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1、 ．．． 專項(xiàng)突破三 電化學(xué)高考命題的探究 1.某興趣小組為了分析電解硝酸溶液時(shí)放電的離子,設(shè)計(jì)了如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(石墨電極)。電解過(guò)程 中,X?極產(chǎn)生了紅棕色氣體,則下列說(shuō)法不合理的是( ) A.a?極為負(fù)極,b?極為正極 B.電解時(shí),Y?極附近溶液?pH?降低 C.相同條件下,陰、陽(yáng)兩極產(chǎn)生的氣體體積比是?2∶1 D.X?極的電極反應(yīng)式是:2H++N +e-????NO2↑+H2O 2.電化學(xué)降解?N 的原理如圖所示。下列說(shuō)法中不正確的是(???)

2、 A.鉛蓄電池的?A?極為正極,電極材料為?PbO2 B.鉛蓄電池工作過(guò)程中負(fù)極質(zhì)量增加 C.該電解池的陰極反應(yīng)為:2N +6H2O+10e- N2↑+12OH- D.若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移?2?mol?電子,則交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δ?m?左-Δ?m?右)為?10.4?g 3.可給筆記本電腦供電的甲醇燃料電池已經(jīng)面世,其結(jié)構(gòu)示意圖如下。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(H+) 和電子,電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一電極后與氧氣反應(yīng),電池總反應(yīng)為:2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O。下列說(shuō)法不正確

3、的是( ) A.右電極為電池正極,b?處通入的物質(zhì)是空氣 B.左電極為電池負(fù)極,a?處通入的物質(zhì)是空氣 1 C.負(fù)極反應(yīng)式為:CH3OH+H2O-6e- CO2+6H+ D.正極反應(yīng)式為:O2+4H++4e- 2H2O 4.如圖所示,甲池的總反應(yīng)為?N2H4+O2 N2+2H2O。下列關(guān)于該電池工作時(shí)的說(shuō)法正確的是(??) A.甲池中負(fù)極反應(yīng)為:N2H4-4e- N2+4H+ B.甲池溶液?pH?不變,乙池溶

4、液?pH?減小 C.甲池中消耗?2.24?L?O2,乙池中理論上產(chǎn)生?12.8?g?固體 D.反應(yīng)一段時(shí)間后,向乙池中加一定量?CuO?固體,能使?CuSO4?溶液恢復(fù)到原濃度 5.2015?年斯坦福大學(xué)研究人員研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充放電的超常性能鋁離子電池,內(nèi)部用?AlC 和有機(jī)陽(yáng)離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液,其放電工作原理如下圖所示。 下列說(shuō)法中不正確的是( ) A.放電時(shí),鋁為負(fù)極、石墨為正極 B.放電時(shí),有機(jī)陽(yáng)離子向鋁電極方向移動(dòng) C.放電

5、時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為?Al-3e-+7AlC D.充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)為?Cn+AlC?-e- 6.如圖是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程的示意圖。 4Al2C CnAlCl4 2 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)圖中甲池是 (填“原電池”“電解池”或“電鍍池”,下同),乙池是 。 (2)A(Ag)電極的名稱是 (填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽(yáng)極”,下同),通入?CH3OH?的電極 為 。 (3)C?電極的反應(yīng)式為 ,電解一段時(shí)間后丙池溶液的?pH (填“增 大”“減小”或“不變”)。

6、 7.(1)某課外活動(dòng)小組同學(xué)用圖?1?裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),試回答下列問(wèn)題: ①若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)?K?與?a?連接,則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的 腐蝕。 ②若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)?K?與?b?連接,則總反應(yīng)的離子方程式為 。 圖?1 圖?2 (2)芒硝的化學(xué)式為?Na2SO4·10H2O,無(wú)色晶體,易溶于水,是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學(xué)設(shè) 想,如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,用圖?2?所示裝置電解硫酸鈉溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫 酸和氫氧化鈉,無(wú)論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率方面都更加符合綠色化學(xué)理念。

