2022高三化学一轮复习：电化学原理及其应用

电化学原理及其应用1．家蝇的雌性信息素可用芥酸(来自菜籽油)与羧酸X在浓NaOH溶液中进行阳极氧化得到。电解总反应式为：则下列说法正确的是(　　)A．X为C2H5COOHB．电解的阳极反应式为：C21H41COOH＋X－2e－＋2H2O―→C23H46＋2CO＋6H＋C．电解过程中，每转移amol电子，则生成0.5amol雌性信息素D．阴极的还原产物为H2和OH－解析：A项根据原子守恒可判断X为C2H5COOH；B项由于电解质溶液为浓NaOH，因此阳极反应式应为C21H41COOH＋X－2e－＋60H－―→C23H46＋2CO＋4H2O；C项根据电解总反应可知每生成1mol雌性信息素转移2mol电子，则C项正确；D项阴极的还原产物为H2，OH－并非氧化还原产物．答案：AC2．下列关于铜电极的叙述正确的是(　　)A．铜锌原电池中铜是负极B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极C．在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极D．电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极解析：铜锌原电池中锌活泼，锌做负极；电解精炼铜时，粗铜中的铜失去电子，做阳极；电镀铜时，应选用铜片做阳极，镀件做阴极，含有铜离子的溶液做电镀液。电解稀硫酸时，铜做阳极，失电子的是铜而不是溶液中的OH－，因而得不到氧气。答案：C3．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一特点，科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列有关说法不正确的是(　　)A．工业上制备普通水泥的主要原料是黏土和石灰石5/5\nB．测量原理装置图中，Ag2O/Ag极发生氧化反应C．负极的电极反应式为：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2OD．在水泥固化过程中，由于自由水分子的减少，溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化解析：A项工业上制备普通水泥的主要原料正确；B项测量原理装置图中，Ag2O/Ag极发生还原反应；C项负极材料Cu失电子，该电极反应式正确；D项在溶液中通过离子移动来传递电荷，因此各离子浓度的变化导致电动势变化。答案：B4．LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是(　　)A．可加入硫酸以提高电解质的导电性B．放电时电池内部Li＋向负极移动C．充电过程中，电池正极材料的质量减少D．放电时电池正极反应为：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4解析：加入的硫酸会和金属锂反应，A项错误；放电时，发生原电池反应，Li＋(在负极生成，带正电荷)在电池内部向正极移动，B项错误；放电时，负极：Li－e－===Li＋，正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4；充电时，阳极：LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋，阴极：Li＋＋e－===Li，C、D两项正确。答案：CD5．天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁锂离子电池移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2＋C6CoO2＋LiC6，下列说法正确的是(　　)A．充电时，电池的负极反应为LiC6－e－===Li＋＋C6B．放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质D．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低解析：A项充电时，发生电解池反应，电池负极即为电解池阴极，发生还原反应：Li＋＋C6＋e－===LiC65/5\n；B项放电时，发生原电池反应，电池正极发生还原反应；C项含活泼氢的有机物作电解质易得电子；D项锂相对原子质量小、密度最小，所以锂离子电池的比能量高，故正确选项为B项。答案：B7．有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是(　　)①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole－②负极上CH4失去电子，电极反应式：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O③负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－④电池放电后，溶液pH不断升高A．①②B．①③C．①④D．③④解析：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应则是原电池的负极，反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中的燃烧反应，即CH4→CO2，严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O，1molCH4参加反应有8mole－发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。虽然正极产生OH－，负极消耗OH－，但从总反应CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故①②正确，③④错误。答案：A8．如图装置中，A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹，a、b为电源两极。在A、B中充满KOH溶液后使其倒立于盛有KOH溶液的水槽中。切断K1，闭合K2、K3，通直流电，电解一段时间后A、B中均有气体产生，如图所示。(1)电源的a极为________(填“正极”或“负极”)。(2)在湿的Na2SO4滤纸条中心滴KMnO4溶液，现象是________________________________________________________________________。(3)写出A中电极反应式：_________________________________________________。(4)若电解一段时间后A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3，闭合K1，电流表的指针发生偏转，此时B极的电极反应式为_____________________________________。5/5\n解析：(1)由图示得电解时B中产生气体的体积是A中的2倍，而电解KOH溶液的本质是电解水，故A中生成的是氧气，A为阳极，B为阴极；a为负极、b为正极；C作阴极、D作阳极。(2)MnO向阳极移动，故紫色移向D铂夹。(3)A中是OH－放电。(4)中构成了氢氧燃料电池，KOH溶液作电解质溶液，B作负极，H2失去电子后与OH－结合生成水。答案：(1)负极　(2)紫色向D铂夹靠近　(3)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　(4)H2－2e－＋2OH－===2H2O9．(1)今有2H2＋O22H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是________，正极通的应是________，电极反应式为________________、________________。(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式为____________________、____________________。(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如把H2改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反应式为：____________________、____________________。解析：根据电池反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，因此H2应在负极上反应，O2应在正极上反应。又因为是碱性溶液，此时应考虑不可能有H＋参加或生成，故负极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加或生成，故负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。由于前者在碱性条件下反应KOH量不变，但工作时H2O增多故溶液变稀碱性减弱，pH将变小。而后者为酸溶液，H2SO4的量不变，水增多，溶液酸性减弱，故pH将变大。如把H2改为甲烷，用KOH作导电物质，根据反应CH4＋2O2===CO2＋2H2O，则负极为发生氧化反应的CH4，正极为发生还原反应的O2，由于有KOH存在，此时不会有CO2放出。答案：(1)H2　O2　负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)负极：2H2－4e－===4H＋正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O　(1)变小，(2)变大(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－5/5\n5/5