高中化学电化学原理
电化学原理
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1．钢铁防腐方法有许多种，图8－1是其中的一种方法，描述正确的是() A．图中所示是牺牲阳极的阴极保护法
B．铁闸门作阴极，发生还原反应
C．电子流向：a→铁闸门→辅助电极→b
D．辅助电极上的反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
图8－1图8－2
2．根据图8－2所示装置，下列说法不正确的是()
选项开关状态溶液A 电极B 说明
A 打开K1，闭合K2NaCl 石墨正极反应：O2＋2H2O ＋4e－===4OH－
B 打开K1，闭合K2NaCl Zn 铁制品保护：牺牲阳极的阴极保护法
C 打开K2，闭合K1CuSO4Cu 铁表面镀铜
D 打开K2，闭合K1CuSO4粗铜电解法精炼铜
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溶液，电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列关于该电池工作时说法中正确的是() A．正极的电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．溶液中的阴离子向正极移动
C．负极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2
D．溶液的pH保持不变
图8－3
4．保护埋在地下的钢管常用如图8－3所示方法。关于此方法，下列说法正确的是() A．金属棒X的材料可能为铜
B．金属棒X的材料可能为钠
C．钢管附近土壤的pH可能会上升
D．这种方法称为外加电流的阴极保护法
5．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：在污水中通电生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体可吸附污染物而沉积下来，具有凝聚净化的作用；电极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某研究小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图8－4所示，下列说法不正确的是( )
A ．装置A 中铁片为阳极，发生的电极反应是Fe －2e －===Fe 2＋
图8－4
B ．装置B 中通入空气的电极反应是O 2＋2CO 2＋4e －===2CO 2－3
C ．污水中加入适量的硫酸钠，可增强溶液的导电性，提高污水的处理效果
D ．标准状况下，若A 装置中产生了44.8 L 气体，则理论上B 装置中要消耗CH 4为11.2 L
6．科学家们在研制一种吸气式的锂－空气电池，工作时吸收空气中的氧气在多孔金制成的正极表面上反应。总反应可表示为2Li ＋O 2放电充电Li 2O 2，下列有关说法正确的是( )
A ．充电时，多孔金制成的电极外接电源负极
B ．放电时，吸收空气中22.4 L 的O 2，就有2 mol e －从电池负极流出
C ．放电时，Li ＋从负极向正极移动
D ．该电池可使用含Li ＋的水溶液作电解质溶液
7．图8－5甲中电极均为石墨电极，下列叙述中正确的是( )
图8－5
A ．电子沿a →d →c →d 路径流动
B ．b 极的电极反应为O 2＋4e －＋4H ＋===2H 2O
C ．通电初期乙中的总反应为Cu ＋H 2SO 4=====电解
CuSO 4＋H 2↑
D ．反应过程中，甲、乙装置中溶液的pH 都逐渐减小
8．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。图8－6为RFC 工作原理示意图，有关说法正确的是( )
A ．当有0.1 mol 电子转移时，a 极产生0.56 L O 2
B ．为了增加导电性可以将左边容器中的水改为食盐水
C ．d 极上发生的电极反应是O 2＋4H ＋＋4e －===2H 2O
图8－6
D．c极上进行还原反应，B中的H＋可以通过隔膜进入A
9．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是()
图8－7
A．图(a)所示电池中，MnO2的作用是催化剂
B．图(b)所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大
C．图(c)所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2＋浓度始终不变
D．图(d)所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中还原为Ag
10．化学能与电能之间的相互转化与人类的生活实际密切相关，在生产、生活中有重要的应用，同时也是学生形成化学学科素养的重要组成部分。
(1)熔融状态下，钠的单质和氯化亚铁能组成可充电电池，如图8－8工作原理示意图，
Fe＋2NaCl，该电池放电时，正极反应式为反应原理为2Na＋FeCl2放电
充电
________________________________________________________________________；
充电时，____________(写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为________。
图8－8图8－9
(2)某同学用铜片、石墨作电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，工作原理示意图如图8－9所示，一段时间停止通电取出电极。若在电解后的溶液中加入0.98 g氢氧化铜粉末恰好完全溶解，经测定所得溶液与电解前完全相同。请回答下列问题：
①Y电极材料是________，发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
②电解过程中X电极上发生的电极反应式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
③如在电解后的溶液中加入足量的小苏打，充分反应后产生气体在标准状况下所占的体
积是__________。
图8－10
11．电化学原理在工业生产中有着重要的作用，请利用所学知识回答有关问题。
(1)用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。如图8－10，是电解产生多硫化物的实验装置：
①已知阳极的反应为(x＋1)S2－===S x＋S2－＋2x e－，则阴极的电极反应式是________________________________________________________________________。
当反应转移x mol电子时，产生的气体体积为____________(标准状况下)。
②将Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是(用离子反应方程式表示)：________________________________________________________________________。
(2)MnO2是一种重要的无机功能材料，制备MnO2的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液，阳极的电极反应式为______________________。现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnSO4溶液，如图8－11所示，铅蓄电池的总反应方程式为________________________________________________________________________，当蓄电池中有4 mol H＋被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为________，MnO2的理论产量为________g。
图8－11图8－12
(3)用图8－12电解装置可制得具有净水作用的FeO2－4。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐生成FeO2－4。
