第9講電化學基礎(chǔ)一、小題對點練一、原電池原理及其應(yīng)用1．(2022·呼和浩特測試)有關(guān)電化學學問的描述正確的是 ()。 A．理論上說，任何能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計成原電池 B．某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋內(nèi)可以是含瓊脂的KCl飽和溶液 C．由于鐵的活潑性強于銅，所以將鐵、銅用導線連接后放入濃硝酸中組成原電池，鐵作負極，銅作正極，其負極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋ D．由Al、Mg與氫氧化鈉溶液組成的原電池，其負極反應(yīng)式為Mg－2e－＋2OH－=Mg(OH)2 解析A項，原電池反應(yīng)是自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)；B項，由于電解質(zhì)溶液中有Ag＋，鹽橋內(nèi)不能有Cl－，由于二者反應(yīng)會生成AgCl沉淀；C項，F(xiàn)e、Cu、濃硝酸組成的原電池，由于鐵遇濃硝酸鈍化，則Cu為負極，F(xiàn)e為正極，其負極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋；D項，由Al、Mg與氫氧化鈉溶液組成的原電池，電池總反應(yīng)為2Al＋2H2O＋2NaOH=2NaAlO2＋3H2↑，Al作負極，負極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，D錯。 答案A2．(2022·德陽一中測試)Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li＋2SOCl2=4LiCl＋S＋SO2，下列說法錯誤的是 ()。 A．該電池工作時，正極反應(yīng)為2SOCl2＋4e－=4Cl－＋S＋SO2 B．鋰電極作該電池負極，負極反應(yīng)為Li－e－=Li＋ C．該電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極 D．該電池組裝時，必需在無水無氧條件下進行 解析A項，正極上SOCl2發(fā)生還原反應(yīng)；B項，Li為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Li－e－=Li＋；C項，電池工作時，電子通過外電路從負極流向正極；D項，Li能與水、氧氣反應(yīng)，因此該電池組裝時必需在無水無氧條件下進行。 答案C3．(2022·浙江理綜，11)鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式是： Ni(OH)2＋M=NiOOH＋MH 已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－=6Ni(OH)2＋NOeq\o\al(－,2) 下列說法正確的是 ()。 A．NiMH電池放電過程中，正極的電極反應(yīng)式為：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－ B．充電過程中OH－離子從陽極向陰極遷移 C．充電過程中陰極的電極反應(yīng)式：H2O＋M＋e－=MH＋OH－，H2O中的H被M還原 D．NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液 解析A項，由NiMH充電的總反應(yīng)方程式知，其逆反應(yīng)為放電時的總反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，正確；B項，充電時相當于電解池，陰離子(OH－)向陽極移動，錯誤；C項，由于MH中M與H均為0價，反應(yīng)前后M的化合價沒有變化，故H2O中的H是由于電解而被還原，并不是被M還原，錯誤；D項，由信息可知NiOOH與KOH溶液、氨水反應(yīng)，故電解質(zhì)溶液不能用KOH溶液、氨水，錯誤。 答案A二、電解原理及其應(yīng)用4．某同學將電解池工作時電子、離子流淌方向及電極種類等信息表示在下圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是 ()。ABCDa電極陽極陰極陽極陰極d電極正極正極負極負極Q離子陽離子陽離子陰離子陰離子 解析電子由電源的負極流出，故a是陰極、d是正極，溶液中陽離子移向陰極。 答案B5．(2022·成都摸底)關(guān)于圖中電解池工作時的相關(guān)敘述正確的是 ()。 A．Fe電極作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng) B．Cl－向石墨電極做定向運動 C．石墨電極反應(yīng)：Fe3＋＋3e－=Fe D．電解池發(fā)生總反應(yīng)：2Cl－＋2Fe3＋eq\o(=,\s\up15(電解))Cl2↑＋2Fe2＋ 解析依據(jù)電子的流向確定鐵作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A選項正確；電解質(zhì)溶液中帶負電的氯離子向陽極(鐵電極)定向移動，進而形成閉合回路，B項錯誤；石墨作陰極，鐵離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成亞鐵離子，C選項錯誤；電解池中發(fā)生的總反應(yīng)為2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，D選項錯誤。 