专题十一电化学A组 专项基础训练一、选择题1．(2022·沈阳质检)关于右图装置说法正确的是( )A．装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能生成NaClOC．若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁D．若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀解析 电子移动的途径是：负极→Fe，石墨→正极，溶液中通过离子导电而不是电子，A错误；石墨为阳极，铁为阴极，若M为NaCl溶液，电解NaCl溶液属于“放氢生碱”型，阳极产生的氯气与阴极产生的氢氧化钠可能发生反应生成NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液，铁电极(阴极)：Fe2＋＋2e－===Fe；石墨电极(阳极)：2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；若M是海水，该装置属于“外加电源的阴极保护法”，D错误。答案 B2．(2022·岳阳质检，11)全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是( )A．土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池B．金属棒M的材料应该是比镁活泼的金属C．金属棒M上发生反应：M－ne－―→Mn＋D．这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法解析 钢铁中的铁、碳(原电池的两极)在潮湿的环境(电解质溶液)中构成原电池，铁作负极，易被腐蚀，A项正确；如图所示，利用原电池原理保护钢质管道，\n说明管道作正极，金属棒M作负极，要比铁活泼，不一定比镁活泼，发生反应：M－ne－===Mn＋，这叫牺牲阳极的阴极保护法，B错误，C、D正确。答案 B3．(2022·洛阳统考，9)下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显下降的是( )解析 A项，发生反应：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，c(H＋)减小，pH增大；B项，阳极：Cu－2e－＋2OH－===Cu(OH)2↓，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为：Cu＋2H2OCu(OH)2↓＋H2↑，pH变化不明显；C项，总反应为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，pH增大；D项，总反应为：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，pH减小。答案 D4．(2022·保定期末，15)两个装置中，液体体积均为200mL，开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5mol/L，工作一段时间后，测得有0.2mol电子通过，若忽略溶液体积的变化，下列叙述正确的是( )A．产生气体体积①＝②B．①中阴极质量增加，②中正极质量减小C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑\n②中负极：2H＋＋2e－===H2↑D．溶液的pH变化：①减小，②增大解析 ①发生电解反应，阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应为2Cu2＋＋4e－===2Cu；②中发生原电池反应，负极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为：2H＋＋2e－===H2↑。两个电池中的CuSO4和H2SO4的物质的量都是0.1mol，当通过0.2mol电子时两种物质正好完全反应，①生成0.05molO2，②生成0.1molH2，由此可知只有D正确。答案 D5．(2022·豫南九校质检，8)近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法不正确的是( )A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动B．放电时，负极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===Cu＋2OH－C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD．整个反应过程中，铜相当于催化剂解析 放电时，负极反应为：Li－e－===Li＋，Li＋透过固体电解质向Cu极移动，A项正确；正极反应为：Cu2O＋2e－＋H2O===2Cu＋2OH－，B项错误；通空气时，铜被氧化为Cu2O：4Cu＋O2===2Cu2O，总反应为：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，铜相当于催化剂，C、D正确。答案 B6．(2022·湖北孝感统考，13)气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图：气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。待测气体部分电极反应产物\nNO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4则下列说法中正确的是( )A，上述气体检测时，敏感电极均作电池正极B．检测Cl2气体时，敏感电极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－C．检测H2S气体时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同解析 由待测气体及产物的化合价可知NO2，Cl2作正极，CO、H2S作负极，A选项错误；由H2S氧化后产物为H2SO4可知，电解质溶液为酸性，电极中不能有OH－，C选项错误；D选项，H2S中1个S的化合价升高8、而CO中1个C的化合价只升高2，错误。答案 B二、非选择题7．(2022·贵阳期末，20)某化学兴趣小组同学利用电化学原理对某一氧化还原反应设计了如图装置，并进行一系列探究活动。