课时作业9 电化学基础
时间：45分钟 分值：100分
一、选择题(每小题5分，共60分)
1．(2013·江苏，1)燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是( )
A．甲醇 B．天然气
C．液化石油气
答案：D
解析：本题考查燃料燃烧后对环境的影响。甲醇、天然气、液化石油气燃烧后都能产生温室气体CO2，而H2燃烧生成的水对环境无污染。
2．(2014·天津南开一模)用电动公交车初步替代燃油公交车是天津市节能减排、控制雾霾的重要举措之一。Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是( )
A．电池反应的化学方程式为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe
B．负极的电极反应式为：Al－3e－===Al3＋
C．Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价是＋1
D．电池充电时，阴极反应为：Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS 答案：A
解析：由正极电极反应式知Li＋参与反应，而Li＋不是电极材料，那么Li＋一定在负极产生，才能维持平衡，所以负极电极反应式为：Li－e－===Li＋，正负极相加得总反应方程式2Li＋FeS===Li2S＋Fe，所以A对，B错，C项中Li是单质，化合价为0价，故C项错误；D．氢气
D项中充电时，阴极上应得电子，发生还原反应，故D项错误。
3．用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解质溶液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的( )
A．CuSO4
C．CuO
答案：C
通电
解析：依据2CuSO4＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋2H2SO4，欲使电解质溶液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的CuO。
4．①②③④四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
C．③④②①
答案：B B．①③④② D．③①②④ B．H2O D．CuSO4·5H2O
解析：本题考查原电池原理的应用。①②相连，电流从②流出，则②为正极，金属活动性：①＞②；①③相连，③为正极，金属活动性：①＞③；②④相连，②上有气泡逸出，则②上为H＋放电，②为正极，金属活性：④＞②；③④相连，③的质量减少，则③为负极，金属活动性：③＞④。故金属活动性：①＞③＞④＞②，B项正确。
5．将如图所示的实验装置的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(SO24)增大
D．片刻后可观察到滤液b点变红色
答案：A
解析：本题综合考查了电极反应、电子流向以及溶液中离子移动的方向等知识。将装置中K闭合，该装置构成原电池，用该原电池来电解饱和硫酸钠溶液，铜是原电池的正极，发生还原反应，A项正确；在硫酸钠溶液中导电的是离子而不是电子，B项错误；该装置工作过
－－程中，甲乙两烧杯中的SO2的浓度都不改变，只是盐桥中的Cl和K4
＋分别向甲乙两烧杯中移动，故C错误；b为阳极，溶液中的OH－失去电子，c(OH－)减小，c(H＋)增大，b处滤纸不可能变红色，故D错误。
6．(2014·北京，8)下列电池工作时，O2在正极放电的是( )
解析：本题考查常见化学电源的电极反应判断。锌锰电池正极为二氧化锰放电，A项错误；氢燃料电池，氢气在负极反应，氧气在正极放电，B项正确；铅蓄电池负极为Pb，正极为PbO2放电，C项错误；D、镍镉电池负极为Ni
，正极为氧化铬放电，D项错误。
7．(2014·天津，6)已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－放电
xCoO2充电C＋LiCoO2
放电
锂硫电池的总反应为：2Li＋S
充电Li2S
有关上述两种电池说法正确的是( )
A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移
B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应
C．理论上两种电池的比能量相同
D．如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
答案：B
解析：本题考查电化学有关知识。电池放电时作为原电池，阳离子向正极迁移，A项错误；锂硫电池在充电时，锂电极上生成金属锂，发生还原反应，B项正确；电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，Li元素在两个电池的反应中均转化为
＋1价，由于单质Li和Li1－xCoO2的质量不同，所以二者的比能量不同， C项错误；由图示电极上反应的物质可看出，锂硫电池在放电，而锂离子电池在充电，故D项错误。
8．(2014·江苏，11)下列有关说法正确的是( )
A．若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀
B．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的△H＞0
－C．加热0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液，CO23的水解程度和溶液的pH
均增大