答案A6．將KCl和CuSO4兩種溶液等體積混合后，用石墨電極進行電解，電解過程中，溶液pH隨時間t變化的曲線如圖所示，則下列說法正確的是 ()。 A．整個過程中兩電極反應(yīng)2Cl－－2e－=Cl2↑、2H＋＋2e－=H2↑不行能同時發(fā)生 B．電解至c點時，往電解液中加入適量CuCl2固體，即可使電解液恢復至原來的濃度 C．a(chǎn)b段表示電解過程中H＋被還原，pH上升 D．原混合溶液中KCl和CuSO4的濃度之比恰好為2∶1 解析圖像分為三段，因此整個電解過程也有三個階段，第一個階段相當于電解CuCl2溶液，陽極反應(yīng)為2Cl－－2e－＝Cl2↑，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－＝Cu，CuCl2水解呈酸性，隨著電解的進行，濃度減小，酸性減弱，pH上升，選項C錯。若原混合溶液中KCl和CuSO4的濃度之比恰好為2∶1，則達b點時CuCl2消耗完，接著只電解水，pH不變，則與圖像不符，D錯。b→c溶液的pH明顯下降，說明b點時Cl－已耗完，而Cu2＋過量，相當于電解CuSO4溶液，陽極反應(yīng)為：2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑，陰極反應(yīng)為2Cu2＋＋4e－＝2Cu，由于有H＋生成，則溶液的pH減小，又由于有O2生成，故電解至c點時，往電解質(zhì)溶液中加入CuCl2固體不能使電解質(zhì)溶液恢復至原來的濃度，B錯誤，c點時溶液中的電解質(zhì)為K2SO4與H2SO4，則c～d段相當于電解水，陽極反應(yīng)為2OH－－2e－＝H2O＋eq\f(1,2)O2↑，陰極反應(yīng)為2H＋＋2e－＝H2↑，故A正確。 答案A三、金屬腐蝕與防護7．(2022·雅安一診)化學與生活、生產(chǎn)有著親密關(guān)系，下列敘述中正確的是()。 A．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，H＋得電子釋放出H2，鋼鐵被腐蝕 B．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，OH－失電子釋放出O2，鋼鐵被腐蝕 C．船底鑲嵌鋅塊，鋅發(fā)生還原反應(yīng)而被消耗，以愛護船體 D．外加電源的正極連接在海水中的鋼鐵閘門上，可愛護閘門 解析發(fā)生吸氧腐蝕時正極反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－=4OH－，整個過程是吸取O2而不是釋放出O2，B錯誤。選項C中是犧牲陽極的陰極愛護法，金屬鋅發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯。選項D中是外加電流的陰極愛護法，鋼鐵閘門應(yīng)與外加電源的負極相連，D錯。 答案A8．化學在日常生產(chǎn)生活中有著重要的應(yīng)用。下列說法不正確的是 ()。 A．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－ B．鋼鐵在海水中比在河水中更易腐蝕，主要緣由是海水含氧量高于河水 C．在海輪外殼上鑲?cè)脘\塊，鋅作負極，可減緩船體的腐蝕速率 D．在潮濕的空氣中，鍍鋅鐵板比鍍錫鐵板更耐腐蝕 解析選項A，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，O2在正極獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；選項B，鋼鐵在海水中比在河水中更易腐蝕，主要緣由是海水中電解質(zhì)的濃度高于河水，鋼鐵在海水中更易發(fā)生電化學腐蝕；選項C，輪船外殼鑲?cè)氡辱F活潑的鋅塊，形成原電池，鋅作負極，可減緩船體的腐蝕速率；選項D，在潮濕的空氣中，鐵板簡潔發(fā)生電化學腐蝕，鍍鋅鐵板中鋅比鐵活潑，鋅鐵構(gòu)成原電池，鐵作正極被愛護，不簡潔被腐蝕；鍍錫鐵板中鐵比錫活潑；鐵錫構(gòu)成原電池，鐵作負極易被腐蝕。 答案B二、大題沖關(guān)練9．(2022·上海市楊浦區(qū)高三上學期學業(yè)質(zhì)量調(diào)研)某小組按圖1所示的裝置探究鐵的吸氧腐蝕。 完成下列填空： (1)圖2是圖1所示裝置的示意圖，在圖2的小括號內(nèi)填寫正極材料的化學式；在方括號內(nèi)用箭頭表示出電子流淌的方向。 (2)寫出正、負極反應(yīng)的方程式。 正極：__________，負極：____________。 (3)按圖1裝置試驗，約8分鐘才看到導管中液柱上升，下列措施可以更快更清楚地觀看到液柱上升的是______(填字母序號)。 a．用純氧氣代替具支試管內(nèi)的空氣 b．用食鹽水浸泡過的鐵釘再蘸取鐵粉和炭粉的混合物 c．用毛細尖嘴管代替玻璃導管，并向試管的水中滴加少量紅墨水 (4)上升溫度可以加快化學反應(yīng)速率，建議用酒精燈加熱具支試管。這一措施______(填“可行”或“不行”)。 解析(1)電子由負極流向正極， (2)正極：O2＋4e－＋2H2O=4OH－， 負極：2Fe－4e－=2Fe2＋。 (3)a項，增大O2的濃度，加快腐蝕，b項，增大接觸面積，加快腐蝕，c項，可以對試驗現(xiàn)象進行放大，且加入紅墨水易于觀看。 (4)由于加熱具支試管，把空氣趕出，腐蝕更慢。 答案(1) (2)2H2O＋O2＋4e－=4OH－ Fe－2e－=Fe2＋ (3)abc (4)不行10．