2021版高考化学一轮复习核心素养测评二十五电化学的有关计算含解析鲁科版.doc

《2021版高考化学一轮复习核心素养测评二十五电化学的有关计算含解析鲁科版.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021版高考化学一轮复习核心素养测评二十五电化学的有关计算含解析鲁科版.doc（12页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电化学的有关计算一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)1.以铅蓄电池为电源,石墨为电极电解CuSO4溶液,装置如图。若一段时间后Y电极上有6.4 g 红色物质析出,停止电解。下列说法正确的是()A.a为铅蓄电池的负极B.电解过程中S向右侧移动C.电解结束时,左侧溶液质量增重8 gD.铅蓄电池工作时,正极电极反应式为PbSO4+2e-Pb+S【解析】选C。Y极有Cu析出,发生还原反应,Y极为阴极,故b为负极,a为正极,A错误;电解过程中阴离子向阳极移动,B错误;阴极反应式为Cu2+2e-Cu,阳极反应式为4OH-4e-O2+2H2O,当有6.4 g Cu析出时,转移0.2 mol e-

2、,左侧生成1.6 g O2,同时有0.1 mol (9.6 g) S进入左侧,则左侧质量净增加9.6 g-1.6 g=8 g,C正确;铅蓄电池的负极是Pb,正极是PbO2,正极反应式为PbO2+2e-+4H+SPbSO4+2H2O,D错误。2.(2020泉州模拟)如图所示,下列叙述正确的是()A.Y为阴极,发生还原反应B.X为正极,发生氧化反应C.Y与滤纸接触处有氧气生成D.X与滤纸接触处变红【解析】选A。从题图中可以看出,左边的装置为原电池而右边的装置为电解池。根据原电池原理,较活泼的一极作原电池的负极,所以Zn为负极,Cu为正极。再根据电解原理,Y与Zn片相连为阴极,X与Cu片相连为阳极,

3、Y极的电极反应式为2H+2e-H2(还原反应);X极的电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2(氧化反应)。Y极上H+放电,同时产生了OH-,呈碱性,使酚酞溶液呈红色。3.以铅蓄电池为电源,通过电解法制备酒石酸(C4H6O6,简写为RH2)的原理如图所示(A、B为惰性电极,a、b为离子交换膜)下列叙述不正确的是()A.N极的电极反应式为PbO2+2e-+S+4H+PbSO4+2H2OB.b为阴离子交换膜C.阴极反应为2H2O+2e-H2+2OH-,阴极区溶液pH升高D.铅蓄电池中消耗2 mol H2SO4时,理论上生成2 mol RH2【解析】选D。电解目的是制备RH2,则装置右侧为产品室,若

4、原料室中的R2-通过阴离子交换膜进入产品室与H+结合,则可制得RH2。所以B极应为H2O电离出的OH-放电,生成H+,即B极为阳极,电极反应为2H2O-4e-O2+4H+,b为阴离子交换膜,N为正极,M为负极,A为阴极。N为铅蓄电池正极,电极反应为PbO2+2e-+S+ 4H+PbSO4+2H2O,故A项正确;根据上述分析可知,b为阴离子交换膜,故B项正确;阴极应为H2O电离出的H+放电,生成OH-,故电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-,OH-浓度增大,pH增大,故C项正确;铅蓄电池放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,当电池中消耗2 mol H2SO4时,

5、则电路中转移2 mol e-。根据B极电极反应2H2O-4e-O2+4H+可知,转移2 mol e-,产品室有2 mol H+生成, R2-+2H+RH2,所以理论上可生成1 mol RH2,故D项错误。4.(2020梅州模拟)现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 molL-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图,下列说法正确的是()A.电解开始时阴极有H2放出B.电解开始时阳极上发生:Cu2+2e-CuC.当电路中通过电子的量超过0.1 mol时,阴极放电的离子发生了变化D.整个电解过程中,S不参与电极反应【解析】选D。依据放电顺序阴极先放电的是Cu2+,故阴极开始析出的是Cu,阳极先放

