2020届一轮复习人教版电化学课时作业 9页

‎2020届一轮复习人教版 电化学 课时作业 ‎1．(2018·黄石调研)纸电池是一种有广泛应用的“软电池”，碱性纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰。下列有关该纸电池的说法不合理的是(　　)‎ A．Zn为负极，发生氧化反应 B．电池工作时，电子由MnO2流向Zn C．正极反应：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－‎ D．电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)‎ 解析：选B　纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰，Zn是活泼金属，作该电池的负极，失去电子发生氧化反应，A正确；电池工作时，电子由负极流向正极，即电子由Zn流向MnO2，B错误；类似于锌锰干电池，MnO2在正极上得电子被还原生成MnO(OH)，则正极的电极反应为MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－，C正确；负极反应为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，结合正、负极反应式及得失电子守恒可知，该电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)，D正确。‎ ‎2．用钠金属片和碳纳米管作为电极材料，以高氯酸钠—四甘醇二甲醚为电解液，可制得“可充室温钠—二氧化碳电池”，电池总反应为4Na＋3CO22Na2CO3＋C，生成的固体Na2CO3沉积在碳纳米管上，下列关于该电池的叙述正确的是(　　)‎ A．放电时的正极反应为CO2＋4e－===C＋2O2－‎ B．充电时碳纳米管接直流电源的负极 C．放电时每消耗3 mol CO2，转移4 mol电子 D．充电时阴极反应为 C＋2Na2CO3－4e－===4Na＋＋3CO2↑‎ 解析：选C　该电池放电时，正极上CO2得电子，结合Na＋生成C和Na2CO3，A选项不正确；充电时，碳纳米管应接直流电源的正极，作阳极，B选项不正确；放电时每消耗3 mol CO2，可生成1 mol C，转移4 mol电子，C选项正确；充电时阴极反应式为Na＋＋e－===Na，D选项不正确。‎ ‎3．(2018·青岛质检)中国企业华为宣布：利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2C6＋‎ LiCoO2，其工作原理如图。下列关于该电池的说法正确的是(　　)‎ A．该电池若用隔膜可选用质子交换膜 B．放电时，LiCoO2极发生的电极反应为 LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋‎ C．石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度 D．对废旧的该电池进行“放电处理”让Li＋嵌入石墨烯中而有利于回收 解析：选C　应选用只允许Li＋通过的隔膜，不选用质子交换膜，故A错误；根据电池反应，放电时，LiCoO2极发生还原反应，电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，故B错误；石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度，故C正确；根据工作原理，“放电处理”是将Li＋嵌入LiCoO2中，故D错误。‎ ‎4．(2018·武汉调研)利用如图装置进行实验，甲、乙两池中均为1 mol·L－1的AgNO3溶液，A、B均为Ag电极。实验开始时先闭合K1，断开K2。一段时间后，断开K1，闭合K2，形成浓差电池，电流表指针偏转(Ag＋浓度越大氧化性越强)。下列说法不正确的是(　　)‎ A．闭合K1，断开K2后，B极发生氧化反应 B．闭合K1，断开K2后，乙池溶液浓度增大 C．断开K1，闭合K2后，NO向B极移动 D．断开K1，闭合K2后，当转移0.1 mol e－时，乙池质量减少17.0 g 解析：选C　闭合K1，断开K2后，该装置为电解池，B极与电源正极相连，为阳极，发生氧化反应，A项正确；闭合K1，断开K2后，A极发生反应：Ag＋＋e－===Ag，B极发生反应：Ag－e－===Ag＋，甲池中c(Ag＋)减小，乙池中c(Ag＋)增大，NO通过离子交换膜由甲池进入乙池，乙池溶液浓度增大，B项正确；断开K1，闭合K2后，形成浓差电池，电流表指针偏转，根据Ag＋浓度越大氧化性越强，可知B极为正极，发生还原反应，A极为负极，发生氧化反应，NO向负极移动，即向A极移动，C项错误；断开K1，闭合K2后，当转移0.1 mol e－时，根据乙池中B极发生反应：Ag＋＋e－===Ag，同时NO向甲池移动可知，乙池减少的质量为0.1 mol×108 g·mol－1＋0.1 mol×62 g·mol－1＝17.0 g，D项正确。‎ ‎5．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　)‎ A．常温下，断开K时，若M溶液为浓硫酸，则铁发生化学腐蚀 B．