专题九电化学原理

专题九 电化学原理

1.(2012·高考福建卷)将如图所示实验装置的K 闭合，下列判断正确的是( )

A ．Cu 电极上发生还原反应

B ．电子沿Zn →a →b →Cu 路径流动

C ．片刻后甲池中c (SO 2－4)增大

D ．片刻后可观察到滤纸b 点变红色

2.(2012·高考大纲全国卷)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池．①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少．据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )

A ．①③②④

B ．①③④②

C ．③④②①

D ．③①②④

3.(2012·高考安徽卷)某兴趣小组设计如下微型实验装置．实验时，先断开K 2，闭合K 1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K 1，闭合K 2，发现电流表A 指针偏转．下列有关描述正确的是( )

A ．断开K 2，闭合K 1时，总反应的离子方程式为：2H ＋＋2Cl －====通电

Cl 2↑＋H 2↑

B ．断开K 2，闭合K 1时，石墨电极附近溶液变红

C ．断开K 1，闭合K 2时，铜电极上的电极反应式为：Cl 2＋2e －====2Cl －

D ．断开K 1，闭合K 2时，石墨电极作正极

4.(2012·高考四川卷)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：

CH 3CH 2OH －4e －＋H 2O ====CH 3COOH ＋4H ＋.下列有关说法正确的是( )

A ．检测时，电解质溶液中的H ＋向负极移动

B ．若有0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L 氧气

C ．电池反应的化学方程式为：CH 3CH 2OH ＋O 2====CH 3COOH ＋H 2O

D ．正极上发生的反应为：O 2＋4e －＋2H 2O ====4OH －

5.(2012·高考浙江卷)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下：

下列说法不正确的是( )

A ．在阴极室，发生的电极反应为：

2H 2O ＋2e －====2OH －＋H 2↑

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 2－4＋2H ＋Cr 2O 2－7＋H 2O 向右移动

C ．该制备过程总反应的化学方程式为：4K 2CrO 4＋4H 2O 通电

==== Ｆ2K 2Cr 2O 7＋4KOH ＋2H 2↑＋O 2↑

D ．测定阳极液中K 和Cr 的含量，若K 与Cr 的物质的量之比(n K /n Cr )为d ，则此时铬酸

钾的转化率为1－d 2

6.(2012·高考山东卷)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )

A ．图a 中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B ．图b 中，开关由M 改置于N 时，Cu Zn 合金的腐蚀速率减小

C ．图c 中，接通开关时Zn 腐蚀速率增大，Zn 上放出气体的速率也增大

D ．图d 中，Zn MnO 2干电池自放电腐蚀主要是由MnO 2的氧化作用引起的

7.(2012·高考课标全国卷)铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物．

(1)要确定铁的某氯化物FeCl x 的化学式，可用离子交换和滴定的方法．实验中称取0.54 g

的FeCl x 样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH －的阴离子交换柱，使

Cl －和OH －发生交换．交换完成后，流出溶液的OH －用0.40 mol ·L －1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL.计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl x 中x 值：

________________________________________________________________________(列出计算过程)；

(2)现有一含有FeCl 2和FeCl 3的混合物样品，采用上述方法测得n (Fe)∶n (Cl)＝1∶2.1，则该样品中FeCl 3的物质的量分数为______．在实验室中，FeCl 2可用铁粉和______反应制备，FeCl 3可用铁粉和______反应制备；

(3)FeCl 3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为

________________________________________________________________________；

(4)高铁酸钾(K 2FeO 4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料．FeCl 3与KClO 在强碱性条件下反应可制取K 2FeO 4，其反应的离子方程式为

________________________________________________________________________，

与MnO 2－Zn 电池类似，K 2FeO 4－Zn 也可以组成碱性电池，K 2FeO 4在电池中作为正极

材料，其电极反应式为

________________________________________________________________________，

该电池总反应的离子方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________. 8.(2012·高考山东卷)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS 2)冶炼铜的主要流程如下：

(1)气体A 中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收．

a ．浓H 2SO 4

b ．稀HNO 3

c ．NaOH 溶液

d ．氨水

(2)用稀H 2SO 4浸泡熔渣B ，取少量所得溶液，滴加KSCN 溶液后呈红色，说明溶液中存

在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe 2＋的方法是________________________(注明

试剂、现象)．

(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

(4)以CuSO 4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al 、Zn 、Ag 、Pt 、Au 等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________．

a ．电能全部转化为化学能

b ．粗铜接电源正极，发生氧化反应

c ．溶液中Cu 2＋向阳极移动

d ．利用阳极泥可回收Ag 、Pt 、Au 等金属

(5)利用反应2Cu ＋O 2＋2H 2SO 4====2CuSO 4＋2H 2O 可制备CuSO 4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为______________________．

