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专题突破练(七) 电化学
1．下图所示的日常生活装置中，与手机充电时的能量转化形式相同的是( )
解析： A项是将电能转化成化学能；B项是将水的势能转化成电能；C项是将太阳能转化成热能；D项是将化学能转化成电能。
答案： A
2．镀锌钢管具有广泛的用途，镀锌钢管有冷镀锌管和热镀锌管，冷镀即电镀，热镀是指熔融状态的锌与铁生成合金层。下列说法正确的是 ( )
A．铁锌形成的合金层是纯净物，耐酸碱腐蚀
B．钢管镀锌的目的是使铁与锌形成原电池，消耗锌而保护钢管免受腐蚀
C．钢管冷镀时，钢管作阴极，锌棒作阳极，锌盐溶液作电解质溶液
D．镀锌钢管破损后，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
解析： A项，铁锌形成的合金层是混合物，错误；B项，钢管镀锌的目的一是美观，二是万一镀层破损，铁与锌形成原电池，保护钢管免受腐蚀，错误；D项，镀锌钢管破损后，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，错误。
答案： C
3．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＋===2H2O
D．在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀
解析： 根据示意图，铁铆钉发生电化学腐蚀，其电极反应式为
左侧
右侧
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B项，若水膜溶解了SO2，酸性增强，所以铁铆钉腐蚀的速率将变大。
答案： B
4．(2017·昆明统考)用单质铁去除酸性水体中NO的原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．能量转化形式主要为化学能转化为电能
B．电极材料分别为Fe和Fe3O4
C．负极反应为NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O
D．该原理的总反应可表示为NO＋3Fe＋2H＋＋H2O===NH＋Fe3O4
解析： A项，用铁去除NO过程利用了原电池原理，故主要的能量转化形式为化学能转化为电能，正确；B项，内部的铁作为原电池的负极，外层可以导电的Fe3O4作为正极材料，NO在正极放电，正确；C项，负极应是Fe失去电子，错误；D项，铁失去电子得到Fe3O4，NO被还原成NH，根据化合价升降守恒配平总反应式，正确。
答案： C
5．(2017·贵阳期末)全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池，其电池总反应为VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O。下列说法正确的是( )
A．放电时每消耗1 mol氧化剂将转移2 mol电子
B．放电时正极反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
C．放电过程中电子由负极经外电路移向正极，再由正极经电解质溶液移向负极
D．充电过程中，H＋由阴极区向阳极区迁移
解析： 根据电池总反应，VO是氧化剂，VO2＋是还原产物，每消耗1 mol氧化剂将转移1 mol电子，A错误；根据电池总反应，放电时负极反应式为V2＋－e－===V3＋，则正极反应式为VO＋2H＋＋e－===H2O＋VO2＋，B正确；电子不经过电解质溶液，溶液中是阴阳离子导电，其中阳离子移向正极，阴离子移向负极，C错误；充电过程中，氢离子在阳极区生成，向阴极区迁移，D错误。故选B。
答案： B
6．(2017·全国卷Ⅲ，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )
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A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
解析： A对：原电池工作时，Li＋向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，a极发生的电极反应有S8＋2Li＋＋2e－===Li2S8、3Li2S8＋2Li＋＋2e－===4Li2S6、2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4、Li2S4＋2Li＋＋2e－===2Li2S2等。B对：电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02 mol，质量为0.14 g。C对：石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性。D错：电池充电时电极a发生反应：2Li2S2－2e－===Li2S4＋2Li＋，充电时间越长，电池中Li2S2的量越少。
答案： D
7.