D．对于乙酸与乙醇的酯化反应(△H＜0)，加入少量浓硫酸并加热，该反应的反应速率和平衡常数均增大
答案：C
解析：本题主要考查了金属的腐蚀、反应的方向判断、外界条件对水解反应的影响、外界条件对反应速率的影响、化学平衡常数的影响因素。
A．若在海轮外壳上附着一些铜，由于铁比铜活泼因此海轮作原电池的负极，因此加快海轮外壳的腐蚀，A选项错误；
B．由于该反应是一个墒减的反应，要使判据ΔH－TΔS
－2－C．CO2的水解离子方程式为：CO33＋H2O－HCO－＋OH，3
由于水解是吸热的，因此加热使平衡右移，水解程度和pH均增大，C项正确；
D．酯化反应是放热的，加入少量浓硫酸并加热，反应速率增大，但是平衡左移，化学平衡常数减小，D选项错误。
9．(2014·广东，11)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ
为Al，其它电极均为Cu，则(
)
A. 电流方向：电极Ⅳ→ →电极Ⅰ
B. 电极Ⅰ发生还原反应
C. 电极Ⅱ逐渐溶解
D. 电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu
答案：A
解析：本题考查原电池和电解池电极的判断以及电极反应。由图可看出，带有盐桥的为原电池，最后一个为电解池，故Ⅰ为原电池的负极，Ⅱ为原电池的正极，Ⅲ为电解池的阳极，Ⅳ为电解池的阴极，A项正确；电极I为负极发生氧化反应，B项错误；电极Ⅱ为正极，电极材料不发生反应，故不可能溶解，C项错误；电极Ⅲ为电解池的阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，D项错误。
10．铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
研读下图，下列判断不正确的是( )
A．K闭合时，d电极反应式：
－PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO24
B．当电路中转移0.2 mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2 mol
－C．K闭合时，Ⅱ中SO24向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极 答案：C
解析：由图可知，Ⅰ为原电池，a为正极，b为负极，Ⅱ为电解池，c为阴极，d为阳极。K闭合后，d电极上发生氧化反应，A对；当电路中通过0.2 mol电子时，有0.1 mol的Pb参加反应，由题中化学方程式可知消耗H2SO4的量为0.2 mol，B对；在电解池中，阴离子向阳极(d极)移动，C错；K闭合一段时间后，阳极生成PbO2，阴极上是Pb，所以Ⅱ可单独作为原电池，D对。
11．(2013·浙江，11)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－＋5I＋3H2O 3
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，右侧溶液中含有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
答案：D
解析：本题考查电解基本原理，包括电极反应式的书写，电解总反应的判断等。根据题干信息可知，图中左侧为阳极，右侧为阴极。A项，图中右侧为阴极，发生还原反应，有H2生成，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，正确；B项，电解过程中阳极生成的I2会被溶液中的OH－消耗而生成IO－该阴离子可通过阴离子交换膜而进入3，
右侧溶液，正确；C项，电解最终生成物为H2和KIO3，正确；D项，若用阳离子交换膜，则右侧生成的OH－就不能进入左侧溶液中，也就阻止了I2与OH－的反应，所以总反应不同，错误。
12．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( )
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
答案：C
解析：电镀时Zn为阳极，Fe为阴极，KCl、ZnCl2的混合溶液为电解质溶液，若未通电，不存在自发进行的氧化还原反应，故不能构成原电池，故A错；电镀时，导线中每通过2 mol电子，就会析出1 mol锌，通过的电量与析出的锌量的关系确定，故B错；电镀时保持电流恒定，则反应的速率就不会改变，故升高温度对反应的速率无影响，故C正确；镀锌层破损后，锌与铁可构成原电池的两个电极，铁做正极受到保护，故D错。
二、非选择题(共40分)
13．(16分)(2014·山东，30)离子液体是一种室温熔融盐，为非水
－体系。由有机阳离子、Al2Cl－
7和AlCl4组成的离子液体作电解液时，
可在钢制品上电镀铝。
(1)钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。
(2)为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6mol电子时，所得还原产物的物质的量为________mol。
(3)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。 a．KCl b．KClO3 c．MnO2 d．Mg
取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是____________________(用离子方程式说明)。
－－答案：(1)负 4Al2Cl－
7＋3e===Al＋7AlCl4 H2
(2)3 (3)bd 不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(或只写Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋)
