1、1选修 4 电化学基础【题型 1】原电池原理例 1 科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为（ ）A. H2 + 2OH = 2H2O + 2e B. O2 + 4H+ + 4e = 2H2O C. H2 = 2H+ + 2e D. O2 + 2H2O + 4e = 4OH 【题型 2】化学电源例 2 二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：某软锰矿的主要成分是 MnO2，还含有 Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%
2、)和 Cu(0.86%)等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的 pH 见下表，请回答下列问题。沉 淀 物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Cu(OH)2 Zn(OH)2 CuS ZnS MnS FeSpH 5.2 3.2 9.7 10.4 6.7 8.0 -0.42 2.5 7 7（1）硫酸亚铁在酸性条件下将 MnO2 还原为 MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 _。（2）滤渣 A 的主要成分为 _。（3）加入 MnS 的目的是除去_杂质。（4）碱性锌锰干电池中，MnO 2 参与的电极反应方程式是_。（5）从废旧碱性锌锰干
3、电池中可以回收利用的物质有_（写出两种） 。【题型 3】电解原理例 3 三氧化二镍（ Ni2O3）可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用 NaOH 调 NiCl3 溶液 pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解，电解过程中产生的 Cl2 在弱碱性条件下生成 ClO ，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是（ ）A. 可用铁作阳极材料B. 电解过程中阳极附近溶液的 pH 升高C. 阳极反应方程式为： 2Cl 2e = Cl2D. 1 mol 二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了 1 mol 电子【题型 4】电解原理的应用软锰矿 酸浸过量 FeSO4H2SO4过滤滤液滤渣调 pH 至 5.
4、4氨水MnS加热至沸 过滤高纯 MnO2滤渣滤液过滤滤液滤渣 A2例 4 下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）A. 铜锌原电池中铜是正极，锌是负极 B. 用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C. 在镀件上电镀时可用金属铜作阴极 D. 电解稀硫酸制 H2、O 2 时铜作阳极【题型 5】元素推断与电解池和原电池的转换例 5 X、Y 、Z、W 为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。已知：X 可分别与 Y、W 形成X2Y、X2Y2、XW 等共价化合物；Z 可分别与 Y、X 形成 Z2Y、Z 2Y2、ZW 等离子化合物。请回答：（1）Z 2Y 的化学式是_ 。（2）Z 2Y2 与 X2Y 反应的化学方程式是_
5、。（3）如右图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的 ZW 饱和溶液，C（） 、C（）为多孔石墨电极。接通 S1 后，C（）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极） ，断开 S1，接通 S2，电流表的指针发生偏转。此时：C（）的电极名称是 _（填“正极”或“负极” ） ；C（）的电极反应式是_。（4）铜屑放入稀硫酸不发生反应，若在稀硫酸中加入 X2Y2，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是_。【题型 6】金属的电化学腐蚀与防护例 6 钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe + 2H 2O + O2 = 2Fe2+ + 4OH 。以下说法正确的是
6、（ ）A. 负极发生的反应为： Fe 2e = Fe2+B. 正极发生的反应为： 2H2O + O2 + 2e = 4OHC. 原电池是将电能转变为化学能的装置D. 钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀1.原电池发生的反应通常是放热反应，下列在理论上可设计成原电池的化学反应是（ ）A.C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) H 0B. Ba(OH)28H2O(s) + 2NH4Cl(s) = BaCl2(aq) + 2NH3H2O(l) + 8H2O(l) H 0C. CaC2(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(s) + C2H2(g) H 0D. CH4(g