研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑
解析： A项，当d为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；B项，当d为石墨时，石墨为原电池的正极，其电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；C项，当d为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，当d为锌块时，铁片为正极，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。
答案： D
8．利用下图装置，可完成很多电化学实验。下列有关叙述正确的是( )
A．若X为锌棒，开关K置于A处，可减缓铁的腐蚀，
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这种方法称为牺牲阴极的阳极保护法
B．若X为铜棒，开关K置于A处，装置中发生的总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
C．若X为碳棒，开关K置于B处，在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液可看到溶液变红色
D．若X为碳棒，开关K置于B处，向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红
解析： 若X为锌棒，开关K置于A处，则构成电解池，铁作阴极，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外加电流的阴极保护法，A项不正确；若X为铜棒，开关K置于A处，则构成电解池，铜作阳极，失去电子，铁作阴极，B项不正确；若X为碳棒，开关K置于B处，则构成原电池，铁作负极，失去电子生成亚铁离子，因此在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液看不到溶液变红色，C项不正确；若X为碳棒，开关K置于B处，则构成原电池，铁作负极，碳棒作正极，因此向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红，D项正确。
答案： D
9．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极产生标准状况下1.12 L O2
B．b极上发生的电极反应是：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
C．c极上发生还原反应，B中的H＋可以通过隔膜进入A
D．d极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
解析： 由图可知a为阴极、b为阳极则气体X为H2、气体Y为O2、c为正极、d为负极。正极、阴极发生还原反应，负极、阳极发生氧化反应，A项、B项、D项错误；在原电池中阳离子移向正极，C项正确。
答案： C
10．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：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，加入冰晶石的作用是________________________________________________________________________。
(2)上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解方法进一步提纯，
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该电解池中阳极的电极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
下列可作阴极材料的是________(填字母序号)。
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式为
________________________________________________________________________。
(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________(填字母序号)。
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，有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色
答案： (1)降低Al2O3的熔点
(2)Al－3e－===Al3＋ D
(3)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋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)B、D
11.
如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
(1)腐蚀过程中，负极是______(填图中字母“a”“b”或“c”)；
(2)环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为__________________________________________；
(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗氧气体积为________L(标准状况)。
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解析： (1)在青铜器被腐蚀的过程中，Cu失去电子为原电池的负极。(2)负极产物为Cu失去电子生成的Cu2＋，正极产物为O2获得电子生成的OH－，Cu2＋、OH－、Cl－反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀：2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。(3)4.29 g Cu2(OH)3 Cl的物质的量＝＝0.02 mol。消耗0.04 mol Cu，转移0.08 mol e－，根据正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。消耗0.02 mol O2，其在标准状况下的体积为0.02 mol×22.4 L/mol＝0.448 L。
答案： (1)c (2)2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
