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2019届高考化学二轮复习【人教版】电化学模拟训练(教师版)

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高中化学审核员

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                              电化学模拟训练

                           (时间:45   分钟 分值:100      分)

一、选择题(每小题        6 分,共   42 分)

1.为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以                      Al 作阳极、Pb    作阴极,电解稀硫酸,
   使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:


   电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) ======  2PbSO4(s)+2H2O(l)


   电解池:2Al+3H2O           Al2O3+3H2↑

   电解过程中,以下判断正确的是

                                                                      (  )。

                           电池                           电解池

        A              H+移向   Pb 电极                 H+移向    Pb 电极


        B              每消耗   3 mol Pb               生成   2 mol Al2O3

                            +    -    2+                          -
              正极:PbO2+4H     +2e   ===Pb +     阳极:3Al+3H2O-6e      ===
        C
                                                        +
              2H2O                             Al2O3+6H


        D


   解析 在电池中阳离子移向正极              PbO2,在电解池中阳离子移向阴极             Pb 电极,A   错误;

                                -
   当消耗    3 mol Pb 时,转移   6 mol e ,由转移电子守恒可知生成           1 mol Al2O3,B 错误;
                             +     2-     -
   电池正极反应应为:PbO2+4H            +SO  4 +2e  ===PbSO4+2H2O,C 错误;在电池中,由
                          -     2-
   于  Pb 电极反应为:Pb-2e       +SO   4 ===PbSO4,析出的  PbSO4 附在电极上,电极质量增
   大,而在电解池中         Pb 为阴极不参与电极反应,故质量不发生改变,D                   正确。

   答案 D

2.下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是(  )。
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   A.图   1 中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重

   B.图   2 中,往烧杯中滴加几滴          KSCN 溶液,溶液变血红色

   C.图   3 中,燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生化学腐蚀

   D.图   4 中,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正极

   解析 插入海水中的铁棒,除发生化学腐蚀外,靠近液面的地方还会发生电化学腐蚀,

   越靠近液面腐蚀越严重,A            错误;图    2 中 Fe 作负极,失电子,生成         Fe2+,滴加几滴
   KSCN  溶液,溶液不变血红色,B           错误;高温下铁发生氧化反应,发生化学腐蚀,C                     正
   确;镁块相当于原电池的负极,失电子,从而保护地下钢铁管道,D                             错误。

   答案 C

3.如图中,两电极上发生的电极反应如下:

   a 极:Cu2++2e-======   Cu;b 极:Fe-2e-========Fe2+,则以下说法中不正确的是

                                                                      (  )。


   A.该装置一定是原电池

   B.a  极上一定发生还原反应

   C.a、b   可以是同种电极材料

   D.该过程中能量的转换可以是电能转化为化学能
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   解析 A    项该装置不一定是原电池,可以是原电池也可以是电解池;B                          项根据已知条
   件,a   极上发生    Cu2++2e-========= Cu 反应,一定是还原反应;C       项,a、b   可以是同种电
   极材料,如用铁电极电解硫酸铜溶液;D                 项该过程中能量的转换可以是电能转化为化
   学能,也可以是化学能转化为电能。

   答案 A

4.甲醇燃料电池被认为是           21 世纪电动汽车的最佳候选动力源,其工作原理如图所示。下
   列有关叙述正确的是

                                                                      (  )。


   A.通氧气的一极为负极

   B.H+从正极区通过交换膜移向负极区

                                                -           +
   C.通甲醇的一极的电极反应式为              CH3OH+H2O-6e     === CO2↑+6H

   D.甲醇在正极发生反应,电子经过外电路流向负极

                                            +
   解析 外电路中电子从负极流向正极,内电路                    H  从负极移向正极,B、D         错误;O2   在

   正极发生还原反应,A          错误;甲醇在负极发生氧化反应,负极反应式为                    CH3OH+

           -             +
   H2O-6e   === CO2↑+6H    。

   答案 C


5.Mg—H2O2   电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如
   下。该电池工作时,下列说法正确的是

