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1、专题能力训练五电化学及其应用(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(共7小题,每小题6分,共42分。每小题只有1个选项符合题意)1.(2014北京朝阳二模)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如下。下列说法不正确的是()A.因铁的金属性比铜强,所以铁铆钉被氧化而腐蚀B.若水膜中溶解了SO2,则铁铆钉腐蚀的速率变小C.铜极上的反应是2H+2e-H2,O2+4e-+4H+2H2OD.在金属表面涂一层油脂,能防止铁铆钉被腐蚀2.(2014安徽皖南八校三次联考)一种太阳能电池的工作原理如图所示,电解质为铁氰化钾K3Fe(CN)6和亚铁氰化钾K4 Fe(CN)
2、6的混合溶液。下列说法中不正确的是()A.K+移向催化剂bB.催化剂a表面发生的化学反应:Fe(CN-e-Fe(CNC.Fe(CN在催化剂b表面被氧化D.电解质溶液中的Fe(CN和Fe(CN浓度基本保持不变3.(2014天津七校4月联考)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0.1 mol电子转移时,a极产生1.12 L O2(标准状况下)B.b极上发生的电极反应是:4H2O+4e-2H2+4OH-C.d极上发生的电极反应是:O2+4H+4e-2H2O
3、D.c极上进行还原反应,B中的H+可以通过隔膜进入A4.(2014河北唐山一模,11)铅蓄电池是典型的可充电电池,电池总反应式为Pb+PbO2+4H+2S2PbSO4+2H2O。下列说法正确的是()A.放电时,负极的电极反应是PbO2+4H+S+2e-PbSO4+2H2OB.充电时,电解液中H2SO4的浓度将变小C.放电时,PbO2发生氧化反应D.充电时,蓄电池的正极和外接电源的正极相连5.(2014河北衡水中学一调,13)如图所示,用铁棒和石墨棒作电极电解1 L 1 molL-1 食盐水,下列有关说法正确的是()A.电键K与N连接,铁棒被保护而免受腐蚀B.电键K与N连接,正极反应式为:4OH
4、-4e-2H2O+O2C.电键K与M连接,将石墨棒换成铜棒,就可实现在铁棒上镀铜D.电键K与M连接,当两极共产生标准状况下气体33.6 L时,理论上生成1 mol NaOH6.(2014河南洛阳三考)电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法,其原理如图所示。已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、S等离子,电极为惰性电极。下列叙述中正确的是()A.A膜是阳离子交换膜B.通电后,海水中阴离子往b电极处运动C.通电后,b电极上产生无色气体,溶液中出现白色沉淀D.通电后,a电极的电极反应为4OH-4e-O2+2H2O7.(2014河南十校阶段测试五)如图装置,U形管中装有50 mL 2
5、 molL-1的CuSO4溶液。通电一段时间后,下列说法正确的是()A.转移0.2 mol电子时,阳极减少质量大于阴极增加质量B.转移0.4 mol电子时,阴极得到2.24 L标准状况下的气体C.电解一段时间后,U形管中会产生红褐色物质,后来逐渐溶解D.若将石墨棒换成铜棒,可实现铁制品上镀铜二、非选择题(共3小题,共58分)8.(2014江西红色六校二次联考)(18分)铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题:(1)工业上采用电解氧化铝冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝:2Al2O34Al+3O2加入冰晶石的作用:。(2)上述工艺所得铝
6、材中往往含有少量Fe和Si等杂质,可用电解方法进一步提纯,该电解池中阳极的电极反应为,下列可作阴极材料的是。A.铝材B.石墨C.铅板D.纯铝(3)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液,铝阳极发生的电极反应为。(4)在铝阳极氧化过程中,需要不断地调整电压,理由是。(5)下列说法正确的是。A.阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术B.铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能C.铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性,但耐磨性下降D.铝的阳极氧化膜富有多孔性,具有很强的吸附性能,能吸附染料而呈各种颜色9.(20分)某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探