6、电的是Cl-,故阳极开始产生的是Cl2,A、B错;由阴极反应Cu2+2e-Cu,n(Cu2+)=0.1 mol,当电路中通过电子的量达到0.2 mol时,Cu2+消耗完毕,阴极放电离子变为H+,C错;阳极先是Cl-放电,当Cl-消耗完毕。此时H2O电离产生的OH-开始在阳极放电,S不参与电极反应。二、非选择题(本题包括2小题,共26分)5.(12分)(2020延安模拟)如图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答下列问题:(1)B极是电源的_,一段时间后,甲中溶

7、液颜色_,丁中X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明_,在电场作用下向Y极移动。 (2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为_。 (3)现用丙装置给铜件镀银,则H应是_(填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是_溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL),丙中镀件上析出银的质量为_,甲中溶液的pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为_。 【解析】(1)由装置图知,直流电源与各电解池串联;由“F极附近呈红色”知,F极为阴极,则E极为阳极、D极为阴极

8、、C极为阳极、G极为阳极、H极为阴极、X极为阳极、Y极为阴极、A极为正极、B极为负极。甲装置是用惰性电极电解CuSO4溶液,由于Cu2+放电,导致c(Cu2+)降低,溶液颜色逐渐变浅;丁装置是胶体的电泳实验,由于X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,说明氢氧化铁胶粒带正电荷。(2)当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,C、D、E、F电极的产物分别为O2、Cu、Cl2、H2,根据各电极转移电子数相同,则对应单质的物质的量之比为1222。(3)给铜件镀银,根据电镀原理,镀件即铜件作阴极,银作阳极,电镀液是可溶性银盐。当乙中溶液的pH是13时,则乙中n(OH-)=0.1

9、molL-10.5 L=0.05 mol,即各电极转移电子0.05 mol,所以丙中析出银0.05 mol为5.4 g;甲装置中由于电解产生H+,导致溶液的酸性增强,pH变小。(4)若将C电极换为铁,则铁作阳极发生反应:Fe-2e-Fe2+,D极发生: Cu2+2e-Cu,则总反应的离子方程式为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。答案:(1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶粒带正电荷(2)1222(3)镀件AgNO3(合理即可)5.4 g变小(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+6.(14分)如图是一个化学过程的示意图。(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“O

10、2”)。(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5.40 g时,乙池的pH是_(若此时乙池中溶液的体积为500 mL);此时丙池某电极析出1.60 g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

11、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5.40 g时,即析出Ag的物质的量为0.05 mol,则生成H+的物质的量为0.05 mol,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5.40 g时,此时转移的电子数为0.05 mol,当丙池中电极上析出1.60 g金属铜时,正好转移0.05 mol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

12、属的质量也应为5.40 g,若AgNO3溶液不足时,析出金属的质量必小于5.40 g,故选项D也有可能。答案:(1)原电池CH3OH(2)CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O(3)A4OH-4e-O2+2H2O(4)4Ag+2H2O4Ag+O2+4H+(5)1BD一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分)1.如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能,并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜,下列说法中正确的是()A.乙装置中溶液颜色会变浅B.铁电极应与Y相连接C.M电极反应式:H2NCONH2+H2O-6e-CO2+N2+6H+D

13、.当N电极消耗0.25 mol 气体时,铜电极质量减少16 g【解析】选C。乙装置为电镀装置,电镀液的浓度不变,因此溶液颜色不变,A项错误;电镀时,待镀金属作阴极,与电源负极相连,而N电极上O2转化为H2O发生还原反应,N电极为正极,B项错误;M电极为负极,发生氧化反应:H2NCONH2+H2O- 6e-CO2+N2+6H+,C项正确;根据N电极反应式:O2+4H+4e-2H2O,铜电极反应式:Cu-2e-Cu2+,由各电极上转移电子数相等,可得关系式:O22Cu,则N电极消耗0.25 mol O2时,铜电极质量减少0.25 mol 264 gmol-1=32 g,D项错误。2.近年来,我国在

