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專題九電化學基礎(時間:45分鐘分值:88分)一、選擇題:本題共10小題,每小題6分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.[2016湖南湘潭考前沖刺,7]研究人員研制出一種鋰水電池,可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料,以LiOH為電解質(zhì),使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不正確的是()A.水既是氧化劑又是溶劑B.放電時正極上有氫氣生成C.放電時OH-向正極移動D.總反應為2Li+2H2O=2LiOH+H2↑【答案】C【解析】電池的名稱叫鋰水電池,可推測其總反應為2Li+2H2O=2LiOH+H2↑,負極電極反應式為2Li-2e-=2Li+,正極電極反應式為2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=2OH-+H2↑,故A、B、D項正確。原電池放電時OH-向負極移動,C項錯誤。2.[2016屆遼寧大連模擬二,13]下列關于銅鋅原電池(如圖所示)的說法正確的是()A.Zn是負極,發(fā)生還原反應B.Cu是負極,發(fā)生氧化反應C.銅片上有氣體逸出D.電子由銅片通過導線流向鋅片【答案】C【解析】A項,銅鋅原電池中,Zn為負極,失去電子,發(fā)生氧化反應,錯誤;B項,Cu為正極,H+得到電子發(fā)生還原反應,錯誤;C項,Cu電極上H+得到電子生成H2,有氣體逸出,正確;D項,電子由Zn片通過導線流向Cu片,錯誤。3.[2016新疆烏魯木齊二中模擬,9]下列敘述不正確的是()A.鐵表面鍍鋅,鐵作陽極B.船底鑲嵌鋅塊,鋅作負極,以防船體被腐蝕C.鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應:O2+2H2O+4e-=4OH-D.工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應:2Cl--2e-=Cl2↑【答案】A【解析】A項,電鍍時待鍍金屬鐵作陰極,錯誤;B項,Zn的活潑性比Fe強,Zn失去電子而保護了船體,正確;C項,鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時,O2在正極獲得電子,正確;D項,Cl-的失電子能力強于OH-,電解飽和食鹽水時,Cl-在陽極失去電子變?yōu)镃l2,正確。4.為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設計了如圖所示的裝置,下列有關說法中錯誤的是()A.正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-B.將石墨電極改成Mg電極,難以觀察到鐵銹生成C.若向自來水中加入少量NaCl(s),可較快地看到鐵銹D.分別向鐵、石墨電極附近吹入O2,前者鐵銹出現(xiàn)得快【答案】D【解析】鐵是負極,失電子被氧化成Fe2+,在正極O2得電子發(fā)生還原反應生成OH-,故將O2吹向石墨電極的腐蝕速率比吹向鐵電極快;向自來水中加入NaCl(s),可使電解質(zhì)溶液的導電能力增強,加快腐蝕速率;若將石墨電極換成Mg電極,則負極為Mg,F(xiàn)e被保護,難以看到鐵生銹。5.[2016屆山東臨沂三月質(zhì)檢,12]下列有關電化學裝置的說法正確的是()A.利用圖a裝置處理銀器表面的黑斑Ag2S,銀器表面發(fā)生的反應為Ag2S+2e-=2Ag+S2-B.圖b電解一段時間,銅電極溶解,石墨電極上有亮紅色物質(zhì)析出C.圖c中的X極若為負極,則該裝置可實現(xiàn)粗銅的精煉D.圖d中若M溶液是海水,該裝置是通過“犧牲陽極的陰極保護法”使鐵不被腐蝕【答案】A【解析】A項,形成原電池,Al為負極,被氧化,Ag2S為正極被還原,正極反應式為Ag2S+2e-=2Ag+S2-,正確;B項,銅為陰極,發(fā)生還原反應,不能溶解,石墨電極上生成氧氣,錯誤;C項,圖c中的X極若為負極,粗銅為陰極,而電解精煉時,粗銅作陽極,純銅作陰極,不能進行粗銅的精煉,錯誤;D項,該裝置有外接電源,屬于“有外加電源的陰極保護法”,錯誤。6.[2016屆河北衡水中學六調(diào),11]金屬鋰燃料電池是一種新型電池,比鋰離子電池具有更高的能量密度。它無電時也無需充電,只需更換其中的某些材料即可,其工作示意圖如圖所示:下列說法正確的是()A.放電時,空氣極為負極B.放電時,電池反應為4Li+O2=2Li2OC.有機電解液可以是乙醇等無水有機物D.在更換鋰電極的同時,要更換水性電解液【答案】D【解析】A項,放電時,Li極為負極,錯誤;B項,放電時,電池反應為4Li+O2+2H2O=4LiOH,錯誤;C項,有鋰存在,不能用乙醇,鋰和乙醇反應,錯誤;D項,在更換鋰電極的同時,更換水性電解液,回收LiOH,正確。7.[2016屆廣東揭陽學業(yè)水平考試,11]如圖所示為以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池的結構示意圖。