7、) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) H 02.在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是（ ）A. Na、Ba、Mg、Al B. Na、K 、Zn、Fe C. Zn、Fe、Cu、Ag D. Mg、Al、Zn、Fe3.如图 4.1 所示的 5 个容器里盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（ ）3 图 4.1A. B. C. D. 4.用石墨作电极，下列离子的浓度相同时，在电解过程中最容易发生的电极反应是（ ）A. 4OH 4e = 2H2O + O2 B. S 2e = S 2C. 2Cl 2e = Cl2 D. 2Br 2e = Br25.如图 4.2 所示的
8、是 2004 年批量生成的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子（H +）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为：2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O。下列说法正确的是（ ）A. 左电极为电池的负极，a 处通入的物质是甲醇B. 右电极为电池的负极， b 处通入的物质是空气C. 正极反应为：CH 3OH + H2O 6e = CO2 + 6H+D. 正极反应为： O2 + 2H2O + 4e = 4OH 6.元素周期表中有些元素有“隔类相似”现象（即对角线相似） ，如MgLi、Si B、BeAl 等性质相似。现电解熔融氯化
9、锂可得锂和氯气。若用已潮解的氯化锂加热蒸干并加强热到熔融，再用惰性电极电解，结果得到金属锂和一种无色无味气体，其主要理由是（ ）A. 电解出的锂与水反应放出 H2B. 电解前氯化锂在加热时已发生水解，电解时放出 H2C. 电解时产生的无色气体是氧气D. 电解时阳极放出的氯气与水作用会放出 O27.某学生为完成 2HCl + 2Ag = 2AgCl+ H 2反应设计了如图 4.3 所示的四个实验，你认为可行的实验是（ ）A. B. C. D.图 4.38.多粉尘的工厂如冶金、水泥等常将废气通过高压电的“电除尘器” ，使粉尘基本除去，其主要原理是（ ）铁Sn Fe Fe FeCu图 4.2Ag盐酸
10、Ag盐酸AgFe盐酸Ag Ag盐酸Ag4A. 发生电泳，使粉尘在电极极板上凝聚 B. 高压电促使粉尘转化为气体C. 高压电使粉尘在空间形成沉淀而沉降 D. 高压电因电场强烈有类似于过滤的作用9.用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是 H2 和 O2 的是（ ）A. 稀 NaOH 溶液 B. HCl 溶液 C. 酸性 MgSO4 溶液 D. 酸性 AgNO3 溶液10.将金属 a 放入 b(NO3)2 溶液中发生下列反应：a + b 2+ = a2+ + b，则下列说法正确的是（ ）A. 常温下， a 或 b 可与水发生反应B. a 与 b 用导线连接插入稀 H2SO4 中，则形成
11、原电池且 b 极上有 H2 放出C. a 与 b 用导线连接插入 b(NO3)2 中一定构成原电池D. 用惰性电极电解 a(NO3)2 与 b(NO3)2 的混合液，在阳极上先析出 b11.关于原电池的叙述中，错误的是（ ）A. 构成原电池正极和负极的必须是两种不同的金属B. 原电池是将化学能转化为电能的装置C. 在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应D. 原电池放电时，电流的方向是从负极到正极12.按如图 4.4 所示的甲装置进行实验，若图乙中横坐标 x 表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述不正确的是（ ）A. E 表示反应生成 Cu 的物质的量B. E 表示反应消耗 H2O 的物
12、质的量C. F 表示反应生成 O2 的物质的量D. F 表示反应生成 H2SO4 的物质的量13.下列操作对钢铁不能起保护作用的是（ ）A. 铁制品表面镀金 B. 铁闸门与直流电源正极相连C. 铁闸门水下部分镶上锌D. 钢铁中加入 Ni、Cr 组成合金14.用 Pt 作电极，电解串联电路中分装在甲、已两个烧杯中的 200 mL 0.3 mol/L 的 NaCl 溶液和 300 mL 0.2 mol/L 的 AgNO3 溶液，当电解产生 0.56 L（标准状况）Cl 2 时停止电解，取出电极，将两烧杯溶液混合，混合液的 pH 为（设混合后溶液总体积为 500 mL） （ ）A. 1.4 B. 5
13、.6 C. 7 D. 12.615.干电池的负极反应是 Zn 2e = Zn2+，现以干电池作电源电解 33.4 g 34%的硝酸钾溶液，一段时间后，测得溶液中溶质的质量分数为 37.8%，则干电池中消耗的锌的物质的量约为（ ）A. 0.3 mol B. 0.05 mol C. 0.2 mol D. 0.1 mol16.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为 2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe2+ + 4OH 。以下说法正确的是（ ）A. 负极发生的反应为 Fe 2e = Fe2+ B. 正极发生的反应为 2H2O + O2 + 2e = 4OH C. 原电池是将电能转变为化学