                                                                      (  )。
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   A.Mg   电极是该电池的正极


   B.H2O2  在石墨电极上发生氧化反应

   C.石墨电极附近溶液的           pH 增大

   D.溶液中     Cl-向正极移动


   解析 Mg—H2O2     海水电池,活泼金属(Mg)作负极,发生氧化反应:Mg-

     -     2+                                          -      -
   2e  === Mg ,H2O2 在正极(石墨电极)发生还原反应:H2O2+2e              ===2OH (由于电解质为中
   性溶液,则生成        OH-),A  项、B   项错误,C    项正确。由于负极阳离子(Mg2+)增多,则
   Cl-向负极移动平衡电荷,D           错误。

   答案 C

6.如图所示,Ⓐ为直流电源,Ⓑ为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,Ⓒ为电镀槽。
   接通电路(未闭合       K)后发现Ⓑ上的      c 点显红色。为实现铁片上镀铜,接通               K 后,使   c、
   d 两点短路。下列叙述不正确的是

                                                                      (  )。


   A.b  为直流电源的负极

   B.f  极为阴极,发生还原反应
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   C.e  极材料为铁片,f       极材料为铜片


   D.可选用     CuSO4 溶液或   CuCl2 溶液作电镀液

                                                   +    -
   解析 依据      c 点显红色,可判断出        c 极发生的反应为      2H  +2e  === H2↑,故 c 点连接的
   b 极为直流电源的负极,a          极为直流电源的正极。依次确定             e 极为阳极、发生氧化反应,
   f 极为阴极、发生还原反应,则铜片作阳极、铁片作阴极,故                         C 错误。电镀液中要含有
   镀层金属的阳离子,故          D 正确。

   答案 C

7.电解装置如图所示,电解槽内装有                KI 及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定
   的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。

                 -        -    -
   已知:3I2+6OH      ===  IO 3 +5I +3H2O

   下列说法不正确的是

                                                                      (  )。


                                    -            -
   A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e               === H2↑+2OH

   B.电解结束时,右侧溶液中含              IO-3

                                                    通电
   C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2O                   = = = = = = = =  KIO3+3H2↑

   D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变

                                   -
   解析 左侧变蓝,说明左侧是阳极,I                 在阳极放电,被氧化生成          I2,因而右侧是阴极,

                   +
   只能是水电离的        H 放电被还原生成       H2,其电极反应为        2H2O+

     -            -
   2e  === H2↑+2OH ,A  项正确;阴离子交换膜允许阴离子通过,B                  项正确;电解      KI 的
   过程发生如下两个反应:

       -             通电               -
   ①2I  +2H2O  = = = = = = = =  I2+2OH +H2↑
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             -            -    -
   ②3I2+6OH    ======= = IO 3 +5I +3H2O

   ①×3+②即得总方程式,C            项正确;如果将阴离子交换膜换成阳离子交换膜,阴极产
           -                        -               -
   生的   OH  将不能到达阳极区,I2        与  OH  无法反应生成      IO 3 ,因而  D 项错。

   答案 D

二、非选择题(共       4 个题,共    58 分)

8.(14 分)(1)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图                            1 所示。


                                       图 1

   ①电源的负极为________(填“A”或“B”)。

   ②阳极室中发生的反应依次为________、________。

   ③电解结束后,阴极室溶液的             pH 与电解前相比将________;若两极共收集到气体
   13.44 L(标准状况),则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。


                                       图 2


   (2)O3 可由臭氧发生器(原理如图          2)电解稀硫酸制得。
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①图中阴极为________(填“A”或“B”),其电极反应式为_________________

_______________________________________________。


②若   C 处通入   O2,则  A 极的电极反应式为___________________________

_____________________________________。


③若   C 处不通入    O2,D、E   处分别收集到      x L 和 y L 气体(标准状况),则       E 处收集的气

体中   O3 所占的体积分数为________。(忽略          O3 的分解)