①电解过程中，X极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e－＋8OH－===FeO2－4＋4H2O和________________________________________________________________________，若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况时气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少________g。
专题限时集训(八)B[专题八电化学原理]
(时间：40分钟)
1．下列关于电化学知识说法正确的是()
A．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Cu、Fe、Al
B．电解CuSO4溶液一段时间后，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态
C．铅蓄电池在充电时，连接电源正极发生的电极反应为PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4
D．将钢闸门与直流电流的负极相连，可防止钢闸门腐蚀
2．电化学在日常生活中用途广泛，图①是镁－次氯酸钠燃料电池，电池总反应为Mg ＋ClO－＋H2O===Cl－＋Mg(OH)2↓，图②是Cr2O2－7的工业废水的处理。下列说法正确的是()
图8－13
A．图②中Cr2O2－7向惰性电极移动，与该极附近的OH－结合转化成Cr(OH)3除去
B．图②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①中发生的还原反应是Mg2＋＋ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋Mg(OH)2↓
D．若图①中3.6 g镁溶解产生的电量用于图②废水处理，理论可产生10.7 g氢氧化铁沉淀
3．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳。其中一种镁电池的反应为x Mg＋Mo3S4放电
Mg x Mo3S4。下列说法错误的是()
充电
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
4．图8－14中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散。下列判断正确的是() A．滤纸上c点附近会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．烧杯中溶液的pH先减小，后增大
D．烧杯溶液中SO2－4向Cu电极定向移动
图8－14
5．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图8－15所示，工作
Fe2＋＋Cr3＋。下列说法一定正确的是()
原理为Fe3＋＋Cr2＋放电
充电
图8－15
A．充电时，阴极的电极反应式为Cr3＋＋e－===Cr2＋
B．电池放电时，负极的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋
C．电池放电时，Cl－从负极室穿过选择性透过膜移向正极室
D．放电时，电路中每流过0.1 mol电子，Fe3＋浓度降低0.1 mol·L－1
6．据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为＋3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图8－16所示，下列说法正确的是()
图8－16
A．电池放电时，Na＋从b极区移向a极区
B．电极a采用MnO2，放电时它被还原
C．该电池负极的电极反应式为BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2O
D．放电时，a极区溶液的pH升高，b极区溶液pH降低
7．用惰性电极电解NaCl与NaHCO3的混合溶液，测得溶液的pH变化如图8－17所示。
图8－17
(1)在0→t1时间内，两个电极上的电极反应式为：
阳极：________________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________________。
(2)用离子方程式表示0→t1时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
8．(1)将等物质的量的KI和CuCl2溶于水，用惰性电极电解，该电解反应可分为________
个阶段(表格不一定填满，若不够还可以自行添加)。
阶段
相当于电解什么溶液 离子方程式 ①
②
③
④
⑤
(2)画出过程中溶液pH 随时间变化的曲线(假定生成的Cl 2全部逸出)。
图8－18
9．据报道，有一种细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿(CuFeS 2)氧化成硫酸盐，发生的反应为：
4CuFeS 2＋2H 2SO 4＋17O 2===4CuSO 4＋2Fe 2(SO 4)3＋2H 2O 。
(1)CuFeS 2中的Fe 的化合价为＋2，则被氧化的元素为________。
(2)有人提出可以利用如图8－19的装置从CuSO 4溶液中提炼金属铜。该过程中右边电极的反应式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________， 若装入CuSO 4溶液500 mL(电解前后溶液体积变化可忽略)，当阴极增重1.6 g 时，停止通电，则反应后溶液的pH ＝________。
图8－19
(3)工业生产中可利用黄铜矿(CuFeS 2)炼制粗铜。其重要步骤之一为：在反射炉中把精选黄铜矿砂和石英砂混合加热到1000 ℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu 和Fe 的低价硫化物，且部分Fe 的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________。
(4)在上一步的基础上，可通过以下方法制得粗铜：
Cu 2S(s)＋2Cu 2O(s)===6Cu(s)＋SO 2(g) ΔH
已知：
①2Cu(s)＋12
O 2(g)===Cu 2O(s) ΔH ＝－12 kJ/mol ②2Cu(s)＋S(s)===Cu 2S(s) ΔH ＝－79.5 kJ/mol
③S(s)＋O 2(g)===SO 2(g) ΔH ＝－296.8 kJ/mol
则该法冶炼铜的反应中ΔH＝________。
10．某中学课外兴趣小组用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Ca2＋、Mg2＋)作系列探究，装置如图8－20所示：
图8－20
(1)电解时，甲同学发现电极a附近溶液出现浑浊，请用离子方程式表示原因：________________________________________________________________________。
(2)一段时间后，你认为C中溶液可能出现的现象是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，请用离子方程式表示原因：________________________________________________________________________。
(3)实验结束后，乙同学将A中的物质冷却后加入到H2S溶液中发现有气泡出现，但加入到稀盐酸中却没有任何现象。请用化学方程式和简要的文字解释原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)随着反应的进行，兴趣小组的同学们都特别注意到D中溶液红色逐渐褪去。他们对溶液红色褪去的主要原因提出了如下假设，请你完成假设二。
假设一：B中逸出的气体与水反应生成的物质有强氧化性，使红色逐渐褪去；
假设二：________________________________________________________________________。
(5)请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论：_______________________________________________________________________________ _
________________________________________________________________________。