14、能的装置 D. 钢 柱 在 水 下 部 分 比 在 空 气 与 水 交 界 处 更 容 易 腐 蚀17.对下列各溶液进行电解，通电一段时间后，溶液颜色不会发生显著改变的是（ ）Cu足量 CuSO4CO121 2 3 4yxEF甲 乙图 4.45充电A. 以石墨为电极，电解含甲基橙的 0.1 mol/L 硫酸溶液B. 以铜为电极，电解 1 mol/L 硫酸溶液C. 以石墨为电极，电解含酚酞的饱和食盐水D. 以石墨为电极，电解 1 mol/L 溴化钾溶液18.下列关于电解的说法中正确的是（ ）电解是把电能转变成化学能 电解是化学能转化成电能 电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 某些不能自
15、发进行的氧化还原反应，通过电解原理可实现 任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生A. B. C. D. 19.用惰性电极实现电解，下列说法中正确的是（ ）A. 电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液 pH 不变B. 电解稀氢氧化钠溶液，要消耗 OH ，故溶液 pH 减小C. 电解硫酸钠溶液，在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为 1 : 2D. 电解氯化铜溶液，在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比我 1 : 120.用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液。电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是（ ）A. AgNO3 B. H2SO4 C. NaOH D. NaCl
16、21.镁及其化合物一般无毒（或低毒） 、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为：xMg + Mo3S4 MgxMo3S4。在镁原电池放电时，下列说法错误的是（ ）A. Mo3S4 发生氧化反应 B. 正极反应为：Mo 3S4 + 2xe = Mo3Sx24C. Mg2+向正极迁移 D. 负极反应为：x Mg 2xe = xMg2+22.冶炼金属常用以下几种方法：以 C 或 CO、H 2 作还原剂还原，电解法，热分解法，铝热反应。现冶炼下列金属：Al、Mg、Cu、Hg、Mg，试标明适宜的冶炼方法。Mg _；Cu _ ；Hg
17、 _；Mn _。23.今有 Cu2+、 Cl 、Na +、SO 、Zn 2+五种离子两两组合分别组成的电解质溶液若干种，可选用铜电极、24铂电极、锌电极进行电解。（1）以_作阳极，电解_溶液时，溶液的 pH 明显升高，且溶液保持澄清。（2）以_作阳极，电解_溶液时，溶液的 pH 明显下降。（3）要使电解过程中溶液的浓度保持不变，应以铜为阳极，电解_溶液，或以_为阳极，电解_溶液。（4）以铜为阳极，电解_或_溶液，均可得到氢氧化物沉淀。（5）要使电解过程中溶质的组合和质量不变，而溶液浓度增大，又无浑浊，应以_为阳极，电放电6解_溶液，化学方程式为_。（6）要使电解过程中溶液浓度改变，而溶剂质量不
18、变，应以铂电极为阳极，电解_溶液。24.熔融盐燃料电池具有高的发电频率，因而收到重视，可用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与 CO2 的混合气体为阴极助燃气，制得在 650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO + 2CO = 4CO2 + 4e ；23阴极反应式：_；总电池反应式：_。25.已知在 pH 为 45 的环境中，Cu 2+几乎不水解，而 Fe3+几乎完全水解。某学生欲用电解纯净的 CuSO4溶液的方法，并根据电极上析出的铜的质量以及电极上产生气体的体积来测定铜的相对原子质量，其实验流程如下：试回答下列问题：（1）
19、步骤中加入的 A 物质的化学式是 _，加入 A 的作用是_。（2）步骤中所用部分仪器如图 4.5 所示，则 A、B 分别接直流电源的_极和_极（填“正”或“负” ） 。（3）电解开始后，在 U 形管内可观察到的现象是 _，其电解反应的离子方程式是：_。（4）下列实验操作属于必要的是_（填字母） 。A. 称量电解前电极的质量B. 电解后的电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗C. 刮下电解后电极上的铜，并清洗、称量D. 电极在烘干称重的操作中必须按 “烘干称重再烘干再称重”进行两次E. 在有空气存在的情况下，电极烘干必须采用低温烘干法（5）铜的相对原子质量为_（用带有 m、V 的计算式表示） 。26
20、.如图 4.6 所示的装置，C、 D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，试完成 以下问题：酸化的硫酸铜溶液（其中含少量硫酸铁） 通直流电某电极增重 m g另一电极上产生标准状况下气体 V mL沉淀物滤 液搅拌、过滤加稍过量的黑色粉末 A铜 石墨CuSO4 溶液图 4.57图 4.6（1）电源 A 极的名称是_ 。（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是_。（3）如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是_。（4）欲用丙装置给铜镀银，G 应该是_（填“铜”或“银” ） ，电镀液的主要成分是_（填化学式） 。（5）装置丁中的现象是_，说明_。27.
