专题升级训练6 电化学
(时间：45分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分，每小题只有一个选项符合题意)
1．某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，设计了下列四个实验，如下图所示，你认为可行的方案是( )。
2．关于下列说法中正确的是( )。
A．用惰性电极电解熔融氯化钠的离子方程式为：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
B．用惰性电极分别电解CuCl2溶液和MgCl2溶液分别得到单质Cu和Mg
C．右图为电解足量氯化钠溶液的装置，一段时间后两极收集到气体的体积之比一定为1∶1
D．电解精炼铜时，相同时间内阴极析出铜的质量比阳极溶解铜的质量大
3．化学与工农业生产和人类生活密切相关，下列说法中正确的是( )。
A．钢铁在海水中比在河水中更易生锈
B．铜的金属活动性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
C．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应
D．用惰性电极分别电解CuCl2溶液和MgCl2溶液分别得到单质Cu和Mg
4．(2012浙江理综，10)以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如右：
下列说法不正确的是( )。
A．在阴极室，发生的电极反应为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H＋浓度增大，使平衡2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O向右移动
C．该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑
D．测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比(nK/nCr)为d，则此时铬酸钾的转化率为1－
5．(2011山东威海二模)根据下图所示的装置(甲中电极均为惰性电极)判断下列叙述中正确的是( )。
A．利用该反应可持续生产硫酸铜，直至硫酸耗尽
B．甲中b电极的电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．通电初期乙中的总反应为：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑
D．反应过程中甲、乙装置中溶液的pH都逐渐减小
6．某锂电池的电池总反应为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2，下列有关说法正确的是( )。
A．锂电极作电池负极，放电过程中发生还原反应
B．1 mol SOCl2发生电极反应转移的电子数为4 mol
C．电池的正极反应为2SOCl2＋2e－===4Cl－＋S＋SO2
D．组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行
7．(2012湖北重点中学联考，11)已知在pH为4～5的溶液中，Cu2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量。该同学向pH＝3.8酸化的、含有Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液中加入过量的黑色粉末X，充分搅拌后将滤液用右上图所示装置电解，其中某电极增重a g，另一电极上产生标准状况下的气体V mL。下列说法正确的是( )。
A．铜电极连接电源正极
B．黑色粉末X是铁粉
C．铜的相对原子质量的计算式是
D．石墨电极上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
二、简答题(本题包括4小题，共58分)
8．(2012吉林省实验中学六模，27)(14分)A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na＋、Ag＋、NO、SO、Cl－，在如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题：
(1)M为电源的______极(填写“正”或“负”)，甲、乙两个烧杯中的电解质分别为________________、________________(填写化学式)。
(2)计算电极f上生成的气体为________mol。
(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式：______________________________________。
(4)若电解后甲溶液的体积为10 L，则该溶液的pH为__________。
9．(2012北京海淀期末，17)(14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究。
图1
图2
请回答：
Ⅰ.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式为____________________________________________。
(3)实验过程中，SO____________(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动；滤纸上能观察到的现象有____________________________________。
Ⅱ.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(FeO)在溶液中呈紫红色。
(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－===FeO＋4H2O和____________。
(6)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＋3Zn===Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2
该电池正极发生的反应的电极反应式为__________________________________。
10．(15分)工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用该原理处理污水，设计装置示意图如图所示。
(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时应向污水中加入适量的________。
a．H2SO4 b．CH3CH2OH c．Na2SO4 d．NaOH e．BaSO4
(2)电解池阳极实际发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是Ⅰ.____________；Ⅱ.______________。
(3)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)。A物质的化学式是________________。
(4)已知燃料电池中有1.6 g CH4参加反应，则C电极理论上生成气体______ L(标准状况)。
11．(15分)铁、铜及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
(1)黄铁矿(FeS2，其中S为－1价)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。其中一个反应为3FeS2＋8O26SO2＋Fe3O4，氧化产物为____________，若有3 mol FeS2参加反应，转移电子的物质的量为__________。
(2)①钢铁的电化腐蚀简单示意图如右，将该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图，请在右图虚线框内作出修改，并用箭头标出电子流动方向。
②写出修改前的钢铁吸氧腐蚀石墨电极的电极反应式____________________________
_________________________________________________________。
(3)高铁酸钾(K2FeO4)可作净水剂，也可用于制造高铁电池。高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
①该电池放电时正极反应式为____________。用该电池电解100 mL 1 mol·L－1的AgNO3溶液，当电路中通过0.1 mol电子时，被电解溶液的pH为______(溶液体积变化忽略不计)。
②高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，工业上可先制得高铁酸钠，制备高铁酸钠的两种方法的主要反应原理如下：