9.(2012·高考重庆卷)尿素[CO(NH 2)2]是首个由无机物人工合成的有机物．

(1)工业上尿素由CO 2和NH 3在一定条件下合成，其反应方程式为

______________________．

(2)当氨碳比n （NH 3）n （CO 2）

＝4时，CO 2的转化率随时间的变化关系如图所示．

①A 点的逆反应速率v 逆(CO 2)________B 点的正反应速率v 正(CO 2)(填“大于”、“小于”或“等于”)．

②NH 3的平衡转化率为________．

(3)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)．

专题九 电化学原理

1.【解析】选A.该题装置为铜锌原电池电解硫酸钠溶液，其中Cu 极为正极，该电极上发生还原反应，A 项正确；电子流向应为Zn →a ，b →Cu ，但电子没有通过Na 2SO 4溶液，B

项错误；因有盐桥存在，SO 2－4不会移到甲池中，甲池中c (SO 2－4)不变，C 项错误；b 点为电解

池阳极，Na 2SO 4溶液中OH －在该极上放电生成O 2同时产生H ＋而显酸性，该点不变红，D 项

错误．

2.【解析】选B.本题关键点在于理清原电池的正负极材料与金属性强弱的关系，首先要能正确判断电极．金属性：负极＞正极．

因为①与②相连，电流由②流向①，说明电子由①流向②；根据电子由负极流向正极，所以金属性①＞②.①③相连时，③为正极，则金属性①>③.②与④相连，②冒气泡，根据冒

气泡的一极为正极，发生反应2H ＋＋2e －====H 2↑，所以②为正极，则金属性④＞②.③与④相

连，③的质量减小，根据质量减小的为负极，所以金属性③＞④，由以上得出金属性①＞③＞④＞②，故选B.

3.【解析】选D.A 项，断开K 2，闭合K 1，为电解池，电解饱和食盐水总反应式为：2H 2O ＋2Cl －====电解 H 2↑＋Cl 2↑＋2OH －

.

B 项，断开K 2，闭合K 1，为电解池，根据题意：两极均有气泡产生，则铜为阴极，不

能为阳极，若铜作阳极，则发生：Cu －2e －====Cu 2＋，产生不了气体，故铜为阴极，电极反应

为：2H ＋＋2e －====H 2↑，剩余OH －，故铜极附近变红．石墨电极为阴极：2Cl －－2e －====Cl 2↑. C 项，断开K 1，闭合K 2形成原电池，电极反应为：

正极：Cl 2＋2e －====2Cl －

负极：H 2－2e －＋2OH －====2H 2O

因为电解时，铜极产生H 2，故铜为负极，石墨为正极，则D 对．

4.【解析】选C.A.检测仪利用的是原电池原理，故H ＋应向正极移动，A 项错误．

B ．正极反应为O 2＋4e －＋4H ＋

====2H 2O 可知转移0.4 mol 电子，消耗0.1 mol O 2即为2.24 L ，B 项错误．

C ．正负极两电极反应相加，得出总反应，正确．

D ．由于是酸性环境，故正极不可能生成OH －.

5.【解析】选D.A 项：阴极发生还原反应2H 2O ＋2e －====2OH －＋H 2↑.

B 项：阳极发生氧化反应．由题意可知，由4OH －－4e －====2H 2O ＋O 2↑，产生大量H ＋，

使c (H ＋)增大，增大反应物的浓度，平衡右移．

C 项：电极总反应为：4K 2CrO 4＋4H 2O ====通电2K 2Cr 2O 7＋4KOH ＋2H 2↑＋O 2↑.

D 项：转化率为2－d .

6.【解析】选B.图a 中，铁棒底端氧气较少，腐蚀程度较轻，A 项错误；图b 中开关置于N 时，合金作电池的正极，被保护，腐蚀的较慢，B 项正确；图c 中，Pt 作正极，氢气应从Pt 极上放出，C 项错误．Zn —MnO 2中自放电腐蚀主要是Zn 发生氧化反应而自放电．

7.【解析】(1)n (Cl －)＝n (OH －)

＝0.40 mol/L ×0.0250 L ＝0.010 mol

m (Fe)＝m (FeCl x )－m (Cl)

＝0.54 g －0.010 mol ×35.5 g/mol ＝0.19 g

n (Fe)＝m （Fe ）M （Fe ）＝0.19 g 56 g/mol ＝0.0034 mol n (Fe)∶n (Cl)＝0.0034∶0.010＝1∶3

x ＝3.

(2)设n (FeCl 2)＝x mol ，n (FeCl 3)＝y mol

n （Fe ）n （Cl ）＝x ＋y 2x ＋3y ＝12.1

x ＝9y

FeCl 3的物质的量分数为：y x ＋y

＝0.1 实验中制取FeCl 2：Fe ＋2HCl ====FeCl 2＋H 2↑

制备FeCl 3用Fe 与Cl 2反应：2Fe ＋3Cl 2====点燃

2FeCl 3.