请回答下列问题：(1)写出该氧化还原反应的离子方程式：___________________________________________________________________________________________________；(2)已知该原电池装置在反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12.1g，此时导线中通过________mol电子；\n(3)在其他条件不变的情况下，若将(NH4)2SO4溶液替换FeSO4溶液，石墨电极的反应式为________________________，其原因是(NH4)2SO4溶液显________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因____________________________________________________________________________________________________________________________；(4)若以上述原电池作电源，用石墨作电极电解某金属氯化物(XCl2)溶液，则与该原电池中石墨电极相连的是电解池的________(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)极，该电极的反应式为______________________________________；一段时间后，电解池的一极收集到448mL气体(已换算成标准状况)，另一极增重1.28g，则X的相对原子质量为________。解析 (1)如图构成原电池，锌为负极发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，石墨为正极，溶液的Fe2＋得电子被还原：Fe2＋＋2e－===Fe，总反应为：Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。(2)设导线中转移xmol电子，则负极质量减少：65×g，正极质量增加56×g，有65×＋56×＝12.1g，得x＝0.2mol。(3)因为NH水解使溶液呈酸性：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，溶液中的H＋在正极得电子。(4)和正极(石墨)的相连的极为阳极，溶液的阴离子(Cl－)放电：2Cl－－2e－===Cl2↑。收集到448mL氯气，n(Cl2)＝0.02mol，由XCl2X＋Cl2↑，得生成X0.02mol，则X的摩尔质量为＝64g·mol－1。答案 (1)Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe(2)0.2(3)2H＋＋2e－===H2↑ 酸性 NH＋H2ONH3·H2O＋H＋(4)阳 2Cl－－2e－===Cl2↑ 64B组 专项能力训练一、选择题1．(2022·日照质检，14)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是( )\nA．钛电极发生氧化反应B．阳极附近溶液的pH逐渐增大C．离子交换膜应采用阳离子交换膜D．阳极反应式是：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O解析 A项，钛电极是阴极，发生还原反应，错误；阳极反应为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O，溶液的pH逐渐减小，B项错误，D项正确；C项，采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度，所以离子交换膜应采用阴离子交换膜，错误。答案 D2．(2022·广州检测)一种碳纳米管能够吸附氢气，可做充电电池(如图所示)的碳电极，该电池的电解质溶液为6mol·L－1KOH溶液，下列说法中正确的是( )A．充电时将碳电极与电源的正极相连B．充电时阴极发生氧化反应C．放电时镍电极反应为：NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－D.放电时碳电极反应为：2H＋－2e－===H2↑解析 A项，碳纳米管能够吸附氢气，可做充电电池的负极，放电时氢气发生氧化反应，故充电时该电极与外接电源的负极相连，错误；B项，充电时阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，错误；C项，放电时镍电极为正极，得到电子，发生还原反应，其电极反应为：NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，正确；D项，放电时碳电极反应为：H2－2e－＋2OH－===2H2O，错误。答案 C\n3．(2022·郑州质检，15)某可充电电池的原理如图所示，已知a、b为惰性电极，溶液呈酸性。充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色。下列叙述正确的是( )A.充电时，b极接直流电源正极，a极接直流电源负极B.充电过程中，a极的电极反应式为：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2OC.放电时，H＋从左槽迁移进右槽D.放电过程中，左槽溶液颜色由黄色变为蓝色解析 由题“充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色”，说明充电时右槽发生反应：V3＋＋e－===V2＋，为还原反应，因此右槽为阴极区，b接电源负极，A项错误；充电时左槽发生氧化反应：VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋，B项错误；由B项分析可知，放电时，左槽反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，溶液颜色由黄色变蓝色，H＋从右槽进入左槽，C项错误，D项正确。答案 D4．(2022·广东六校模拟，10)利用如图装置，可完成很多电化学实验。下列有关叙述正确的是( )A．若X为锌棒，开关K置于A处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阴极的阳极保护法B．若X为铜棒，开关K置于A处，装置中发生的总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑C．若X为碳棒，开关K置于B处，在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液可看到溶液变红色D．若X为碳棒，开关K置于B处，向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红解析 若X为锌棒，开关K置于A处，则构成电解池，铁作阴极，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外加电流的阴极保护法，A项不正确；若X为铜棒，开关K置于A处，\n则构成电解池，铜作阳极，失去电子，铁作阴极，B项不正确；若X为碳棒，开关K置于B处，则构成原电池，铁作负极，失去电子生成亚铁离子，因此在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液看不到溶液变红色，C项不正确；若X为碳棒，开关K置于B处，则构成原电池，铁作负极，碳棒作正极，因此向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红，D项正确。