干法制备——2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑
湿法制备——2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
然后在低温下向高铁酸钠溶液中加入一定量的KOH，可析出高铁酸钾。
由以上信息可知：高铁酸钾溶解度比高铁酸钠________(填“大”或“小”)。
已知高铁酸钠和水反应，有氢氧化铁和氧气生成，请写出该反应过程的离子反应方程式______________________________。
参考答案
一、选择题
1．C 解析：反应不能自发进行，只能设计成电解池且Ag作阳极。
2．D 解析：熔融的氯化钠无水，A错误；MgCl2溶液中的H＋得电子，B错误；阴极2H＋＋2e－===H2↑、阳极2Cl－－2e－===Cl2↑，依据电子守恒生成的H2、Cl2的物质的量之比为1∶1，但氯气溶于水，能与NaOH溶液反应，所以收集到的氯气一定比氢气少，C错误；阴极只发生Cu2＋＋2e－===Cu，而阳极除发生Cu－2e－===Cu2＋，还可能发生Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等，所以D正确。
3．A 解析：A选项海水中电解质浓度大，易形成原电池，正确；C选项，均发生的是氧化反应；D选项，Mg的活动性大于H的，所以电解MgCl2溶液不会生成Mg单质，D错误。
4．D 解析：因放电顺序H＋＞K＋，故阴极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；由于阳极的电极材料是惰性电极，故该电解池的阳极电极反应式为：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于反应生成了H＋，增大了H＋的浓度，故2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O平衡正向移动，溶液颜色由黄色变为橙色，故A、B项正确；将上述反应式合并可知C项正确；由总反应方程式4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑和电解装置可知，电解过程中阳极室的K＋通过阳离子交换膜进入阴极室，从而生成KOH。现设K2CrO4的起始物质的量为1 mol，转化的K2CrO4的物质的量为x，根据电解方程式可知生成的KOH的物质的量为x，阳极室剩余K＋物质的量为2 mol－x，阳极室中Cr的物质的量为1 mol，由题意得：＝d，解得x＝(2－d) mol，故铬酸钾的转化率为(2－d)，D项不正确。
5．C 解析：甲中的电极反应式为a电极(负极)2H2－4e－＋4OH－===4H2O、b电极(正极)O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电池反应式为2H2＋O2===2H2O，所以甲中碱液浓度降低，pH都逐渐减小；乙池中阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，阴极电极反应式：通电初期，溶液中阳离子只有H＋，反应式为2H＋＋2e－===H2↑，乙装置pH逐渐增大，通电一段时间后溶液中的Cu2＋逐渐增多，为Cu2＋＋2e－===Cu，只有C正确。
6．D 解析：根据总反应式可知Li被氧化，作电池的负极，A项错误；SOCl2被还原为S，为正极反应，1 mol SOCl2发生电极反应只生成0.5 mol S，转移2 mol电子，B错误；C项电子转移不守恒，电荷不守恒，错误；Li为活泼金属，能与水、氧气反应，故该电池必须在无水、无氧条件下进行，D正确。
7．D 解析：黑色粉末X是铁粉，则掺入了新的杂质Fe2＋，所以应为CuO；此装置因为有气体生成，所以是电解CuSO4溶液，阳极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑、阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，铜接电源负极，D正确；相对原子质量无单位(或单位为1)，注意氧气的体积单位为mL，铜的相对原子质量的计算式为，C错误。
二、简答题
8．答案：(1)负 NaCl AgNO3
(2)0.025 (3)4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3
(4)12
解析：(1)乙烧杯中c电极质量增加了10.8 g，可知乙烧杯中为AgNO3(因为金属阳离子只有Ag＋得电子)，c电极为阴极，所以M为负极；由pH与电解时间t的关系图可知甲为NaCl溶液、丙为Na2SO4溶液；(2)(4)c电极生成0.1 mol Ag转移0.1 mol电子，依4OH－－4e－===2H2O＋O2↑可知电极f上生成0.025 mol O2；依2H＋＋2e－===H2↑可知生成0.1 mol OH－，c(OH－)＝0.01 mol·L－1，c(H＋)＝10－12 mol·L－1。
9．答案：(1)A (2)2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)
(3)从右向左 滤纸上有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可给分)
(4)增大 (5)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(6)0.28 (7)2FeO＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋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)SO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，所以pH增大；(5)由信息两极均有气体产生，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2FeO＋6e－―→Fe2O3；第三步依据电荷守恒，结合电解质溶液显碱性配平得反应式：2FeO＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－。
10．答案：(1)c (2)Fe－2e－===Fe2＋ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O (3)CO2 (4)8.96
解析：H2SO4显酸性、CH3CH2OH是非电解质、NaOH显碱性、BaSO4不溶于水；Na2SO4是强电解质显中性电解时Na＋、SO均不放电，只有c符合；(2)乙装置通入空气的电极为原电池正极，所以甲装置Fe为阳极，铁失电子，由信息(生成一种无色气体)可知还生成氧气，所以还有OH－失电子；(3)由乙中电解质可知，甲烷燃烧生成CO2和H2O，所以A为CO2，在正极发生电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO；(4)首先标化合价看化合价变化：H4→O2，0.1 mol CH4转移0.8 mol电子，C电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，所以生成n(H2)＝0.4 mol。
11．答案：(1)SO2、Fe3O4 32 mol
(2)①
②O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)①FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－ 0
②小 4FeO＋10H2O===4Fe(OH)3＋3O2↑＋8OH－
解析：标化合价2＋8262＋34，化合价升高的元素为Fe、S，所以氧化产物为SO2、Fe3O4，若有3 mol FeS2参加反应，则有8 mol O2参加反应，化合价降低4×8 mol＝32 mol；(2)碳是惰性电极，所以只能形成电解池才能防止铁腐蚀；(3)①正极是得电子的，FeO得电子，铁的化合价由＋6价降到＋3价，FeO＋3e－―→Fe(OH)3，由电池反应式可知电解质溶液为碱性溶液，用OH－配平电荷FeO＋3e－―→Fe(OH)3＋5OH－，最后用水配平得FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－；根据阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，所以参加反应的n(OH－)＝0.1 mol，生成n(H＋)＝0.1 mol，c(H＋)＝1 mol·L－1；②由(向高铁酸钠溶液中加入一定量的KOH，可析出高铁酸钾)可知高铁酸钾溶解度小；由反应物、生成物可知FeO＋H2O―→Fe(OH)3＋O2↑，依据电荷守恒可知生成物中一定含有OH－。
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