届高考化学二轮复习题型特训精编30题电化学基础答案+解析Word格式.docx
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放电时阳离子向正极移动,即Na+向正极移动,故A正确;
放电时,负极电极反应式为NamCn-me-===mNa++Cn,故B正确;
充电时,Na+在阴极上得电子,发生还原反应,电极质量会增大,故C错误;
充电时,阳极上发生失电子的氧化反应:
NaCoO2-me-===Na1-mCoO2+mNa+,故D正确。
3.直接氨硼烷(NH3·
BH3)电池可在常温下工作,装置如图所示。
未加入氨硼烷之前,两极室质量相等,电池反应为NH3·
BH3+3H2O2===NH4BO2+4H2O。
已知两极室中电解质足量,下列说法正确的是( )
A.正极的电极反应式为2H++2e-===H2↑
B.电池工作时,H+通过质子交换膜向负极移动
C.电池工作时,正、负极分别放出H2和NH3
D.工作一段时间后,若左右两极室质量差为1.9g,则电路中转移0.6mol电子
选D。
根据电池反应可知,正、负极的电极反应式分别为3H2O2+6H++6e-===6H2O、NH3·
BH3+2H2O-6e-===NH4BO2+6H+,两极均没有气体生成,A、C错误。
原电池工作时,阳离子移向正极,B错误。
假定有6mol电子转移,则左极室质量增加31g-6g=25g,右极室质量增加6g,两极室质量之差为19g,故左右两极室质量差为1.9g时,电路中转移0.6mol电子,D正确。
4.一种双室微生物燃料电池,以苯酚(C6H6O)为燃料,同时消除酸性废水中的硝酸盐。
A.a为正极
B.左池电极反应式为C6H6O+11H2O-28e-
6CO2↑+28H+
C.若右池产生0.672L气体(标况下),则转移电子0.15mol
D.左池消耗的苯酚与右池消耗的N
的物质的量之比为28∶5
B 解析根据装置示意图分析可知,a为负极,故A项错误;
左池电极为负极,电极反应式为C6H6O+11H2O-28e-
6CO2↑+28H+,故B项正确;
右池产生的气体为氮气,n(N2)=
=0.03mol,由正极的电极反应式可知转移电子的物质的量为0.3mol,故C项错误;
根据电子守恒,结合电极反应式可知左池消耗的苯酚与右池消耗的N
的物质的量之比应为5∶28,故D项错误。
5.H2S是一种剧毒气体,对H2S废气资源化利用的途径之一是回收能量并得到单质硫,反应原理为2H2S(g)+O2(g)===S2(s)+2H2O(l) ΔH=-632kJ·
mol-1。
如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。
A.电池工作时,电流从电极a经过负载流向电极b
B.电极a上发生的电极反应式为2H2S-4e-===S2+4H+
C.当反应生成64gS2时,电池内部释放632kJ热量
D.当电路中通过4mol电子时,有4molH+经质子膜进入负极区
选B。
H2S发生氧化反应,电极a是负极,电子从电极a经过负载流向电极b,电流方向与电子流向相反,A错误;
电极a上H2S发生氧化反应生成S2,电极反应式为2H2S-4e-===S2+4H+,B正确;
燃料电池中化学能主要转化为电能,C错误;
当电路中通过4mol电子时,有4molH+经质子膜进入正极区,D错误。
6.已知:
锂硫电池的总反应为2Li+xS===Li2Sx。
以锂硫电池为电源,通过电解含(NH4)2SO4的废水制备硫酸和化肥的示意图如图(不考虑其他杂质离子的反应)。
A.b为电源的正极
B.每消耗32g硫,理论上导线中一定通过2mole-
C.SO
通过阴膜由原料室移向M室
D.N室的电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+
结合题意及题图知,M室得到硫酸,则M室中氢氧根离子放电,M室发生反应:
2H2O-4e-===O2↑+4H+,故a为电源的正极,b为电源的负极,A项错误;
根据锂硫电池的总反应知,正极反应式为xS+2e-===S
,则每消耗32g(1mol)硫,理论上导线中通过
mol电子,因Li2Sx中x值不确定,故不一定转移2mol电子,B项错误;
SO
通过阴膜由原料室移向M室,C项正确;
N室中氢离子放电,电极反应式为2H++2e-===H2↑,D项错误。
7.最近报道的一种处理垃圾渗透液并用其发电的示意图如下。
装置工作时,下列说法不正确的是( )
A.化学能转变为电能
B.盐桥中K+向X极移动
C.电子由X极沿导线流向Y极
D.Y极发生的反应式为2N
+10e-+12H+
N2↑+6H2O,周围溶液pH增大
B 解析处理垃圾渗透液的装置属于原电池装置,该过程是化学能转化为电能,故A正确;
处理垃圾渗透液的装置属于原电池装置,盐桥中的阴离子移向负极,即氯离子向X极移动,盐桥中K+向Y极移动,故B错误;
电子由负极流向正极,即电子由X极沿导线流向Y极,故C正确;
Y是正极,发生得电子的还原反应,电极反应式为2N
N2↑+6H2O,消耗氢离子,周围溶液pH增大,故D正确。
8.如图电解装置可将雾霾中的SO2、NO转化为(NH4)2SO4,下列说法正确的是( )
A.电极a发生反应:
SO2+2e-+2H2O===SO
+4H+
B.电解过程中阴极溶液的pH减小
C.物质X是H2SO4
D.当电路中通过1mol电子时,总共转化15.68LSO2和NO
A项,电极a发生氧化反应:
SO2-2e-+2H2O===SO
+4H+,错误;
B项,电极b为阴极,发生反应:
NO+5e-+6H+===NH
+H2O,c(H+)减小,pH增大,错误;