闭合K，若M为氯化钠，则铁极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ C．闭合K，若M为硫酸铵，则石墨极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ D．闭合K，若M溶液为海水，石墨换成铜或银，则为外加电流的阴极保护法 解析：选C　常温下，断开K时，M溶液为浓硫酸，Fe在浓硫酸中发生钝化，不能发生化学腐蚀，A错误；闭合K，M溶液为NaCl溶液，则Fe发生吸氧腐蚀，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B错误；闭合K，M为(NH4)2SO4，由于NH发生水解而使溶液呈酸性，发生析氢腐蚀，石墨作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C正确；闭合K，M为海水，石墨换成Cu或Ag，由于Fe的活泼性强于Cu、Ag，形成原电池时，Cu或Ag作正极受到保护，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法，D错误。‎ ‎6.NaS电池的结构如图所示，电池反应为2Na＋S8===Na2Sn。下列说法不正确的是(　　)‎ A．熔钠电极作电池的负极 B．放电时，Na＋向正极移动 C．充电时，熔钠电极与电源的正极相连 D．充电时，阳极反应式为8S－16e－===nS8‎ 解析：选C　由电池总反应可知，Na发生氧化反应生成Na＋，则熔钠电极作电池的负极，A正确；放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na＋向正极移动，B正确；充电时，二次电池的正极与外加电源的正极相连，负极与外加电源的负极相连，故熔钠电极与电源的负极相连，C错误；充电时，阳极上S发生氧化反应生成S8，电极反应式为8S－16e－===nS8，D正确。‎ ‎7．(2018·太原一模)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S，已知甲池中发生的反应为 下列说法正确的是(　　)‎ A．甲池中碳棒上发生的电极反应式为 AQ＋2H＋－2e－===H2AQ B．乙池溶液中发生的反应式为 H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋‎ C．该装置中电能转化为光能 D．H＋从甲池移向乙池 解析：选B　根据题图中的电子流向可判断出甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即AQ＋2H＋＋2e－===H2AQ，A错误；在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，I得电子生成I－，发生的反应式为H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋，B正确；根据题图中信息可知该装置将光能转化为电能，C错误；该装置是原电池装置，原电池中阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以H＋从乙池移向甲池，D错误。‎ ‎8．(2018·潍坊统考)根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是(　　)‎ A．a电极为原电池的正极 B．外电路电流方向是a→b C．b电极的电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2‎ D．a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol 解析：选C　根据题图可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据题图可知，b电极上O2得电子转化为H2O2‎ ‎，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。‎ ‎9．(2018·衡水中学模拟)一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法不正确的是(　　)‎ A．电极丁的电极反应式为MnO－e－===MnO B．电极乙附近溶液的pH减小 C．KOH溶液的质量分数：c%＞a%＞b%‎ D．导线中流过2 mol电子时，理论上有2 mol K＋移入阴极区 解析：选C　分析两装置的特点可以判断左边是燃料电池，右边是电解池。通氧气的甲电极是燃料电池的正极，与此电极相连的丁电极是电解池的阳极，则丁电极上MnO被氧化为MnO。丙电极为阴极，阴极上水电离产生的H＋放电被还原为H2，所以X为H2。丁电极的电极反应式为MnO－e－===MnO，A正确；乙电极上发生的反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，氢氧根离子浓度减小，所以附近溶液的pH减小，B正确；丙电极上发生反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，甲电极上发生反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，根据溶液流向可判断KOH溶液的质量分数：c%＞b%＞a%，C不正确；导线中流过2 mol电子时，理论上有2 mol K＋移入阴极区，D正确。