(3)Fe 3＋具有氧化性，I －具有还原性，Fe 3＋与I －发生氧化还原反应：2Fe 3＋＋2I －====2Fe 2＋＋I 2.

(4)K 2FeO 4中Fe 元素化合价为＋6价，FeCl 3中Fe 为＋3价，故需要氧化剂，而ClO －具

有强氧化性可作氧化剂，在强碱性条件下，Fe 3＋以Fe(OH)3沉淀形式存在，2Fe(OH)3＋3ClO

－＋4OH －====2FeO 2－4＋3Cl －＋5H 2O.

K 2FeO 4－Zn 碱性电池中，K 2FeO 4作正极，发生还原反应，Fe 由＋6价被还原为＋3价，Fe 3＋与OH －反应生成Fe(OH)3.

Zn 作负极，被氧化，Zn －2e －＋2OH －====Zn(OH)2.

该电极反应为：

正极：2FeO 2－4＋6e －＋8H 2O =

===2Fe(OH)3＋10OH － 负极：3Zn －6e －＋6OH －====3Zn(OH)2

总反应：2FeO 2－4＋8H 2O ＋3Zn =

===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH －. 【答案】(1)n (Cl)＝0.0250 L ×0.40 mol·L －1＝0.010 mol

m (Fe)＝m (FeCl x )－m (Cl)＝0.54 g －0.010 mol ×35.5 g·mol －1＝0.19 g

n (Fe)＝0.19 g/56 g·mol －

1＝0.0034 mol

n (Fe)∶n (Cl)＝0.0034∶0.010≈1∶3，x ＝3

(2)0.10 盐酸 氯气

(3)2Fe 3＋＋2I －====2Fe 2＋＋I 2(或2Fe 3＋＋3I －====2Fe 2＋＋I －3)

(4)2Fe(OH)3＋3ClO －＋4OH －====2FeO 2－4＋5H 2O ＋3Cl －

FeO 2－4＋3e －＋4H 2O =

===Fe(OH)3＋5OH － 2FeO 2－4＋8H 2O ＋3Zn =

===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH － 8.【解析】(1)气体A 的成分有二氧化硫为酸性气体，应用碱液吸收．(2)KSCN 溶液显红

色，可检验Fe 3＋的存在；Fe 2＋与Fe 3＋共存且具有还原性，Fe 2＋能使酸性高锰酸钾溶液褪色．(3)

由流程图中的转化条件可知，发生的反应为氧化亚铜与铝发生铝热反应，生成铜单质．(4)各种形式的能转化时，转化效率不可能完全，a 错；粗铜精炼时，需要先溶解粗铜，故粗铜应

连电源正极作阳极，发生氧化反应，b 对；阳离子Cu 2＋应移向阴极，c 错；不如铜活泼的金

属会沉积在阳极附近形成阳极泥，d 对．(5)正极上发生还原反应，分析所给方程式即可写出反应式．

【答案】(1)c 、d (2)Fe 3＋ 取少量溶液，滴加酸性KMnO 4溶液，KMnO 4溶液褪色 (3)3Cu 2O ＋2Al ====高温Al 2O 3＋6Cu (4)b 、d

(5)4H ＋＋O 2＋4e －====2H 2O

9.【解析】(1)合成尿素根据原子守恒，还生成H 2O ，即2NH 3＋CO 2一定条件CO(NH 2)2＋H 2O.

(2)①A 点未达到平衡，此过程中正反应速率减小，逆反应速率增大，B 点达到平衡正逆反应速率相等，对CO 2来说逆反应速率达到最大，故为小于．

②根据2NH 3＋CO 2

一定条件 CO(NH 2)2＋H 2O 可设起始CO 2为x mol ，则NH 3为4x mol ， 2NH 3＋CO 2一定条件 CO(NH 2)2＋H 2O

4x x 0 0

x ×60%

则转化的NH 3为2x ×60%，所以转化率＝2x ×60%4x

＝30%. (3)①生成氢气的极为阴极，则B 为负极．②阳极室中Cl －失电子产生Cl 2.③阴极减少的H ＋，可通过质子交换膜补充，而使pH 不变．气体物质的量为13.44 L/22.4 L·mol －1＝0.6 mol ，由电子守恒及原子守恒CO(NH 2)2～3Cl 2～N 2～CO 2～3H 2，则CO(NH 2)2的物质的量为0.6

mol/5＝0.12 mol ，质量为0.12 mol ×60 g·mol －1＝7.2 g.

【答案】(1)2NH 3＋CO 2一定条件 CO(NH 2)2＋H 2O

(2)①小于 ②30%

(3)①B ②2Cl －－2e －====Cl 2↑ CO(NH 2)2＋3Cl 2＋H 2O ====N 2＋CO 2＋6HCl ③不变

7.2