14、航空航天事业上取得了令人瞩目的成就,科学家在能量的转化、航天器的零排放方面做出了很大的努力,其中为了达到零排放的要求,循环利用人体呼出的CO2并提供O2,设计了一种装置(如图)实现了能量的转化,总反应方程式为2CO22CO+O2。关于该装置下列说法正确的是()A.装置中离子交换膜为阳离子交换膜B.反应完毕,电解质溶液碱性减弱C.N型半导体为阳极,P型半导体为阴极D.CO2参与X电极的反应方程式:CO2+2e-+H2OCO+2OH-【解析】选D。左半部分为原电池,右半部分为电解池;根据原电池中正电荷的移动方向可知,N型半导体为负极,P型半导体为正极,C错误;则X电极为阴极,发生还原反应,CO2+

15、2e-+H2OCO+2OH-,D正确;图中OH-在X电极处产生,但是Y电极附近也存在OH-,说明OH-能够通过离子交换膜,即该膜为阴离子交换膜,A错误;根据总反应2CO22CO+O2可知反应前后电解质溶液酸、碱性不变,B错误。3.硼酸( H3BO3) 为一元弱酸,H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示( 阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法错误的是()A.a与电源的正极相连接B.阳极的电极反应式为:2H2O-4e-O2+4H+C.B(OH)4-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室D.当电路中通过3 mol 电子时,可得到1 mol H3BO3【解析】选D。

16、A.与a极相连的石墨所处的区域为阳极室,则a与电源的正极相连接,正确;B.阳极上发生氧化反应,溶液中水失去电子生成氧气,电极反应式为:2H2O-4e-O2+4H+,正确;C.在电解池中,阴离子向阳极运动,阳离子向阴极运动,因此B(OH)4-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室,正确;D.阳极电极反应式为:2H2O-4e-O2+4H+,阴极上发生还原反应,溶液中的水得到电子生成氢气,2H2O+2e-H2+ 2OH-,B(OH)4-穿过阴膜进入产品室,与氢离子反应生成H3BO3,B(OH)4-+H+H3BO3+H2O,当电路中通过3 mol电子时,生成3 mol氢离子,可得到3 mol H

17、3BO3,错误。二、非选择题(本题包括2小题,共32分)4.(16分)某反应中反应物与生成物有FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu。(1)将上述反应设计成的原电池如图甲所示,请回答下列问题:图中X溶液是_(填化学式);Cu电极上发生的电极反应式为_;原电池工作时,电子通过电流计的方向是_(填“从左到右”或“从右到左”);盐桥中的_(填“K+”或“Cl-”)不断进入X溶液中。 (2)将上述反应设计成的电解池如图乙所示,乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙,请回答下列问题:M是_极;图丙中的线是_(填离子)的变化。 当电子转移为2 mol时,向乙烧杯中加入_L 5

18、molL-1NaOH溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全。 (3)铁的重要化合物高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型饮用水消毒剂,具有很多优点。高铁酸钠的生产方法之一是电解法,其原理为Fe+2NaOH+2H2ONa2FeO4+3H2,则电解时阳极的电极反应式是_。 高铁酸钠的生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和水,该反应的离子方程式为_。【解析】(1) 根据反应物和生成物可以确定该反应为2FeCl3+Cu2FeCl2 +CuCl2;可知X溶液为FeCl3和FeCl2溶液;Cu作负极,发生氧化反应,发生的电极反应式为Cu-2e-Cu2+;原电池工作时,电

19、子由负极流向正极,根据图甲可知,铜作负极,因此电子通过电流计的方向是从左到右;石墨电极为正极,阳离子向正极移动,所以盐桥中的K+不断进入X溶液中;(2)根据图丙可知,溶液中有三种金属阳离子,而根据X溶液的成分可知X中只有两种金属阳离子,说明在电解过程中还有Cu2+生成,因此,铜作阳极,石墨作阴极,所以M是负极,N为正极;根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量变化,可以推知:为Fe3+;为Fe2+ ;为Cu2+; 当电子转移为2 mol时,溶液中有Fe3+为2 mol,Fe2+为3 mol,Cu2+为1 mol;所以需要加入NaOH的量为(23+32+12)mol=14 mol时,才能保证