‎ ‎10．目前固体电解质在制备全固态电池及传感器、探测器等方向的应用日益广泛。利用RbAg4I5(靠Ag＋迁移)晶体可制成电化学气敏传感器，如图是一种测定O2含量的气体传感器示意图。被分析的O2可以透过聚四氟乙烯薄膜，由电池电动势变化可以得知O2的含量。下列说法正确的是(　　)‎ A．传感器中的反应为4AlI3＋3O2===2Al2O3＋6I2‎ B．传感器工作过程中Ag＋向Ag电极迁移 C．正极反应式为I2＋2Rb＋＋2e－===2RbI D．通过11.2 L O2时有2 mol电子通过电位计 解析：选A　分析题图可知，O2透过聚四氟乙烯膜与碘化铝反应生成I2，I2在石墨电极上发生还原反应，所以，负极反应式为Ag－e－===Ag＋，正极反应过程为I2＋2e－===2I ‎－、I－＋Ag＋===AgI，正极总反应式为2Ag＋＋I2＋2e－===2AgI。A项，碘离子的还原性强，O2氧化碘化铝生成氧化铝和碘单质，正确；B项，银离子向正极迁移，石墨电极为正极，错误；C项，正极反应式为2Ag＋＋I2＋2e－===2AgI，错误；D项，没有指明温度、压强，不能根据O2体积计算氧气的物质的量，错误。‎ ‎11．(2019届高三·潍坊统考)如图是发表于《科技进展》的一种能够捕捉CO2的电化学装置。下列说法正确的是(　　)‎ A．该装置将电能转化为化学能 B．正极的电极反应式为2CO2＋2e－===C2O C．每生成1 mol的草酸铝，外电路中转移3 mol电子 D．随着反应的进行，草酸盐的浓度减小 解析：选B　该装置为原电池，能将化学能转化为电能，A项错误；根据题图，正极上CO2发生还原反应，转化为C2O，电极反应式为2CO2＋2e－===C2O，B项正确；草酸铝的化学式为Al2(C2O4)3，每生成1 mol草酸铝，外电路中转移6 mol电子，C项错误；电池总反应式为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3，电池工作过程中消耗的是空气中的CO2和Al电极，而没有消耗草酸盐，故D项错误。‎ ‎12.(2018·湖北联考)通过电解乙二醛制备乙二酸(HOOC—COOH)的装置如图所示，通电后，b电极上产生的氯气将乙二醛氧化为乙二酸，下列说法正确的是(　　)‎ A．b极接电源的负极，发生还原反应 B．a极上的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ C．盐酸的作用是提供Cl－和增强导电性 D．电路上每转移1 mol电子产生45 g乙二酸 解析：选C　b极上Cl－发生失电子的氧化反应，生成氯气，b极为电解池的阳极，应接电源的正极，故A错误；a极是阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误；盐酸的作用是提供Cl－和增强导电性，故C正确；b极产生的氯气将乙二醛氧化为乙二酸：2Cl2＋OHC—CHO＋2H2O===HOOC—COOH＋4HCl，电路上每转移1 mol电子产生0.25 mol乙二酸，即22.5 g，故D错误。‎ ‎13．电解法处理氮氧化物废气有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。‎ ‎(1)电解NO制备NH4NO3原理如图1所示。‎ ‎①阳极为________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________。‎ ‎(2)用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可回收硝酸。‎ ‎①电解时NO2发生反应的电极反应式为___________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________mol。‎ 解析：(1)①通过分析装置图1可知Y极上NO转化为NO，则该电极是阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋。②X电极反应式为NO＋6H＋＋5e－===NH＋H2O；生成一个NH需要得到5个电子，生成一个NO需要失去3个电子，根据转移电子相等知，生成的NH浓度小于NO浓度，要使NO完全转化为NH4NO3，应该加入NH3，所以加入的A为NH3。(2)①通过分析装置图2知左室为电解池的阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，右室为电解池的阳极，NO2发生氧化反应生成硝酸，电极反应式为NO2＋H2O－e－===NO＋2H＋。②根据阴、阳两极的电极反应式知若有标准状况下 2.24 L NO2被吸收，转移电子0.1 mol，阴极区生成的OH－为0.1 mol，为维持电荷守恒通过阳离子交换膜的H＋为0.1 mol。‎ 答案：(1)①Y　NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋　②NH3‎ ‎(2)①NO2＋H2O－e－===NO＋2H＋　②0.1‎ ‎14．