解析 (1)根据电解池中的电极产物             H2 和 Cl2 可以判断出    A 为电源的正极,B        为电源的

                                    -    -
负极,故阳极室中发生的反应依次为:2Cl                  -2e  ===Cl2↑,


CO(NH2)2+3Cl2+H2O===N2+CO2+6HCl;

                    -       -            +    -
阴极反应为:2H2O+2e         === 2OH +H2↑(或  2H  +2e  ===H2↑)

根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的                    OH-、H+的数目相等,阳极室中反应产
生的   H+通过质子交换膜进入阴极室与             OH-恰好反应生成水,所以阴极室中电解前后

                                               -
溶液的    pH 不变;由上述反应式可以看出,转移               6 mol e 时,阴极产生      3 mol H2,阳极
                                                                  13.44 L

产生   1 mol N2 和 1 mol CO2,故电解收集到的      13.44 L 气体中  V(N2)=V(CO2)=    5  =

2.688  L,即   n(N2)=n(CO2)=0.12  mol 根据化学方程式       CO(NH2)2+3Cl2+H2O===N2+

CO2+6HCl  可知生成     0.12 mol N2 所消耗的  CO(NH2)2 的物质的量也为      0.12 mol,其质量

                                 -1
为:m[CO(NH2)2]=0.12 mol×60 g·mol    =7.2 g。

(2)观察电解装置图知,特殊惰性电极              B 上产生了氧气和臭氧,该极失去电子发生氧化
反应作阳极,则特殊惰性电极             A 为阴极,得电子发生还原反应,电极反应式为                    2H++

  -
2e  === H2↑;若从 C 处通入氧气,氧气将参与反应,阴极生成的将是水,电极反应式为

       +    -
O2+4H   +4e  =====   2H2O;设  y  L 混合气体中臭氧的体积分数为            a,由电子得失守
                                  x-2y
恒有   2x=ya×6+y(1-a)×4,解得       a=    y   。

                   -    -
答案 (1)①B ②2Cl       -2e  ===Cl2↑ CO(NH2)2+3Cl2+H2O========= N2+CO2+6HCl ③不
变 7.2

          +     -
(2)①A 2H    +2e  === ====== H2↑

                                 x-2y
         +    -
②O2+4H    +4e  ====== ===== 2H2O ③  y
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9.(16 分)甲、乙的实验装置如图所示,丙、丁分别是氯碱工业生产示意图和制备金属钛的
   示意图。


   请回答下列问题:

   (1)写出甲装置中碳棒表面的电极反应式:______________________________

   __________________________________。


   (2)已知:5Cl2+I2+6H2O===10HCl+2HIO3。若将湿润的淀粉­KI           试纸置于乙装置中的碳
   棒附近,现象为________________________________;若乙装置中转移              0.02  mol 电子
   后停止实验,烧杯中溶液的体积为               200  mL,则此时溶液的        pH=________。(室温条件
   下,且不考虑电解产物的相互反应)

   (3)工业上经常用到离子交换膜,离子交换膜有阳离子交换膜和阴离子交换膜两种,阳
   离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过。当乙装置中的反应

   用于工业生产时,为了阻止两极产物之间的反应,通常用如丙图所示的装置,Na+的移

   动方向如图中标注,则          H2 的出口是________(填“C”、“D”、“E”或“F”);________(填
   “能”或“不能”)将阳离子交换膜换成阴离子交换膜。

   (4)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融                     CaO 作电解质,利用丁装置获得
   金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。

   ①写出阳极的电极反应式:________________________________________。

   ②在制备金属钛前后,CaO           的总量不变,其原因是(请结合化学用语解释)
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   _____________________________________________________。