答案 D5．(2022·湖南十三校一联，18)某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是( )A．放电时，LixC6发生氧化反应B．充电时，Li＋通过阳离子交换膜从左向右移动C．充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2解析 由电子流向可知LixC6作负极，发生氧化反应，Li1－xCoO2作正极发生还原反应，Co的化合价降低x，A，D选项正确；充电时，原电池的负极接电源的负极，作电解池的阴极，阳离子向阴极移动，B选项错误。答案 B6．(2022·湖南十二校一模)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。下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是( )A．当有0.1mol电子转移时，a极产生标准状况下1.12LO2\nB．b极上发生的电极反应是：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－C．c极上发生还原反应，B中的H＋可以通过隔膜进入AD．d极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－===2H2O解析 由图可知a为阴极、b为阳极、气体X为H2、气体Y为O2、c为正极、d为负极。正极、阴极发生还原反应，负极、阳极发生氧化反应，A项、B项、D项错误；在原电池中阳离子移向正极，C项正确。答案 C二、非选择题7．(2022·豫南九校质检，18)对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。(1)微生物电池可以除去废水中的乙酸钠和对氯酚()，其原理如图所示。①B是电池的________(填“正”或“负”)极。②A极的电极反应式为______________________________________________。(2)电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。①阳极的电极反应式为______________________________________________。②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：___________________________________。解析 (1)由图B极CH3COO－(碳平均显0价)→HCO(碳显＋4价)，发生氧化反应，B\n极为负极。A为正极发生还原反应：中6个碳显－2价)＋2e－→(C6H6O中6个碳显－4价)，质子交换膜，利用H＋、H2O配平。(2)①阳极，溶液中的阴离子(OH－)放电。答案 (1)①负②(2)①4OH—4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)②阳极OH－放电，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A－从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，发生反应：H＋＋A－===HA，从而使乳酸的浓度增大热点一 原电池(2022·课标Ⅱ12，2022·北京理综8，2022·课标Ⅰ10，2022·课标Ⅱ11，2022·安徽理综10，2022·江苏化学9)【演练1】原电池电极反应式和电池反应式的书写(1)[2022·北京理综，26(4)]通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)②写出NiO电极的电极反应式：_______________________________________。(2)(2022·海南，13，4)肼—空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为___________________________________________________。(3)[2022·新课标全国卷，26(4)节选]与MnO2－Zn电池类似，K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为__________________________________________________________________，该电池总反应的离子方程式为________________________________________。(4)[2022·江苏，20，(3)]铝电池性能优越，Al－Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为________________________。\n解析 (1)根据氧离子的移动方向可得Pt电极为正极，应发生还原反应；NiO电极上NO失电子，与O2－结合为NO2，根据原子守恒和电荷守恒可写出其电极反应式。该燃料电池中N2H4在负极发生氧化反应，其电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑。(2)正极发生还原反应，K2FeO4被还原为Fe3＋，由于是碱性环境，故生成Fe(OH)3，电极反应式为2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－；负极发生氧化反应，由于是碱性环境，Zn被氧化生成Zn(OH)2，电极反应式为3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2，两电极反应式相加得2FeO＋3Zn＋8H2O===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－。(3)由铝电池原理图可知，Al作负极，Ag2O/Ag作正极，电池反应式为2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O。答案 (1)①还原 ②NO＋O2－－2e－===NO2(2)N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑(3)FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－3Zn＋2FeO＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－(4)2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O【演练2】原电池工作原理的应用把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。