能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。‎ ‎(1)熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作为电解质，向负极充入燃料气CH4，用空气与CO2的混合气作为正极的助燃气，以石墨为电极材料，制得燃料电池。工作过程中，CO移向________(填“正”或“负”)极，已知CH4发生反应的电极反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，则另一极的电极反应式为___‎ ‎________________________________________________。‎ ‎(2)利用上述燃料电池，按如图1所示装置进行电解，A、B、C、D均为铂电极，回答下列问题。‎ Ⅰ.甲槽电解的是200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)。‎ ‎①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为______mol·L－1，CuSO4的物质的量浓度为________mol·L－1。‎ ‎②t2时所得溶液的pH＝________。‎ Ⅱ.乙槽为200 mL CuSO4溶液，乙槽内电解的总离子方程式：____________________‎ ‎_____________________________________________：‎ ‎①当C极析出0.64 g物质时，乙槽溶液中生成的H2SO4为________mol。电解后，若使乙槽内的溶液完全复原，可向乙槽中加入________(填字母)。‎ A．Cu(OH)2　　　　　 B．CuO C．CuCO3 D．Cu2(OH)2CO3‎ ‎②若通电一段时间后，向所得的乙槽溶液中加入0.2 mol的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度，则电解过程中转移的电子数为________。‎ 解析：(1)燃料电池工作过程中，熔融盐中的阴离子向负极移动，即CO移向负极。CH4在负极发生氧化反应生成CO2和H2O，该燃料电池的总反应式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，结合得失电子守恒、负极反应式和电池总反应式推知，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。(2)Ⅰ.①A、B、C、D均为惰性电极Pt，甲槽电解NaCl和CuSO4的混合液，阳极上离子放电顺序为Cl－＞OH－＞SO，阴极上离子放电顺序为Cu2＋＞H＋＞Na＋，开始阶段阴极上析出Cu，阳极上产生Cl2，则题图2中曲线Ⅰ代表阴极产生气体体积的变化，曲线Ⅱ代表阳极产生气体体积的变化。阳极上发生的反应依次为2Cl－－2e－===Cl2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，由曲线Ⅱ可知，Cl－放电完全时生成224 mL Cl2，根据Cl原子守恒可知，溶液中c(NaCl)＝＝0.1 mol·L－1；阴极上发生的反应依次为Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，由曲线Ⅱ可知Cu2＋放电完全时，阳极上产生224 mL Cl2和112 mL O2，则电路中转移电子的物质的量为0.01 mol×2＋0.005 mol×4＝0.04 mol，据得失电子守恒可知n(Cu2＋)＝0.04 mol×＝0.02 mol，故混合液中c(CuSO4)＝＝0.1 mol·L－1。②0～t1时间内相当于电解CuCl2，电解反应式为CuCl2Cu＋Cl2↑，t1～t2‎ 时间内相当于电解CuSO4，而电解CuSO4溶液的离子反应为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，则生成H＋的物质的量为0.005 mol×4＝0.02 mol，则有c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，故溶液的pH＝1。Ⅱ.电解CuSO4溶液时，Cu2＋在阴极放电，水电离的OH－在阳极放电，电解的总离子方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。①C极为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，析出0.64 g Cu(即0.01 mol)时，生成H2SO4的物质的量也为0.01 mol。电解CuSO4溶液时，阴极析出Cu，阳极上产生O2，故可向电解质溶液中加入CuO、CuCO3等使电解质溶液完全复原。②加入0.2 mol Cu(OH)2相当于加入0.2 mol CuO和0.2 mol H2O，则电解过程中转移电子的物质的量为0.2 mol×2＋0.2 mol×2＝0.8 mol，即0.8NA个电子。‎ 答案：(1)负　O2＋2CO2＋4e－===2CO ‎(2)Ⅰ.①0.1　0.1　②1‎ Ⅱ.2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋‎ ‎①0.01　BC　②0.8NA