(3)0.448
12．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动的液态电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。下图是钒电池基本工作原理示意图：
请回答下列问题：
(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是________。
(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。放电时的正极反应式为
________________________________________________________________________，
充电过程中，电解液的pH______(填“升高”“降低”或“不变”)。
(3)通过电解将含氰废水(含NaCN)转化为无毒气体的同时得到副产品，CN－转化为CO2和N2，则电解时阳极的电极反应式为
________________________________________________________________________，
阴极区生成的气体及副产品溶质的化学式分别是________、________。
解析： (1)见答案。(2)根据电池反应知，原电池工作时只有钒元素化合物变化，因此，负极反应式为V2＋－e－===V3＋，正极反应式为VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O。充电过程中生成H＋，c(H＋)增大，pH降低。
(3)电解NaCN溶液时，阴极反应式为10H＋＋10e－===5H2↑，促进阴极附近水的电离，生成NaOH；阳极反应式为2CN－＋4H2O－10e－===2CO2↑＋N2↑＋8H＋。
答案： (1)电解质溶液
(2)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 降低
(3)2CN－＋4H2O－10e－===2CO2↑＋N2↑＋8H＋ H2 NaOH
13．Ⅰ.某实验小组A设计生产亚氯酸钠(NaClO2)的主要流程如图，已知NaClO2是一种强氧化性漂白剂，广泛应用于纺织、印染工业。它在碱性环境中稳定存在。
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(1)H2O2的电子式为__________________，装置Ⅰ中发生反应的还原剂是____________(填化学式)。
(2)A的化学式是__________，装置Ⅲ电解池中A在________极区产生，若装置Ⅲ中生成气体a 11.2 L(标准状况)，则理论上通过电解池的电量为__________(已知法拉第常数F＝9.65×104 C·mol－1)。
(3)装置Ⅱ中反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.某实验小组B测定金属锡合金样品的纯度(仅含少量锌和铜，组成均匀)，将样品溶于足量盐酸Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑，过滤，洗涤。将滤液和洗涤液合并再加过量的FeCl3溶液。最后可用一定浓度的K2Cr2O7酸性溶液滴定生成的Fe2＋，此时还原产物为Cr3＋。现有锡合金试样1.23 g，经上述反应、操作后，共用去0.200 mol/L的K2Cr2O7的酸性溶液15.00 mL。
(4)列式计算样品中锡的质量分数。
(5)用上述样品模拟工业上电解精炼锡，如图：
b极发生的电极反应为
________________________________________________________________________，
当得到11.90 g纯锡时，电解质溶液质量减轻0.54 g，则锡合金质量减少________g(结果保留一位小数)。
解析： (1)H2O2中H原子满足2电子稳定结构，O原子满足8电子稳定结构，而且分子中存在O—O键，故其电子式为HO·· O·· H。装置Ⅰ中加入的物质为Na2SO3和NaClO3，生成物为Na2SO4和ClO2，故Na2SO3为还原剂，NaClO3为氧化剂。(2)装置Ⅲ中电解Na2SO4溶液，而实际上电解的是水，因为离子隔膜的存在，阳极区有H＋生成，最终得到硫酸，阴极区有OH－生成，最终得到NaOH溶液，气体b为氢气，气体a为氧气，A溶液为硫酸。理论上，生成标准状况下的氧气11.2 L(0.5 mol)时，转移电子2 mol，通过电解池的电量为2 mol×9.65×104 C·mol－1＝1.93×105 C。(3)根据流程图可知，装置Ⅱ中加入的物质为ClO2、H2O2和NaOH溶液，生成物有O2、NaClO2，再结合得失电子守恒、电荷守恒可以写出反应的离子方程式(注意生成物中有水)。(4)发生的反应有：Sn＋2H＋===Sn2＋＋H2↑，Sn2＋＋2Fe3＋===Sn4＋＋2Fe2＋，Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋==
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=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。因此有关系式：3Sn～3Sn2＋～6Fe2＋～Cr2O，n(Sn)＝3×0.200 mol/L×0.015 L＝0.009 mol，样品中锡的质量分数为×100%＝87.1%。(5)b极接电源正极，为阳极，发生氧化反应，故该电极为粗锡，金属Sn和Zn发生失电子的反应，电极反应为Sn－2e－===Sn2＋、Zn－2e－===Zn2＋。铜为阳极泥，电解液质量减少是因为阳极Sn和Zn发生反应生成Sn2＋、Zn2＋，而阴极只析出了Sn，
Zn ～ Sn 差值
65 119 54
故溶解的Zn的质量为×65 g·mol－1＝0.65 g，阴极得到11.90 g Sn，根据得失电子守恒可知：阳极溶解的锡的物质的量n(Sn)＝11.90 g÷119 g·mol－1－0.65 g÷65 g·mol－1＝0.09 mol。又锡合金样品中锡的质量分数为87.1%，故锡合金减少的质量为＝12.3 g。
答案： (1)HO·· O·· H Na2SO3
(2)H2SO4 阳 1.93×105 C
(3)2ClO2＋H2O2＋2OH－===2ClO＋O2＋2H2O
(4)由关系式6Fe2＋～3Sn2＋～Cr2O得出n(Sn)＝0.009 mol
w(Sn)＝×100%＝87.1%
(5)Sn－2e－===Sn2＋、Zn－2e－===Zn2＋ 12.3
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