7、究。图1请回答:.用图1所示装置进行第一组实验。(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu作电极的是(填字母序号)。A.铝B.石墨C.银D.铂(2)N极发生反应的电极反应为。(3)实验过程中,S(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有。.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料发现,高铁酸根(Fe)在溶液中呈紫红色。图2(4)电解过程中,X极区溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O和。(6)
8、若在X极收集到672 mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况下的气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少 g。(7)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为:2K2FeO4+3ZnFe2O3+ZnO+2K2ZnO2该电池正极发生的反应的电极反应为。10.(2014北京朝阳二模)(20分)Cl2是一种重要的化工原料。(1)电解饱和NaCl溶液获得Cl2的化学方程式是。(2)为便于储存,要将氯气液化Cl2(g)Cl2(l),应采取的措施是(写出一条即可)。(3)液氯储存区贴有的说明卡如下(部分):危险性储运要求远离金属粉末、氨、烃类、醇等物质;设置氯气检测仪泄漏处理Na
9、OH、NaHSO3溶液吸收包装钢瓶用离子方程式表示“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用。若液氯泄漏后遇到苯,在钢瓶表面氯与苯的反应明显加快,原因是。氯气含量检测仪工作原理示意图如下:Cl2在Pt电极放电的电极反应是。专题能力训练五电化学及其应用1.B解析:A项,因铁的金属性比铜强,所以铁铆钉被氧化而腐蚀,正确;B项,若水膜中溶解了SO2,使溶液酸性增强,氢离子浓度增大,则铁铆钉腐蚀的速率变大,错误;C项,从图中可看出,铁同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀,铜极是正极,发生的反应是2H+2e-H2,O2+4e-+4H+2H2O,正确;D项,在金属表面涂一层油脂,隔绝氧气,能防止铁铆钉被腐蚀,正确,答案选
10、B。2.C解析:由电子流向可知a为负极,发生失电子的氧化反应:Fe(CN-e-Fe(CN;b为正极,发生Fe(CN+e-Fe(CN;只有C选项错误。3.D解析:a极接电源的负极,水中的H+得电子生成H2,d电极是氢氧燃料电池的负极,在该电极H2失去电子生成H+,b极上为OH-失电子,生成O2,A、B、C错误。4.D解析:A项,放电时,Pb作负极,负极的电极反应是Pb-2e-+SPbSO4,错误;B项,充电时,发生从右到左的反应,电解液中H2SO4的浓度将变大,错误;C项,放电时,PbO2作正极,发生还原反应,错误;D项,充电时,蓄电池的正极和外接电源的正极相连,正确,答案选D。5.D解析:A项
11、,电键K与N连接,构成的是原电池,Fe的活动性比C强,作负极,被氧化而受腐蚀,错误。B项,电键K与N连接,构成的原电池中由于NaCl溶液是中性介质,发生的是吸氧腐蚀。正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,错误。C项,电键K与M连接,形成的是电解池。将石墨棒换成铜棒,铜棒作阳极,被氧化为Cu2+进入溶液,在阴极Fe上,2H+2e-H2,错误。D项,电键K与M连接,形成的是电解池,电解食盐水。反应的方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2。n(NaCl)=1 mol,所以当阳极产生n(Cl2)=0.5 mol,阴极产生气体n(H2)=0.5 mol时,NaCl消耗完全,这时的反应