關于該電池的敘述不正確的是()A.該電池不能在高溫下工作B.電池的負極反應為C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+C.放電過程中,電子從正極區(qū)向負極區(qū)每轉(zhuǎn)移1mol,便有1molH+從陽極室進入陰極室D.微生物燃料電池具有高能量轉(zhuǎn)換效率、原料廣泛、操作條件溫和、有生物相容性等優(yōu)點,值得研究與推廣【答案】C【解析】A項,高溫條件下微生物會死亡,電池不能正常工作,正確;B項,電池的負極失電子,發(fā)生氧化反應,即葡萄糖失電子生成CO2氣體,正確;C項,放電過程中,電子從負極區(qū)向正極區(qū)轉(zhuǎn)移,錯誤;D項,結合題給條件分析,正確。8.某充電寶鋰離子電池的總反應為nLi+Li1-nMn2O4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiMn2O4,某鎳氫電池總反應為NiOOH+MHeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))M+Ni(OH)2(M為儲氫金屬或合金),有關上述兩種電池的說法不正確的是()A.鋰離子電池放電時Li+向正極遷移B.鋰離子電池充電時,陰極的電極反應式:LiMn2O4-ne-=Li1-nMn2O4+nLiC.如圖表示用鋰離子電池給鎳氫電池充電D.鎳氫電池放電時,正極的電極反應式:NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-【答案】B【解析】A項,鋰離子電池放電時陽離子移向正極,所以Li+向正極移動,正確;B項,鋰離子電池充電時,陰極的電極反應式:Li++e-=Li,錯誤;C項,因為鋰比Ni(OH)2易失電子,所以鋰離子電池放電,鎳氫電池充電,正確;D項,放電時,正極發(fā)生還原反應,反應式為NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-,正確。9.[2016山東省實驗中學第一次月考,13]某小組進行電化學研究,甲同學設計如下圖的裝置圖1,乙同學利用圖1的裝置和圖2中的藥品與材料,不能完成的實驗是()A.使甲同學的正極變成負極B.設計一個新的原電池C.在碳電極上鍍鋅D.使鋅電極受到保護【答案】C【解析】A項,圖1是原電池,鋅作負極,銅作正極,若將鋅換成石墨,電解質(zhì)溶液換成硝酸銀溶液時,即銅變成負極,可以完成;B項,將鋁、石墨和硝酸銀溶液組成一個新的原電池,可以完成;C項,因為只有硫酸銅和硝酸銀兩種電解質(zhì)溶液,并且銅離子和銀離子的氧化性都比鋅離子強,所以不可能析出鋅,不能完成;D項,將鋅與鋁組合形成原電池,鋅作正極被保護,可以完成。10.[2016福建莆田二十五中期中,23]500mLNaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=0.3mol·L-1,用石墨作電極電解此溶液,當通電一段時間后,兩極均收集到氣體1.12L(標準狀況下),假定電解后溶液體積仍為500mL,下列說法正確的是()A.原混合溶液中c(Na+)=0.2mol·L-1B.電解后溶液中c(H+)=0.2mol·L-1C.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4mol電子D.電解后得到的Cu的物質(zhì)的量為0.1mol【答案】B【解析】陽極是陰離子放電(放電能力:OH->NO3-),根據(jù)題給信息,陽極一定是OH-放電,生成0.05mol氧氣,轉(zhuǎn)移0.2mol電子;陰極離子放電能力:Cu2+>H+>Na+,所以Cu2+先放電,然后是H+放電,陰極生成0.05mol氫氣時,轉(zhuǎn)移0.1mol電子,根據(jù)得失電子守恒知,Cu2+放電轉(zhuǎn)移0.1mol電子,n(Cu2+)=0.05mol,所以原溶液中n[Cu(NO3)2]=0.05mol,n(NO3-)=0.3mol·L-1×0.5L=0.15mol,n(NaNO3)=0.05mol。原混合溶液中c(Na+)=0.1mol·L-1,A項錯誤;結合以上分析及電解總方程式:Cu2++2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cu+H2↑+O2↑+2H+可知,生成0.05molCu、0.05molO2、0.05molH2和0.1molH+,電解后溶液中c(H+)=eq\f(0.1mol,0.5L)=0.2mol·L-1,B項正確、D項錯誤;上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2mol電子,C項錯誤。二、非選擇題:本題共2小題。11.(14分)[2016屆遼寧撫順第一中學一模,18]電化學原理在防止金屬腐蝕、能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)合成等方面應用廣泛。(1)圖1中,為了減緩海水對鋼閘門A的腐蝕,材料B可以選擇________(填字母)。a.碳棒b.鋅板c.