1、1第 6 讲 电化学一、选择题(本题包括 7 个小题,每小题 6 分,共 42 分)1.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。下列说法正确的是( )A.该电化学腐蚀为析氢腐蚀B.图中生成铁锈最多的是 C 区域C.A 区域比 B 区域更易腐蚀D.铁闸中的负极的电极反应:Fe-2e - Fe2+答案 D解析海水为弱酸性,发生吸氧腐蚀,在酸性较强的条件下才发生析氢腐蚀,A 错误。在 B 处,海水与氧气接触,与 Fe 最易形成原电池,发生的吸氧腐蚀的程度最大,生成铁锈最多,B 错误。在 B 处,海水与氧气接触,与 Fe 最易形成原电池,所以 B 区域比 A 区域更易腐蚀,C 错误。Fe
2、作负极失电子生成亚铁离子,则负极的电极反应:Fe-2e - Fe2+,D 正确。2.原电池中,B 极逐渐变粗,A 极逐渐变细,C 为电解质溶液,则 A、B、C 应是下列各组中的( )A.A 是 Zn,B 是 Cu,C 为稀硫酸B.A 是 Cu,B 是 Zn,C 为稀硫酸C.A 是 Fe,B 是 Ag,C 为稀 AgNO3溶液D.A 是 Ag,B 是 Fe,C 为稀 AgNO3溶液答案 C解析在原电池中,一般活泼金属作负极,失去电子发生氧化反应(金属被氧化)而逐渐溶解(或质量减轻);不活泼金属(或导电的非金属)作正极,发生还原反应有金属析出(质量增加)或有气体放出;依据题意可知 A 为负极、B
3、为正极,即活泼性 A 大于 B,且 A 能从电解质溶液中置换出金属单质。只有C 正确。3.(2017 海南高考,10)一种电化学制备 NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输 H+。下列叙述错误的是( )A.Pd 电极 b 为阴极B.阴极的反应式为 N2+6H+6e- 2NH3C.H+由阳极向阴极迁移2D.陶瓷可以隔离 N2和 H2答案 A解析 Pd 电极 b 上是氢气发生氧化反应,Pd 电极 b 为阳极,A 错误。Pd 电极 a 为阴极,N 2发生还原反应,N 2+6H+6e- 2NH3,B 正确。阳离子向阴极移动,C 正确。陶瓷隔离 N2和 H2,使之分别在阴极、阳极放电,D 正确。
4、4.图 1 是铜锌原电池示意图。图 2 中, x 轴表示实验时流入正极的电子的物质的量, y 轴表示( )图 1图 2A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)C.c(H+) D.c(S )2-4答案 C解析该装置构成原电池,Zn 是负极,Cu 是正极。在正极 Cu 附近溶液中的 H+获得电子变为氢气,Cu 电极的质量不变,A 错误。由于 Zn 是负极,不断发生反应 Zn-2e- Zn2+,所以溶液中 c(Zn2+)增大,B 错误。由于反应不断消耗 H+,所以溶液的 c(H+)逐渐降低,C 正确。S 不参加反应,其浓度不变,D 错2-4误。5.我国科研人员以 Zn 和尖晶石型锰酸锌(ZnMn 2O4)
5、为电极材料,研制出一种水系锌离子电池。该电池的总反应方程式: xZn+Zn1-xMn2O4 ZnMn2O4(0”)0.15 mol。 (4)若欲使所得电解质溶液复原到 500 mL 0.1 molL-1 H2SO4溶液,应对溶液进行怎样处理? 。 答案(1)2H +2e- H2(2)电解持续进行,H +电解完后,电解过程发生转变,阳极反应式为 Cu-2e- Cu2+,阴极反应式为Cu2+2e- Cu,电解质溶液的组成、浓度不再发生变化,溶液的 pH 也不再发生变化 Cu2+2H2O Cu(OH)2+2H+(3)(4)向溶液中通入约 0.05 mol H2S解析根据题意及表中数据可知,电解刚开始
6、阶段,阳极反应式是 Cu-2e- Cu2+,阴极反应式为2H+2e- H2;随着电解的继续,溶液中 Cu2+的浓度增大,此时阳极反应不变,而 H+已被电解完,阴极反应则变成 Cu2+2e- Cu;若电解过程中只有电镀铜的过程,阳极溶解的铜与阴极生成的铜质量相同,溶液的组成保持不变,则阳极铜的减少量为 =4.8 g,转移电子的物质的量为 0.15 mol,9.6 2而实际上先有 H2产生,后有电镀铜的过程,故实际转移电子的物质的量大于 0.15 mol;要使溶液复原则需要通入 H2S,H2S+CuSO4 CuS+H 2SO4。10.(16 分)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1
7、)如图为某实验小组依据氧化还原反应: (用离子方程式表示)设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差 12 g,导线中通过 mol 电子。 (2)其他条件不变,若将 CuCl2溶液换为 NH4Cl 溶液,石墨电极反应式为 ,这是由于 NH4Cl 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: ,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,写出发生反应的离子方程式: ,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,同学们对此做了多种假设,某同学的假设是:“溶液中的+3 价铁被氧化为更高的价态。”