12、改为电解NaOH溶液,实质是电解水:2H2O2H2+O2,NaOH的物质的量不变,根据元素守恒可得理论上生成1 mol NaOH,正确。6.C解析:A项,A膜是阴离子交换膜,错误。B项,通电后,海水中阴离子往阳极a电极处运动,错误。C项,通电后,由于放电能力H+Mg2+Ca2+,所以H+在阴极b电极上放电:2H+2e-H2,产生无色气体,由于破坏了附近的水的电离平衡,在该区域c(OH-)增大,会发生反应:Mg2+2OH-Mg(OH)2,所以溶液中还出现白色沉淀,正确。D项,通电后,由于在溶液中的放电能力Cl-OH-,所以在阳极发生反应:2Cl-2e-Cl2,错误。7.B解析:该电池中硫酸铜的总
13、的物质的量为0.1 mol,可以电离出0.1 mol的铜离子。在两个电极上分别发生的反应为Fe-2e-Fe2+(阳极),Cu2+2e-Cu(阴极),但是当溶液中的铜离子反应完全之后,是该溶液中由水电离出来的氢离子放电:2H+2e-H2。A项,转移0.2 mol电子时,阳极减少质量为5.6 g,小于阴极增加质量6.4 g,错误;B项,转移0.4 mol电子时,阴极得到2.24 L标准状况下的氢气,正确;C项,电解过程中,生成的红褐色物质(氢氧化铁)不会溶解,错误;D项,由于铁为阳极,则不会在铁上镀铜,错误。8.答案:(1)主要是降低熔化温度(2)Al-3e-Al3+D(3)2Al-6e-+3H2
14、OAl2O3+6H+(4)铝阳极表面不断生成氧化物,电阻增大,为了保持稳定的电流,需要不断增大电压(5)BD解析:(1)冰晶石在工业炼铝中的作用是作熔剂和降低Al2O3的熔点。(2)由于Al比Fe、Si都活泼,故类似于电解精炼Cu,阳极反应为Al-3e-Al3+;阴极材料为纯铝。(3)在酸性条件下电解,阳极生成氧化膜Al2O3:2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+。(4)由于随着氧化膜的生成,电阻增大,为了维持电流稳定,故需不断加大电压。(5)阳极氧化是利用电解原理技术;铝阳极氧化后生成氧化物,可增强铝表面的绝缘性能,生成的氧化物会大大提高耐腐蚀性和耐磨性;随着氧化膜的生成,电解液对膜的
15、溶解作用也开始了,所以生成了多孔型氧化膜,具有吸附性。9.答案:(1)A(2)2H+2e-H2(或2H2O+2e-H2+2OH-)(3)从右向左滤纸上M极附近有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可)(4)增大(5)4OH-4e-2H2O+O2(6)0.28(7)2Fe+6e-+5H2OFe2O3+10OH-解析:(1)铝与CuSO4溶液反应,且比Zn活泼;(2)N极为阴极,发生得电子反应,溶液中只有H+得电子;(3)S向负极(左)移动,滤纸上阴极有OH-生成、阳极有Fe2+生成,两离子生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色;(4)X极是阴极,H+得电子,所
16、以pH增大;(5)两极均有气体产生,可知阳极生成的气体只能是氧气;(6)X极收集n(H2)=0.03 mol,得0.06 mol电子,Y极收集n(O2)=0.007 5 mol,OH-失去0.03 mol电子,所以参加反应的n(Fe)=0.005 mol;(7)第一步,标化合价看化合价变化:铁的化合价降低3价;第二步,依据得失电子写2Fe+6e-Fe2O3;第三步,依据电荷守恒,结合电解质溶液显碱性配平得电极反应:2Fe+6e-+5H2OFe2O3+10OH-。10.答案:(1)2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2(2)降温(或加压)(3)HS+Cl2+H2OS+2Cl-+3H+铁与氯气反应生成的氯化铁,对氯与苯的反应有催化作用Cl2+2e-+2Ag+2AgCl解析:(1)电解饱和NaCl溶液生成氢氧化钠、氢气、氯气,化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2。(2)将氯气液化,使Cl2(g)Cl2(l)平衡正向移动,可以加压;气体液化是放热过程,所以还可以降低温度。(3)NaHSO3溶液与氯气发生氧化还原反应,离子方程式为HS+Cl2+H2OS+2Cl-+3H+。钢瓶中含有铁,与氯气反应生成氯化铁,对苯和氯气的反应起催化作用。Cl2在Pt电极放电生成氯离子,与银离子结合成氯化银,从而检测氯气,电极反应为Cl2+2e-+2Ag+2AgCl。- 6 -