21、如下所示反应有直接进行的，也有在溶液中进行的，其中部分产物略去。已知：A 是固体单质；B、X、H 为气体单质；D 属于可溶于水的强电解质，一个 D 分子中含有 18 个电子。（1）化学式：B _ ；F _。（2）写出 D 的电子式：_ ，液态 D 能否导电？_（填“能”或“不能” ） 。（3）据统计，地球上每年由于腐蚀和消耗的 A 约占其年产量的 10%。A 发生腐蚀的主要原因是（填写下面的选项序号）_。a. 直接与氧气发生化学腐蚀 b. 通过原电池反应发生腐蚀 c. 因溶于水而消耗掉若你的选项为 a 或 c，请写出相应的化学方程式：_；若你的选项为 b，请写出负极的电极反应式：_。（4）已知
22、相同条件下 H 的密度约是空气密度的 1.1 倍，则中所涉及的反应的化学方程式为：_。28.如图 4.7 所示，其中 B 常温下为液体， D、E、F 为常见的单质，F 为金属单质。按要求填写下列空白：AB DEFBXXX足量 Y足量 Y沉淀 J + 气体 H电解点燃GJECDEABFHM N8图 4.7（1）单质 D 是_ ，单质 E 是_，单质 F 是_。 （均填写化学式）（2）化合物 B 是_ （填化学式） 。（3）写出 A 和 B 进行电解反应的化学方程式_。（4）写出由 N 生成 M 的化学方程式_。29.在 20时，氯化钠的溶解度为 36 g，取一定量该温度下的饱和氯化钠溶液用惰性电
23、极进行电解。当阳极产生气体为 11.2 L（标准状况）时，氯化钠完全电解，所得溶液的密度为 1.2 g/mL。试计算：（1）电解时所取饱和氯化钠溶液的质量。（2）电解后溶液的物质的量浓度。（3）要使溶液恢复原状态，需要加入多少克什么物质？30.向 8 g 二价金属的氧化物固体中加入稀 H2SO4，使其恰好完全电解，已知所消耗的硫酸体积为 100 mL，在所得溶液中插入铂电极进行电解，通电一段时间后，在一个电极上收集到 224 mL（标准状况）氧气，在另一个电极上析出该金属 1.28 g。（1）根据计算确定金属氧化物的名称。（2）计算通电后硫酸溶液的物质的量浓度（溶液体积按 100 mL 计算）
24、 。31.以石墨为电极，电解 1 L 硫酸铜和氯化钠的混合溶液。其中硫酸铜与氯化钠的物质的量之和为 0.2 mol，硫酸铜的物质的量分数为 x。（1）若 x = 0.5，当 Cu2+在阴极恰好完全析出时，产生的气体是什么？其物质的量为多少？所得溶液的pH 为多少？（电解前后溶液的体积不变，且不考虑产生气体的溶解）（2）电解一段时间后，阴极和阳极产生的气体的物质的量恰好相等，均为 0.12 mol，试求此时 x 的值。932.以石墨为电极，在某温度下电解一定量密度为 1.15 g/cm3 的 NaCl 溶液，设 NaCl 恰好完全反应，且无其他化学反应发生，得到的溶液中氧元素的质量分数为 80%
25、。求：（1）电解后溶液中溶质与容积的物质的量之比为多少？（2）电解前原 NaCl 溶液的物质的量浓度是多少？参考答案1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11D A D B A C C A AC C AD12 13 14 15 16 17 18 19 20 21D B C C A A D D BC A22. 23.（1）Pt NaCl （2）Pt CuSO4 （3）CuSO 4 Zn CuSO4 （4）NaCl Na2SO4（5）Pt Na2SO4 2H2O = 2H2+ O 2 （6）CuCl 224.O2 + 2CO2 + 4e = 2CO 2CO + O2 = 2CO2325.（1）
26、CuO 通过消耗 H+使溶液的 pH 升高，使 Fe3+完全水解形成 Fe(OH)3 沉淀而除去（2）负 正 （3）A 极上有红色物质析出， B 极上有气泡产生，溶液蓝色变浅 2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + 4H+ + O2 （4）A 、B 、D 、E （5） Vm12026.（1）正极 （2）2CuSO 4 + 2H2O = 2Cu + O2+ 2H 2SO4 （3）1 : 1 （4）银 AgNO3（5）Y 极附近红褐色变深 氢氧化铁胶粒带正电荷电解电解电解1027.（1）H 2 FeCl2 （2） 否 （3）b Fe 2e = Fe2+（4）2Na 2O2 + 2H2O = 4N
27、aOH + O2 FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3+ 3NaCl28.（1）Cl 2 H2 Fe （2）H 2O （3）2NaCl + 2H 2O = 2NaOH + H2+ Cl 2（4）4Fe(OH) 2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)329.（1）221 g （2）6.50 mol/L （3）通入 36.5 g HCl 气体30.（1）氧化铜 （2）0.2 mol/L31.（1）Cl 2 和 O2 0.075 mol 1 （2）0.232.（1）1 : 10 （2）4.48 mol/L原电池 电解池及应用1可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以 NaCl 溶液
28、或 NaOH 溶液为点解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时，正极反应都为：O 22H 2O4e 4OH B以 NaOH 溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH 3eAl(OH) 3C以 NaOH 溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的 pH 保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极2右图中 X 为电源，Y 为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴 KMnO4 溶液，通电后Y 中央的紫红色色斑向 d 端扩散。下列判断正确的是（ ）A滤纸上 c 点附近会变红色BCu 电极质量减小，Pt 电极质量增大CZ 中溶液的 pH 先减小，后增大DZ 溶液中 SO42 向 Cu 电极定向移动3.如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和 NaCl 的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动） ，下列叙述正确的是 A.a 中铁钉附近呈现红色 B.b 中铁钉上发生还原反应C.a 中铜丝上发生氧化反应 D.b 中铝条附近有气泡产生电解