8、如果+3 价铁被氧化为 Fe ,试写出该反2-4应的离子方程式: 。 (3)如图其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成 n 型,如图所示。一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,现象是 ,电极反应为 ;乙装置中石墨(1)为 (填“正”“负”“阴”或“阳”)极,乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为 ,产物常用 检验,反应的离子方程式为 。 6答案(1)Fe+Cu 2+ Fe2+Cu 0.2(2)2H+2e- H2 酸性 N +H2O+4NH3H2O+H+ 2Fe 2+Cl2 2Fe3+2Cl- 2Fe 3+3Cl2+8H2O 2Fe +6Cl-+16H+2-4(3)溶液变红 O
9、2+2H2O+4e- 4OH- 阴 2Cl -2e- Cl2 湿润淀粉碘化钾试纸 Cl 2+2I-2Cl-+I2解析(1)设导线中通过的电子的物质的量为 x,则负极质量减少 28 gmol-1x,正极质量增加 32 gmol-1x,28x+32x=12,x=0.2 mol。(2)NH 4Cl 水解,溶液显酸性,正极上 H+得电子,负极上 Fe 失电子生成 Fe2+。Cl 2将 Fe2+氧化为 Fe3+,Cl2过量时,发生的反应为 2Fe3+3Cl2+8H2O 2Fe +6Cl-2-4+16H+。(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池,乙装置成为电解池。甲中 Fe 为负极,Cu 为正极,正
10、极电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-,滴加酚酞后,溶液变红色。乙中石墨(1)为阴极,与铜丝相连的电极为阳极,电极反应式为 2Cl-2e- Cl2,Cl 2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。11.(2018 安徽合肥质检)(16 分)如图所示,U 形管内盛有 100 mL 的溶液,按要求回答下列问题:(1)断开 K2,闭合 K1,若所盛溶液为 CuSO4溶液,则 A 极为 极,B 极的电极反应式为 。若所盛溶液为 KCl 溶液,则 B 极的电极反应式为 。 (2)断开 K1,闭合 K2,若所盛溶液为滴有酚酞的 NaCl 溶液,则:A 电极附近可以观察到的现象是 ,Na+移向 (填“A”或
11、“B”)极。 B 电极上的电极反应式为 ,总反应的化学方程式是 。 反应一段时间后断开 K2,若忽略溶液的体积变化和气体的溶解,B 极产生气体的体积(标准状况)为 11.2 mL,将溶液充分混合,溶液的 pH 约为 。若要使电解质溶液恢复到原状态,需向 U 形管内加入或通入一定量的 。 答案(1)负 Cu 2+2e- Cu O 2+2H2O+4e- 4OH-(2)溶液变红 A 2Cl -2e- Cl2 2NaCl+2H 2O 2NaOH+Cl2+H 2 12 HCl解析(1)断开 K2,闭合 K1时,该装置是原电池,锌作负极,碳作正极,正极上铜离子得电子生成铜,发生还原反应,电极反应式为 Cu
12、2+2e- Cu;所盛溶液为 KCl 溶液时发生锌的吸氧腐蚀,正极(B 极)的电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-;(2)断开 K1,闭合 K2,若所盛溶液为滴有酚酞的 NaCl 溶液,该装置是电解池,碳棒是阳极,锌棒是阴极,电解时,锌棒上氢离子放电生成氢气,同时电极附近生成的氢7氧根离子导致溶液呈碱性,使酚酞变红;溶液中的 Na+向阴极移动,即向 A 电极移动;电解时,阳极B 上氯离子放电生成氯气:2Cl -2e- Cl2,阴极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中生成氢氧化钠,所以电池总反应式为 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl 2;由可知,B 极产生(标准状况)11.2 mL Cl2,生成 0.001 mol NaOH。故 c(OH-)=0.01 molL-1,c(H+)= molL-1=10-(-)=10-140.0112 molL-1,故 pH=12。两极逸出的气体分别是 H2和 Cl2,故要使电解质溶液恢复到原状态,需向 U 形管内通入一定量的 HCl 气体。