解析：本题考查电镀、Al与NaOH溶液的反应、铝热反应、Fe3＋的检验等。
(1)电镀时，镀件应为阴极，连接电源的负极。阴极析出Al形成
－镀层，由于没有其他离子产生，故电极反应为：4Al2Cl－＋3e===Al7
＋3＋＋7AlCl－。电解AlCl溶液，H放电能力比Al强，故阴极产物是43
H2。
(2)2NaOH＋2Al＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，由方程式可知，转移6 mol电子，得3 mol H2。
(3)镁条是该反应的引燃剂、KClO3是助燃剂。
铝热反应产生单质Fe，溶于稀H2SO4，若溶液中有Fe3＋产生，也会被Fe还原：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
14．(9分)(2014·海南，16)锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋ 通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：
(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。(填字母)
(2)电池正极反应式为______________________________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)原因是__________________________________________。
(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温条件下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_________________________________，
K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为________。
答案：(1)b a
(2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
(3)否 电极Li是活泼金属，能与水反应
(4)3MnO2＋KClO3＋6KOH===3K2MnO4＋KCl＋3H2O
解析：(1)外电路的电流方向是由正极b流向负极a。(2)在电池正极b上发生的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2；(3)由于负极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。(4)根据题意结合原子守恒、电子守恒可得方程式：3MnO2＋KClO3＋6KOH===3K2MnO4＋KCl＋3H2O；K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2，根据化合价升降总数等于电子转移的数目可知：每转移2 mol的电子，产生1 mol的MnO2、2 mol KMnO4。所以生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为。
15．(15分)(2014·北京，28)用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH＝1的0.1 mol/L FeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压值)：
(2)Ⅰ中，Fe3＋产生的原因可能是Cl－在阳极放电，生成的Cl2将Fe2＋
氧化。写出有关反应：________________。
(3)由Ⅱ推测，Fe3＋产生的原因还可能是Fe2＋在阳极放电，原因是Fe2＋具有________性。
(4)Ⅱ中虽未检测出Cl2，但Cl－在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH＝1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：
①②Ⅳ中检测Cl2的实验方法：________。
③与Ⅱ对比，得出的结论(写出两点)：________。
答案：(1)溶液变红
(2)2Cl－－2e－===Cl2 ↑
Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－
(3)还原
(4)①0.2 ②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝
③通过控制电压，证实了产生Fe3＋的两种原因都成立
通过控制电压，验证了Fe2＋先于Cl－放电
解析：本题考查了电解原理、Cl2、Fe3＋的检验等。
(1)Fe3＋与KSCN反应生成红色的硫氰合铁络离子；
(2)Cl－在阳极上失电子生成Cl2，Cl2具有氧化性，能够将Fe2＋氧化为Fe3＋：Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－；
(3)Fe2＋具有还原性，可以在阳极上放电发生氧化反应生成Fe3＋；
(4)①因为是做对比试验，故NaCl浓度应该与FeCl2溶液中c(Cl－)相同，即为0.2 mol/L；②检验氯气一般用淀粉－KI试纸，Ⅳ中阳极无明显现象说明Cl2逸出量较少，大部分溶解在溶液中，可取阳极附近溶液直接滴在淀粉－KI试纸上检验；③根据对比实验，控制电压在b～a之间，电压较大时Cl2生成，电压较小时无Cl2生成，则产生Fe3＋的两种原因都成立；一定有Fe3＋生成，说明Fe2＋先于Cl－放电。