20、上述三种金属阳离子沉淀完全,故NaOH溶液的体积为14 mol5 molL-1=2.8 L;(3)电解时阳极发生氧化反应,根据Fe+2NaOH+2H2ONa2FeO4+3H2反应可知,电解时阳极的电极反应式是Fe+8OH-6e-Fe+4H2O;强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和水,该反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2Fe+3Cl-+5H2O。答案:(1)FeCl3和FeCl2溶液Cu-2e-Cu2+从左到右K+(2)负Fe2+2.8(3)Fe+8OH-6e-Fe+4H2O2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2Fe+3Cl-+5H2O5.(

21、16分)(2019保定模拟)利用电化学原理,将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池,模拟工业电解法来处理含Cr2废水,如下图所示;电解过程中溶液发生反应:Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O(1)甲池工作时,NO2转变成绿色硝化剂Y,Y是N2O5,可循环使用。则石墨是电池的_极;石墨附近发生的电极反应式为_。 (2)工作时,甲池内的N向_(填“石墨”或“石墨”)极移动;在相同条件下,消耗的O2和NO2的体积比为_。 (3)乙池中Fe()棒上发生的电极反应为_。 (4)若溶液中减少了0.01 mol Cr2,则电路中至少转移了_mol 电子。 【解析】(1)石墨电极通入氧气,

22、氧气发生还原反应,所以石墨是电池的正极;石墨电极NO2被氧化为N2O5,电极反应式为NO2+N-e-N2O5;(2)电池工作时,阴离子移向负极,所以甲池内的N向石墨极移动;电池总反应为4NO2+O22N2O5,所以消耗的O2和NO2的体积比为14。(3)乙池中Fe()棒与电池正极相连,Fe()棒是电解池阳极,所以Fe()棒失电子发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+;(4)根据Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,铬元素化合价由+6降低为+3;溶液中减少了0.01 mol Cr2,Fe()棒需要生成0.06 mol Fe2+,所以电路中至少转移了0.12 mol 电子。答案:(1

23、)正NO2+N-e-N2O5(2)石墨14(3)Fe-2e-Fe2+(4)0.12【加固训练】某课外活动小组用如图装置进行实验,试回答下列问题:(1)若开始时开关K与a连接,则B极的电极反应式为_。(2)若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应式为_,总反应的离子方程式为_。有关上述实验,下列说法正确的是_(填序号)。溶液中Na+向A极移动从A极处逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度若标准状况下B极产生2.24 L气体,则溶液中转移0.2 mol电子(3)该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶

24、液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。该电解槽的阳极反应式为_。此时通过阴离子交换膜的离子数_(填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。制得的氢氧化钾溶液从出口(填“A”“B”“C”或“D”)_导出。通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因_。若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池,则电池正极的电极反应式为_。【解析】(1)开关K与a相连,装置构成原电池,Fe失去电子为原电池负极。(2)开关K与b相连,装置构成电解NaCl溶液的电解池,B为电解池的阴极,溶液中的H+在B极放电生成H2。电解过程中Na+应该向阴极B移动;A极产生的气体为Cl2,Cl2能将I-氧化

25、为I2,I2使淀粉变蓝;根据电解反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,电解一段时间后若加入盐酸会增加H2O的质量,应通入HCl气体使其恢复到电解前电解质的浓度;若标准状况下B极产生2.24 L气体,即0.1 mol H2,则有0.2 mol电子发生转移,但在溶液中转移的不是电子,而是离子。(3)溶液中的OH-在阳极失电子产生O2:4OH-4e-2H2O+O2,所以在B口放出O2,从A口导出H2SO4。溶液中的H+在阴极得到电子产生H2:2H+2e-H2,则从C口放出H2,从D口导出KOH溶液。因S所带电荷数大于K+所带电荷数,S通过阴离子交换膜,K+通过阳离子交换膜,所以通过阳离子交换膜的离子数大于通过阴离子交换膜的离子数。O2、H2、KOH溶液构成燃料电池时,O2在电池正极放电:O2+4e-+2H2O4OH-。答案:(1)Fe-2e-Fe2+(2)2H+2e-H22Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(3)4OH-4e-2H2O+O2小于DH+在阴极附近放电,引起水的电离平衡向右移动,使c(OH-)c(H+)O2+2H2O+4e-4OH- 12 -