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C2H5COOH

B．电解的阳极反应式为：C21H41COOH＋X－2e＋2H2O―→C23H46＋2CO3＋6H C．电解过程中，每转移a mol电子，则生成0.5a mol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＋2CO3＋4H2O；C项根据电解总反应可知每生成1 mol雌性信息素转移2 mol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：AC

2．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：C

3．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。

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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

B．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＋H2O

D．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：B

4． 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＋Li

放电充电

LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li导电

＋

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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：CD

5．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 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＋C6

放电充电

锂离子电

CoO2＋LiC6，下列说法正确的是( )

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A．充电时，电池的负极反应为LiC6－e===Li＋C6 B．放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋e===LiCoO2 C．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

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＋

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＋C6＋e===LiC6；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：B

7．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1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e

②负极上CH4失去电子，电极反应式：CH4＋10OH－8e===CO3＋7H2O ③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．①② B．①③ C．①④ D．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===CO3＋7H2O，1 mol CH4参加反应有8 mol e

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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===

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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：A

8．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_____________________________________。 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)MnO4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

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===2H2O

KOH

9．(1)今有2H2＋O2=====2H2O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===CO3＋7H2O 正极：2O2＋4H2O＋8e===8OH

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