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

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

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

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===4O－H

D．电子经导线流入 b 电极K3[Fe(CN) 6] 和亚

Z7- 2 所示，其

中1∶2，以下说

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。

列有关说法错误的是 ( )

A ．阳极反应式为 4OH －－ 4e －

===2H 2O ＋ O 2↑ 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 CO 2并提供 O 2，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 2CO 2===2CO ＋ O 2。下列关于该装置的说法正确的 是 ( )

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： CO 2＋2e －

＋H 2O===C ＋O 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 ( )

选项

连接 电极材料 分析

a b A K 1 K 2 石墨 铁 模拟铁的吸氧腐蚀

B K 1 K 2 锌 铁 模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法

C K 1 K 3 石墨 铁 模拟电解饱和食盐水

D

K 1 K 3

铁 石墨

模拟钢铁防护中外加电流的阴极保护法

图 Z7-

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(CHOH4)COOH]

和己六醇 [CH

2OH(CHOH4)CH2OH]。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

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

；消耗 3.4 g

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

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 SO 2 的污染，利用原电池原理，变废为宝，设计由

SO 2 和

O 2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。

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 ClO 2 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 极产生 ClO 2 的电极反应式： ClO

2(如图 Z7- 13 所示) ，写出阳 。

图 Z7-

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===4O－H，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===C＋O 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－===2NH3

(2)阳 CH2OH(CHOH4)CHO＋ H2O－2e－===

CH2OH(CHOH4)COO＋H 2H＋

(3)N2O4＋ 2HNO3－ 2e－===2N2O5＋ 2H＋

(4)正 Si＋4H－－4e－=== SiH4↑

(5)2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O 0.6 mol

[ 解析 ] (1) 根据图示可知在钯电极 B 上 N2获得电子，与 H＋结合形成 NH3，电极反应式为 N2＋6e－＋ 6H＋===2NH3。(2) 葡萄糖生成葡萄糖酸 [CH2OH(CHOH4)COOH 是] 氧化反应，在阳极发生，对应的电极反应式为 CH2OH(CHOH4)CHO＋ H2O－ 2e－

===CH2OH(CHOH4)COO＋H 2H＋。 (3)Pt 是惰性电极， N2O4发生失去电子的反应，产物是

N2O5，电极反应式为 N2O4＋ 2HNO3－2e－

===2N2O5＋2H＋。 (4) 从图示知， H－移向阳极生成 SiH4，B 是电源的正极，阳极上电极反应式为 Si＋4H－－4e－===SiH4↑。 (5) 电池反应为 4NH3＋ 3O2===2N2＋ 6H2 O。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2NH3＋

6OH－－ 6e －===N2＋ 6H2O，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 CH3OH＋H2O－ 6e－===CO2＋ 6H＋

(2)2HSO3－＋ 2e－＋2H＋===S2O42－＋ 2H2O 2NO＋2S2O42－＋2H2O===N2＋4HSO3－

(3)①Cl －－5e－＋2H2O===ClO2↑＋ 4H＋

②0.01 在阴极发生 2H＋＋2e－===H2↑， H＋浓度减小，使得 H2O OH－＋H＋的平衡向

右移动， OH－浓度增大， pH增大

(4)正极 SO2＋ 2H2 O－ 2e－===SO42－＋4H＋

[解析] (1) 根据 2CH3OH＋ 3O2===2CO2＋ 4H2O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

CH3OH＋H2O－ 6e ===CO2＋ 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 2HSO3－＋ 2e－＋2H＋===S2O42－＋ 2H2O；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＋2S2O42－＋2H2O===N2＋ 4HSO3－。 (3) ①由题意可知，氯

离子放电生成 ClO2 ，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－＋2H2O===ClO2↑＋ 4H＋。②在阴极发生 2H＋＋2e－===H2↑，氢气的物质的量为

0.112 L ＝ 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 H2O 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 SO2，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 SO2＋2H2O－2e－===SO42－＋4H＋。