   ③电解过程中需定期更换阳极材料的原因是___________________________

    ______________________________________________________________。

                                                                           -
   解析 (1)甲装置中锌作负极,碳棒作正极,碳棒表面的电极反应式为                            O2+2H2O+4e
   ===4OH-。

   (2)由乙装置中电子流向可知           Fe 为电解池的阴极,C       为电解池的阳极,电解饱和食盐水

                              -    -
   时,碳棒上的电极反应式为            2Cl -2e  ===Cl2↑,若将湿润的淀粉­KI       试纸置于碳棒附近,
   试纸开始变蓝,一段时间后蓝色褪去;惰性电极电解饱和食盐水的总反应式为                                 2Cl-+

                               -                      -     -
   2H2O = = = 电= 解= = = =  2OH  +Cl2↑+H2↑,则      n(OH  )=n(e )=0.02     mol,
   c(OH-)=0.1 mol·L-1,所以溶液的       pH=13。

        +
   (3)Na 移向阴极区,阴极上产生           H2,H2  从 E 口逸出;若改用阴离子交换膜,电解产生

         -                                          -
   的  OH  移向阳极区,能与阳极产生的             Cl2 发生反应:2OH     +Cl2===

     -      -
   Cl  +ClO  +H2O,故不能改用阴离子交换膜。

   (4)根据题设条件,熔融         CaO 电离产生    Ca2+、O2-。Ca2+在阴极获得电子生成

         2+    -        2-                       2-   -
   Ca,2Ca  +4e  ===2Ca,O  在阳极失去电子产生         O2,2O -4e   ===O2↑。生成的   Ca 与

   TiO2 发生置换反应:2Ca+TiO2        = = = = 一= 定= 条= 件= = = = = Ti+2CaO,可见 CaO 的总

   量不变。阳极产生的         O2 与石墨发生反应生成         CO2,所以电解过程中,应补充被消耗的
   阳极材料石墨。

                        -          -
   答案 (1)O2+2H2O+4e      ========= 4OH

   (2)试纸开始变蓝,一段时间后蓝色褪去 13

   (3)E 不能

          2-    -
   (4)①2O   -4e  === O2↑

   ②制备    Ti 时,在电解槽中发生的反应:阴极              2Ca2++4e-===2Ca、阳极  2O2--4e-=========

    O2↑和  2Ca+TiO2  = = = =一=定=条=件= = = = Ti+2CaO,由此可知     CaO 的量不变

   ③石墨与阳极产生的氧气反应而不断减少

10.(14 分)太阳能电池可用做电解的电源(如图)。
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   (1)若 c、d 均为惰性电极,电解质溶液为硫酸铜溶液,电解过程中,c                        极先无气体产生,
   后又生成气体,则         c 极为________极,在电解过程中,溶液的            pH________(填“增大”
   、“减小”或“不变”),停止电解后,为使溶液恢复至原溶液应加入适量的
   ________。

   (2)若 c、d 均为铜电极,电解质溶液为氯化钠溶液,则电解时,溶液中氯离子的物质的
   量将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

   (3)若用石墨、铁作电极材料,可组装成一个简易污水处理装置。其原理是:加入试剂
   调节污水的      pH 在 5.0~6.0 之间。接通电源后,阴极产生的气体将污物带到水面形成浮
   渣而刮去,起到浮选净化作用;阳极产生的有色沉淀具有吸附性,吸附污物而沉积,
   起到凝聚净化作用。该装置中,阴极的电极反应式为