C项,根据总反应:
5SO2+2NO+8H2O
(NH4)2SO4+4H2SO4,产物中除有(NH4)2SO4外还有H2SO4,正确;
D项,总反应中转移电子数为10,则电路中通过1mol电子时,发生反应的SO2和NO共0.7mol,在标准状况下体积为22.4L·
mol-1×
0.7mol=15.68L,错误。
9.一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示,其中离子交换膜Ⅰ、Ⅱ分别是氯离子交换膜和钠离子交换膜中的一种,图中有机废水中的有机物可用C6H10O5表示。
下列有关说法正确的是( )
A.a电极为该电池的负极,离子交换膜Ⅰ是钠离子交换膜
B.a电极附近溶液的氯离子浓度增大,b电极附近溶液的pH减小
C.a电极的电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O
6CO2↑+24H+
D.中间室中Na+移向左室,Cl-移向右室
C 解析a电极为该电池的负极,负极反应生成氢离子,为维持溶液呈电中性,咸水中阴离子Cl-移向负极室左室,则离子交换膜Ⅰ是氯离子交换膜,故A错误;
电解质溶液中阴离子Cl-移向负极室左室,a电极附近溶液的氯离子浓度增大,b电极消耗氢离子,附近溶液的pH增大,故B错误;
a电极是负极,负极上有机物失电子发生氧化反应,有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳,电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O
6CO2↑+24H+,故C正确;
放电时,电解质溶液中阳离子Na+移向正极右室,阴离子Cl-移向负极室左室,故D错误。
10.我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展,利用如图装置可发生反应:
H2S+O2===H2O2+S,已知甲池中发生反应:
。
A.甲池中碳棒上发生的电极反应为AQ+2H+-2e-===H2AQ
B.乙池溶液中发生的反应为H2S+I
===3I-+S+2H+
C.该装置中电能转化为光能
D.H+从甲池移向乙池
根据题图可知,甲池中碳棒上AQ得电子,结合H+发生还原反应生成H2AQ,电极反应式为AQ+2H++2e-===H2AQ,A项错误;
乙池溶液中I
与H2S发生反应:
H2S+I
===3I-+S+2H+,B项正确;
该装置中利用N型半导体将光能转化为电能,C项错误;
原电池中阳离子向正极移动,甲池中碳棒是正极,所以H+从乙池移向甲池,D项错误。
11.如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能,并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜,下列说法中正确的是( )
A.乙装置中溶液颜色会变浅
B.铁电极应与Y相连接
C.M电极反应式:
H2NCONH2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+
D.当N电极消耗0.25mol气体时,铜电极质量减少16g
乙装置为电镀装置,电镀液的浓度不变,因此溶液颜色不变,A项错误;
电镀时,待镀金属作阴极,与电源负极相连,而N电极上O2转化为H2O,发生还原反应,N电极为正极,B项错误;
根据N电极反应式:
O2+4H++4e-===2H2O、铜电极反应式:
Cu-2e-===Cu2+,由各电极上转移电子数相等,可得关系式:
O2~2Cu,则N电极消耗0.25molO2时,铜电极质量减少0.25mol×
2×
64g·
mol-1=32g,D项错误。
M电极为负极,发生氧化反应:
H2NCONH2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+,C项正确。
12.某科研小组研究采用BMED膜堆(如图所示),模拟精制浓海水为原料直接制备酸碱。
BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。
已知:
在直流电源的作用下,双极膜内中间界面层发生水的解离,生成H+和OH-。
下列说法错误的是( )
A.电极a连接电源的正极
B.B为阳离子交换膜
C.电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生
D.Ⅱ口排出的是淡水
由题给装置图可知,电极a上OH-放电,所以电极a为阳极,连接电源的正极,A项正确;
由装置图可知,Ⅰ口排出的是混合酸,则H+不能通过B,故B为阴离子交换膜,B项错误;
电解质溶液采用Na2SO4溶液,电解过程中生成的气体为H2和O2,避免了有害气体的生成,C项正确;
B为阴离子交换膜,C为阳离子交换膜,浓海水中的阴、阳离子分别通过B膜和C膜,从而在Ⅱ口得到淡水,D项正确。
13.某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料),通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电,成功地实现了对磁性的可逆调控(如图)。
下列说法错误的是( )
A.放电时,负极的电极反应式为Li-e-
Li+
B.放电时,电子通过电解质从Li流向Fe2O3
C.充电时,Fe作阳极,电池逐渐摆脱磁铁吸引
D.充电时,阳极的电极反应式为2Fe+3Li2O-6e-
Fe2O3+6Li+
B 解析该电池在充、放电时的反应为6Li+Fe2O3