銅板用電化學原理解釋材料B需定期拆換的原因:_______________________________________________________________________________________________________。(2)圖2中,鋼閘門C作________極。若用氯化鈉溶液模擬海水進行實驗,D為石墨塊,則D上的電極反應為__________________________________________________________________________________________,檢測該電極反應產(chǎn)物的方法是___________________________________________。(3)鎂燃料電池在可移動電子設備電源和備用電源等方面應用前景廣闊。圖3為“鎂-次氯酸鹽”燃料電池原理示意圖,電極為鎂合金和鉑合金。①E為該燃料電池的________極(填“正”或“負”)。F電極上的電極反應為________________________________________________________________________。②鎂燃料電池負極容易發(fā)生自腐蝕產(chǎn)生氫氣,使負極利用率降低,用化學用語解釋其原因:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)b鋅等作原電池的負極,不斷遭受腐蝕,需定期拆換(2)陰2Cl--2e-=Cl2↑將濕潤的淀粉-KI試紙放在陽極附近,試紙變藍,證明生成Cl2(或取陽極附近溶液滴加淀粉-KI溶液,變藍)(3)①負ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-②Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑【解析】(1)圖1采用犧牲陽極的陰極保護法,犧牲的金屬的活潑性應強于被保護的金屬,材料B可以為鋅板。(2)圖2為外加電流的陰極保護法,被保護的金屬應與電源負極相連,作陰極,則D作陽極,Cl-在陽極發(fā)生失電子反應生成Cl2??梢杂脻駶櫟牡矸?KI試紙或淀粉-KI溶液來檢驗Cl2。(3)①鎂具有較強的還原性,且由圖3可知Mg轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2,發(fā)生失電子的氧化反應,故E為負極。ClO-具有強氧化性,且由圖3可知在F電極(正極)上ClO-轉(zhuǎn)化為Cl-,發(fā)生得電子的還原反應。②Mg可與水緩慢反應生成H2(與熱水反應較快),即發(fā)生自腐蝕現(xiàn)象。12.(14分)[2017屆安徽屯溪第一中學期中,20]某化學興趣小組用如圖所示裝置進行電化學原理的實驗探究,回答下列問題:(1)通O2的Pt電極為電池________極(填電極名稱),其電極反應式為_________________________________________________。(2)若B池為電鍍池,目的是在某鍍件上鍍一層銀,則X電極材料為________,電解質(zhì)溶液為____________。(3)若B池為精煉銅,且粗銅中含有Zn、Fe、Ag、Au等雜質(zhì),在________電極(填“X”或“Y”)周圍有固體沉積,該電極的電極反應式為____________________________。(4)若X、Y均為Pt,B池的電解質(zhì)溶液為500mL1.0mol·L-1的NaCl溶液,當電池工作一段時間后斷開電源K,Y電極有560mL(標準狀況)無色氣體生成(假設電極產(chǎn)生氣體完全溢出,溶液體積不變)。恢復到常溫下,B電池溶液的pH=________,要使該溶液恢復到原來的狀態(tài),需加入________________(填物質(zhì)并注明物質(zhì)的量)。(5)若X、Y均是銅,電解質(zhì)溶液為NaOH溶液,電池工作一段時間,X極附近生成磚紅色沉淀,查閱資料得知是Cu2O,寫出該電極的電極反應式:_________________________________________________________________________。(6)若X、Y均是Pt,電解質(zhì)溶液為Na2SO4溶液,通電一段時間后,在陰極上逸出amol氣體,同時有wgNa2SO4·10H2O晶體析出,若溫度不變,此時剩余溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為________________________________________________________________________。【答案】(1)正O2+4e-+2H2O=4OH-(2)AgAgNO3溶液(3)XZn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Cu-2e-=Cu2+(4)130.05molHCl(5)2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O(6)eq\f(7100w,161(w+18a))%【解析】(1)A池是燃料
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