7、 ①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為 。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù) (填 “大于”“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。 ②制得的氫氧化鈉溶液從出口(填“A”“B”“C”或“D”) 導(dǎo)出。 ③通電開(kāi)始后,陰極附近溶液?pH?會(huì)增大,請(qǐng)簡(jiǎn)述原因: 。 ④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池,則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為 。 已知?H2?的燃燒熱為?285.8?kJ·mol-1,則該燃料電池工作產(chǎn)生?36?g?液態(tài)?H2O?時(shí),理論上有 kJ?的能 量轉(zhuǎn)化為電能。 8.某學(xué)習(xí)小組將有關(guān)“電解飽和食鹽水”的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行梳理,形成如下問(wèn)題

8、(顯示的電極均為石墨)。 3 (1)圖?1?中,電解一段時(shí)間后,氣球?b?中的氣體是 (填化學(xué)式),U?形管 (填“左”或“右”)邊 的溶液變紅。 (2)利用圖?2?制作一種環(huán)保型消毒液發(fā)生器,電解可制備“84”消毒液的有效成分,則?c?為電源的 極;該發(fā)生器中反應(yīng)的總離子方程式為 。 (3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè),一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能?30%以上。該工藝的 相關(guān)物質(zhì)傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖?3?所示(其中的電極未標(biāo)出,所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過(guò))。

9、 ．．．． 圖?3 ①燃料電池?B?中的電極反應(yīng)式分別為:負(fù)極 ,正極 。 ②分析圖?3?可知,氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?a%、b%、c%由大到小的順序?yàn)?。 答案精解精析 1.?答案 C 電解過(guò)程中,X?極產(chǎn)生了紅棕色氣體,則?X?極的電極反應(yīng)式為?2H++N  +e-???NO2↑+H2O,則?X 為電解池的陰極,Y?為電解池

10、的陽(yáng)極。A?項(xiàng),a?極為負(fù)極,b?極為正極;B?項(xiàng),電解時(shí),Y?為電解池的陽(yáng)極,電極 4 反應(yīng)式為?4OH--4e- O2↑+2H2O,Y?極附近溶液?pH?降低;C?項(xiàng),由電極反應(yīng)式知,相同條件下,陰、陽(yáng)兩極產(chǎn) 生的氣體體積比是?4∶1。 2.?答案 D A?項(xiàng),Ag-Pt?電極上,N 得電子發(fā)生還原反應(yīng),則?Ag-Pt?電極為陰極、Pt?電極為陽(yáng)極,所以?A 極是正極,電極材料為?PbO2。B?項(xiàng),鉛蓄電池工作過(guò)程中,負(fù)極上?Pb?失電子生成硫酸鉛附著在電極板上, C 所以負(fù)極質(zhì)量增加。?項(xiàng),陰極上?N 得電子發(fā)

11、生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為?2N +6H2O+10e-??N2↑+12OH-。 2H2O+O2↑,轉(zhuǎn)移?2??mol?電子時(shí)生成?0.5?mol??O2?和?2??mol??H,2??mol D?項(xiàng),電解池中陽(yáng)極反應(yīng)式為?4OH--4e- + H+通過(guò)質(zhì)子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè),故左側(cè)溶液質(zhì)量改變量為?0.5?mol×32?g·mol-1+2?mol×1?g·mol-1=18?g; 當(dāng)轉(zhuǎn)移?2?mol?電子時(shí)陰極可生成?mol?N2,同時(shí)從左側(cè)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)?2?mol?H+,故右側(cè)溶液質(zhì)量變化量為 mol×28?g·mol-1-2?mol×1?

12、g·mol-1=3.6?g,兩側(cè)溶液質(zhì)量變化差為?18?g-3.6?g=14.4?g。 3.?答案 B 由題圖中電子的移動(dòng)方向得出,左電極為負(fù)極,右電極為正極。A?項(xiàng),右電極為電池正極,b 處通入的物質(zhì)是空氣;B?項(xiàng),左電極為電池負(fù)極,a?處通入的物質(zhì)是甲醇;C?項(xiàng),負(fù)極反應(yīng)式為 CH3OH+H2O-6e- CO2+6H+;D?項(xiàng),正極反應(yīng)式為?O2+4H++4e-??2H2O。 4.?答案 D A?項(xiàng),電解質(zhì)溶液為?KOH?溶液,不會(huì)生成?H+,正確的電極反應(yīng)式為?N2H4-4e-+4OH- N2+4H2O;B 項(xiàng),甲池中生成了水