   ________________________________________________________;

   阳极区生成的有色沉淀是________。

   解析 (1)用惰性电极电解硫酸铜溶液,c               极上先无气体生成,后产生气体,说明                 c 极为

   阴极(先生成     Cu,后生成     H2),电解   CuSO4 溶液最终生成      H2SO4,溶液的    pH 减小。电

   解过程分两个阶段:第一阶段,阴极生成                  Cu,阳极生成     O2,溶液中减少的相当于

   CuO;第二阶段,阴极生成           H2,阳极生成     O2,溶液中减少的相当于          H2O。

   (2)若 c、d 为铜电极时,阳极:Cu-2e-===Cu2+,电解质溶液中                Cl-不放电,故其物质
   的量不变。

   (3)若用石墨、铁作电极材料,阴极产生气体,阴极发生的反应只能是                            2H++2e-===

                                                 -   2+
    H2↑,阳极生成有色沉淀,则阳极为铁放电,Fe-2e                    ===Fe ,该有色沉淀是

   Fe(OH)2。

                                                                      +    -
   答案 (1)阴 减小 CuO        和  H2O[或 Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3] (2)不变 (3)2H     +2e

   ===  H2↑ Fe(OH)2

11.(14 分)电解是最强有力的氧化还原手段,在化工生产中有着重要的应用。请回答下列
   问题:
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(1)以铜为阳极,以石墨为阴极,用             NaCl 溶液作电解液进行电解,得到半导体材料

Cu2O 和一种清洁能源,则阳极反应式为________,阴极反应式为________。

(2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是
________________________________________________________(填序号)。


a.②区铜片上有气泡产生

                            -    -
b.③区铁片的电极反应式为            2Cl -2e  ===Cl2↑

c.最先观察到变成红色的区域是②区

d.②区和④区中铜片的质量均不发生变化

(3)最新研究发现,用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低
等优点,其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸,总反应式为
                    电解
2CH3CHO+H2O    = = = = = = = =  CH3CH2OH+CH3COOH


实验室中,以一定浓度的乙醛-Na2SO4              溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程,
其装置如图所示。

①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源,则燃料电池中                       b 极应通入________(填化学式),

电极反应式为________。电解过程中,阴极区                Na2SO4 的物质的量________(填“增大”
、“减小”或“不变”)。
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②在实际工艺处理中,阴极区乙醛的去除率可达                     60%。若在两极区分别注入          1  m3 乙醛
含量为    3 000  mg/L 的废水,可得到乙醇________________kg(计算结果保留小数点后
1 位)。


解析 (1)由于阳极材料为铜,所以铜本身失电子被氧化,由题意知氧化产物为                               Cu2O,

                             -          +                             +
可得阳极反应式为         2Cu+H2O-2e   ===Cu2O+2H ,阴极上阳离子放电,即溶液中              H  被

还原成清洁能源        H2。

(2)左半区是原电池装置,发生的是铁的吸氧腐蚀,负极(Fe):Fe-2e-===

  2+                        -       -                                  -
Fe  ,正极(Cu):O2+2H2O+4e       === 4OH 。右半区是电解装置,阳极(Fe):Fe-2e              ===

   2+              +    -
 Fe  ,阴极(Cu):2H     +2e  === H2↑,由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速
率,因此最先观察到变成红色的区域是④区,故选项                       a、b、c  均错误。

(3)①根据电解液中阳离子的迁移方向,可知                 c 为阳极,d    为阴极,因此直流电源上           a 为
                                                                2-
正极,通入      O2,b 为负极,通入      CH4,在碱性条件下        CH4 的氧化产物为      CO 3 ,由此
可写出此电极的电极反应式。在电解过程中,由于                      SO24-没有参与放电,且阳离子交

换膜不允许阴离子自由通过,因此根据质量守恒可得阴极区                          Na2SO4 的物质的量不变。


②阴极区发生还原反应,即            CH3CHO  转化成    CH3CH2OH,设生成的乙醇为         x kg,根据
碳原子守恒可得关系式:


CH3CHO    ~   CH3CH2OH

   44                       46

   3 000×103÷106×60%      x

解得   x≈1.9。

                     -           +     +    -
答案 (1)2Cu+H2O-2e      === Cu2O+2H  2H   +2e  === H2↑ 

                      -      -     -
(2)d (3)①CH4 CH4-8e     +10OH  === CO23 +7H2O 不变 ②1.9
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