(1)第三代混合動力車，可以用電動機、內(nèi)燃機或二者結(jié)合推動車輛。汽車上坡或加速時，電動機供應(yīng)推動力，降低汽油的消耗；在剎車或下坡時，電池處于充電狀態(tài)。混合動力車目前一般使用鎳氫電池，該電池中鎳的化合物為正極，儲氫金屬(以M表示)為負極，堿液(主要為KOH)為電解質(zhì)溶液。鎳氫電池充放電原理如圖1所示，其總反應(yīng)式為H2＋2NiOOHeq\o(,\s\up15(放電),\s\do15(充電))2Ni(OH)2。圖1 依據(jù)所給信息推斷，混合動力車上坡或加速時，乙電極四周溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)，該電極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________。 (2)圖2是一種新型燃料電池，以CO為燃料，肯定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物為電解質(zhì)，圖3是粗銅精煉的裝置圖，現(xiàn)用燃料電池為電源進行粗銅的精煉試驗。圖2圖3 回答下列問題： ①A極為電源______(填“正”或“負”)極，寫出A極的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________。 ②要用燃料電池為電源進行粗銅的精煉試驗，則B極應(yīng)當與______極(填“C”或“D”)相連。 ③當消耗標準狀況下2.24LCO時，C電極的質(zhì)量變化為______。 解析(1)上坡或加速時，電動機工作，為原電池，乙電極中NiOOH→Ni(OH)2，Ni的化合價降低，乙電極為正極，電極反應(yīng)式為NiOOH＋e－＋H＋=Ni(OH)2，四周溶液的pH增大。(2)①在燃料電池中可燃性氣體作負極，即A為負極，依據(jù)所給新型燃料電池的構(gòu)成原理裝置圖，結(jié)合原電池的工作原理，可直接寫出A極的電極反應(yīng)式：CO－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=2CO2。②依據(jù)電解精煉原理，粗銅應(yīng)與電源的正極相連，精銅應(yīng)與電源的負極相連，因B極是正極，所以B極應(yīng)與D極相連。③標準狀況下2.24LCO失去0.2mole－，依據(jù)得失電子守恒，C極上增加Cu的質(zhì)量為6.4g。 答案(1)增大NiOOH＋e－＋H＋=Ni(OH)2 (2)①負CO－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=2CO2②D ③增加6.4g11．(高考題組合)(1)[2022·四川，11(4)]①MnO2可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽極的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 ②MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應(yīng)式是__________________________________________________________。 (2)[(2022·江蘇，20，(1)]硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境愛護的重要爭辯課題。 由硫化氫獲得硫單質(zhì)有多種方法。 將燒堿吸取H2S后的溶液加入到如上圖所示的電解池的陽極區(qū)進行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)： S2－－2e－=S (n－1)S＋S2－=Seq\o\al(2－,n) ①寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________。 ②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成________________________________________________________________。 (3)[2022·重慶，11，(4)]肯定條件下，如圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的電化學儲氫(忽視其他有機物)。 ①導線中電子移動方向為________。(用A、D表示) ②生成目標產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為________。 ③該儲氫裝置的電流效率η＝________(η＝eq\f(生成目標產(chǎn)物消耗的電子數(shù),轉(zhuǎn)移的電子總數(shù))×100%，計算結(jié)果保留小數(shù)點后1位) 解析(1)①依據(jù)Mn的化合價，從＋2價→＋4價，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則陽極電極反應(yīng)式為Mn2＋＋2H2O－2e－=MnO2＋4H＋。②堿性鋅錳干電池中，MnO2作為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式MnO2＋H2O＋e－=MnO(OH)＋OH－。 (2)①電解時，陰極溶液中的陽離子放電，即水溶液中的H＋放電生成H2和OH－。②由題