\n(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。解析 加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，(1)a中Zn减少，H2体积减小；(2)中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋CH3COOH，a中c(H＋)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。答案 (1)A (2)B (3)C热点二 电解池(2022·广东理综11，2022·北京理综9，2022·天津理综6，2022·浙江理综11)【演练3】如图中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g，则(1)电源E为________极，F为________极。(2)A极的电极反应式为_____________________________________________，析出的物质________mol。(3)B极的电极反应式为______________________________________________，析出气体________mL(标准状况)。(4)C极的电极反应式为______________________________________________，析出的物质________mol。(5)D极的电极反应式为______________________________________________，析出气体________mL(标准状况)。(6)甲烧杯中滴入石蕊试液，________极附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________溶液。解析 由电解一段时间后A极比C极重，可知A极上有Ag析出，C极上有Cu析出，若A极上析出银的物质的量为n(Ag)，则C极上析出Cu的物质的量为n(Ag)，有关系式\n108g·mol－1·n(Ag)－64g·mol－1·n(Ag)×＝1.9g，n(Ag)＝0.025mol。由此可知，两电解池内的电解质均是足量的，故两池电极反应式分别为：A极：4Ag＋＋4e－===4Ag；B极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；C极：Cu2＋＋2e－===Cu；D极：2Cl－－2e－===Cl2↑。A、C两极析出物质的物质的量分别为0.025mol和0.0125mol；B极析出O2的体积为：0.00625mol×22.4L·mol－1＝0.14L＝140mL；D极析出Cl2的体积为0.0125mol×22.4L·mol－1＝0.28L＝280mL。答案 (1)负 正(2)Ag＋＋e－===Ag 0.025(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 140(4)Cu2＋＋2e－===Cu 0.0125(5)2Cl－－2e－===Cl2↑ 280(6)B HNO3热点三 金属的腐蚀与防护(2022·天津理综1，2022·北京理综7，2022·山东理综13)【演练4】利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为______。解析 铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极，故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案 N 牺牲阳极的阴极保护法热点四 有关电化学的计算[2022·海南化学，16，2022·重庆理综，11(2)，2022·重庆理综，29(3)]【演练5】下图是一个化学过程的示意图。\n(1)图中甲池是________装置(填“电解池”或“原电池”)，其中OH－移向________极(填“CH3OH”或“O2”)。(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：_______________________________________________________________________________________________。(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为________极(填“A”或“B”)，并写出此电极的反应式：________________________________。(4)乙池中总反应的离子方程式：_______________________________________。(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时，乙池的pH是________(若此时乙池中溶液的体积为500mL)；此时丙池某电极析出1.60g某金属，则丙中的某盐溶液可能是________(填序号)。A．MgSO4B．CuSO4C．NaClD．AgNO3解析 (3)碳电极(A极)与原电池装置中通入O2的电极相连，则作阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，银电极(B极)与原电池装置中通入甲醇的电极相连，则作阴极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，电解过程的总反应式为4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋，因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为A电极。(5)当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40g时，即析出Ag的物质的量为0.05mol，则生成H＋的物质的量为0.05mol，由此可得溶液的pH＝1。根据放电规律，本题首先排除选项A和选项C。当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40g时，此时转移的电子为0.05mol，当丙池中电极上析出1.60g金属铜时，正好转移0.05mol电子，因此选项B正确。当丙装置中为AgNO3溶液，且AgNO3溶液足量时，可知析出金属的质量也应为5.40g，若AgNO3溶液不足时，析出金属的质量必小于5.40g，故选项D也有可能。答案 (1)原电池 CH3OH(2)CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O(3)A 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(4)4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋(5)1 BD