13、,溶液的?pH?減小;C?項(xiàng),沒(méi)有指明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況下,不能進(jìn)行計(jì)算;D?項(xiàng),乙池中的總 反應(yīng)為?2CuSO4+2H2O 2H2SO4+2Cu+O2↑,脫離溶液體系的物質(zhì)組成為?CuO,加入?CuO?可與硫酸發(fā)生反應(yīng)生 成硫酸銅,從而使?CuSO4?溶液恢復(fù)到原濃度。 5.?答案 B A?項(xiàng),放電時(shí)是原電池,鋁的活潑性強(qiáng)于石墨,故鋁為負(fù)極、石墨為正極;B?項(xiàng),在原電池中, 陽(yáng)離子向正極移動(dòng),故有機(jī)陽(yáng)離子由鋁電極向石墨電極方向移動(dòng);C?項(xiàng),放電時(shí),鋁失電子與?AlC?結(jié)合生成 Al2C?,電極反應(yīng)式為?Al-3e-+7AlC 4Al2C?;D

14、?項(xiàng),充電時(shí),陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為 Cn+AlC?-e- CnAlCl4。 6.?答案 (1)原電池 電鍍池 (2)陽(yáng)極 負(fù)極 (3)2Cl--2e- Cl2↑ 增大 解析 甲池為燃料電池,通入?CH3OH?的一極為負(fù)極,通入?O2?的一極為正極。乙池中?Ag?作陽(yáng)極,AgNO3?溶液 作電解質(zhì)溶液,故乙池為電鍍池。丙池為電解池,其中?D?為陰極,C?為陽(yáng)極,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 2Cl--2e- Cl2↑;電解?NaCl?溶液生成?NaOH,故溶液?pH?增大。 5 7.?答案

15、(1)①吸氧 ②2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑ (2)①4OH--4e- 2H2O+O2↑?小于 ②D ③H+放電促進(jìn)水的電離,使?OH-濃度增大 ④H2-2e-+2OH- 2H2O?571.6 解析 (1)①開(kāi)關(guān)?K?與?a?連接,形成原電池,由于電解質(zhì)溶液為飽和食鹽水,故鐵發(fā)生吸氧腐蝕。②開(kāi)關(guān)?K 與?b?連接,形成電解池,總反應(yīng)的離子方程式為?2Cl-+2H2O (2)①該電解槽中陽(yáng)極上?OH-放電,電極反應(yīng)式為?4OH--4e- 2OH-+Cl2↑+H2↑。

16、 2H2O+O2↑;由于?S??所帶電荷為?Na+的?2?倍, 所以通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。②NaOH?在陰極產(chǎn)生,因此從出口?D?導(dǎo) 出。③通電開(kāi)始后,陰極上?H+放電,促進(jìn)水的電離,OH-濃度增大,因此?pH?增大。④堿性氫氧燃料電池中負(fù) 極上?H2?放電,電極反應(yīng)式為?H2-2e-+2OH- 2H2O。由?H2(g)+?O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8?kJ·mol-1?可知, 當(dāng)電池工作產(chǎn)生?36?g?液態(tài)?H2O?時(shí),理論上轉(zhuǎn)化為電能的能量為?285.8?kJ·mol-1×2?mol=571.6?

17、kJ。 8.?答案 (1)H2 右 (2)負(fù) Cl-+H2O (3)①2H2-4e-+4OH- ClO-+H2↑ 4H2O?O2+4e-+2H2O  4OH- ②b%>a%>c% 解析 (1)圖?1?中,根據(jù)電子流向知,右邊電極是陰極,陰極上氫離子放電生成氫氣,所以氣球?b?中的氣體 是氫氣;陰極附近有?NaOH?生成,溶液呈堿性,無(wú)色酚酞遇堿變紅,所以?U?形管右邊溶液變紅。 (2)要制備?NaClO,則?Cl2?應(yīng)在下面的電極上生成,所以?c?為負(fù)極、d?為正極;電池反應(yīng)為?Cl-+H2O ClO-+H2↑。 (3)①分析圖?3?可知?Y?為?H2。堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為?2H2-4e-+4OH- 4H2O,正極反應(yīng)式為 O2+2H2O+4e- 4OH-。 ②由燃料電池的電極反應(yīng)式可知,負(fù)極消耗?OH-,正極生成?OH-,所以?NaOH?的質(zhì)量分?jǐn)?shù):b%>a%>c%。 6