H ＋

(4)正 Si ＋4H －

－4e －=== SiH 4↑ (5)2NH 3＋6OH －

－6e －

===N 2＋6H 2O 0.6 mol

[解析] (1)根据图示可知在钯电极B 上N 2获得电子，与H ＋

结合形成NH 3，电极反应式为N 2＋6e －

＋6H ＋

===2NH 3。(2)葡萄糖生成葡萄糖酸[CH 2OH(CHOH)4COOH]是氧化反应，在阳极发生，对应的电极反应式为CH 2OH(CHOH)4CHO ＋H 2O －2e －

===CH 2OH(CHOH)4COOH ＋2H ＋

。(3)Pt 是惰性电极，N 2O 4发生失去电子的反应，产物是N 2O 5，电极反应式为N 2O 4＋2HNO 3－2e

－

===2N 2O 5＋2H ＋

。(4)从图示知，H －

移向阳极生成SiH 4，B 是电源的正极，阳极上电极反应式为Si ＋4H －

－4e －

===SiH 4↑。(5)电池反应为4NH 3＋3O 2===2N 2＋6H 2O 。该电池负极是氨气失电子生成氮气，根据示意图可知a 电极是负极，发生氧化反应，发生的电极反应式为2NH 3＋6OH －

－ 6e －

===N 2＋6H 2O ，反应中2 mol 氨气反应转移6 mol 电子，3.4 g NH 3的物质的量＝3.4 g ÷17 g/mol ＝0.2 mol ，所以转移电子的物质的量为0.6 mol 。

8．(1)6 CH 3OH ＋H 2O －6e －

===CO 2＋6H ＋

(2)2HSO －

3＋2e －

＋2H ＋

===S 2O 2－

4＋2H 2O 2NO ＋2S 2O 2－

4＋2H 2O===N 2＋4HSO －

3 (3)①Cl －

－5e －

＋2H 2O===ClO 2↑＋4H ＋

②0.01 在阴极发生2H ＋

＋2e －

===H 2↑，H ＋

浓度减小，使得H 2O OH －＋H ＋

的平衡向

右移动，OH －

浓度增大，pH 增大

(4)正极 SO 2＋2H 2O －2e －

===SO 2－

4＋4H ＋

[解析] (1)根据2CH 3OH ＋3O 2===2CO 2＋4H 2O 可知道，3 mol 氧气得到的12 mol 电子来自于2 mol 的甲醇，一个甲醇分子失去6个电子，该电池的负极反应为CH 3OH ＋H 2O －6e

－

===CO 2＋6H ＋

。(2)阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子得电子生成连二亚硫酸根离子，电极反应式为2HSO －

3＋2e －

＋2H ＋

===S 2O 2－

4＋2H 2O ；连二亚硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应生成氮气，离子反应方程式为2NO ＋2S 2O 2－

4＋2H 2O===N 2＋4HSO －

3。(3)①由题意可知，氯离子放电生成ClO 2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为Cl

－

－5e －＋2H 2O===ClO 2↑＋4H ＋。②在阴极发生2H ＋＋2e －

===H 2↑，氢气的物质的量为

0.112 L

22.4 L/mol

＝0.005 mol ，通过阳离子交换膜的阳离子为＋1价离子，通过交换膜的阳离子

的物质的量为0.005 mol ×2＝0.01 mol ，电解中阴极H ＋

浓度减小，使得H 2O

OH －

＋

H ＋

的平衡向右移动，溶液的pH 增大。(4)B 极生成硫酸，则通入的气体应为SO 2，由＋4价升高到＋6价，发生氧化反应，B 极为负极，A 极为正极。B 极的电极反应式为SO 2＋2H 2O －2e －

===SO 2－

4＋4H ＋

。