3Li2O+2Fe。
放电时Li为负极,失去电子,发生氧化反应,电极反应式为Li-e-
Li+,选项A正确;
放电时,电子通过外电路从负极Li流向正极Fe2O3,不能经过电解质,选项B错误;
充电时,Fe作阳极,失去电子发生氧化反应,被氧化变为Fe2O3,Fe2O3不能被磁铁吸引,故电池逐渐摆脱磁铁吸引,选项C正确;
充电时,阳极失去电子发生氧化反应,该电极反应式为2Fe-6e-+3Li2O
Fe2O3+6Li+,选项D正确。
14.图甲是利用一种微生物将废水中尿素[CO(NH2)2]的化学能直接转化为电能,并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置在图乙中的铁上镀铜。
下列说法中不正确的是( )
A.铜电极应与Y电极相连接
B.H+通过质子交换膜由左向右移动
C.当N电极消耗0.25mol气体时,则铁电极增重16g
D.M电极的电极反应式为CO(NH2)2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+
根据题图甲中N电极上O2转化为H2O可知,N电极上发生还原反应,则N电极为正极,M电极为负极,题图乙装置为铁上镀铜装置,铜电极为阳极,故其应与Y电极相连,A项正确;
H+通过质子交换膜向正极移动,B项正确;
N电极的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,铁电极的电极反应式为Cu2++2e-===Cu,根据各电极上转移电子数相同,可得关系式:
O2~2Cu,故当N电极消耗0.25molO2时,铁电极上析出0.5molCu,铁电极增重64g·
0.5mol=32g,C项错误;
M电极上尿素失电子,发生氧化反应,转化为N2、CO2,D项正确。
15.以氨作为燃料的燃料电池,具有能量效率高的特点,另外氨气含氢量高,易液化,方便运输和贮存,是很好的氢源载体。
NH3-O2燃料电池的结构如图所示,下列说法正确的是( )
A.a极为电池的正极
B.负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O
C.当生成1molN2时,电路中通过的电子的物质的量为3mol
D.外电路的电流方向为从a极流向b极
选项A,a极上NH3发生氧化反应生成N2和H2O,a极是原电池的负极,A错误;
选项B,负极发生氧化反应失电子,2molNH3变为1molN2失去6mol电子,所以电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O,B正确;
选项C,生成1molN2失去6mol电子,C错误;
选项D,外电路的电流方向是从正极到负极,即从b极流向a极,D错误。
16.厨房垃圾发酵液通过电渗析法处理,同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子,A-表示乳酸根离子)。
A.通电后,阳极附近pH增大
B.电子从负极经电解质溶液回到正极
C.通电后,A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室
D.当电路中通过2mol电子的电量时,会有1molO2生成
由题图可知,阳极上氢氧根离子放电,所以通电后,阳极附近pH减小,A项错误;
电子不进入电解质溶液,电解质溶液导电是通过带电离子的定向移动,B项错误;
电解池中,阴离子向阳极移动,故通电后,A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室,C项正确;
根据阳极的电极反应式:
2H2O-4e-===O2↑+4H+,当电路中通过2mol电子的电量时,会有0.5molO2生成,D项错误。
17.下图为某二次电池充电时的工作原理示意图,该过程可实现盐溶液的淡化。
A.充电时,a为电源正极
B.充电时,Cl-向Bi电极移动,Na+向NaTi2(PO4)3电极移动
C.放电时,正极的电极反应式为BiOCl+2H++3e-
Bi+Cl-+H2O
D.充电时,新增入电极中的离子:
n(Na+)∶n(Cl-)=1∶3
D 解析充电时Bi→BiOCl失电子,所以Bi电极为阳极,a为电源正极,故A正确;
充电时Bi电极为阳极,NaTi2(PO4)3电极为阴极,阴离子向阳极定向移动,阳离子向阴极定向移动,故B正确;
放电时作为原电池,正极得电子发生还原反应,电极反应为BiOCl+2H++3e-
Bi+Cl-+H2O,故C正确;
充电时,阳极的电极反应式为Bi+Cl-+H2O-3e-
BiOCl+2H+,阴极的电极反应式为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-
Na3Ti2(PO4)3,根据得失电子守恒可得n(Na+)∶n(Cl-)=3∶1,故D错误。
18.以铅蓄电池为电源,将CO2转化为乙烯的装置如图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。
A.b为铅蓄电池的正极
B.电解过程中,阳极区溶液中c(H+)逐渐减小
C.阴极反应式:
2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O
D.每生成1mol乙烯,理论上铅蓄电池中消耗12mol硫酸
CO2转化为乙烯,碳元素化合价降低,发生还原反应,则左侧电极为阴极,故a为负极,b为正极,A项正确;
阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,故电解过程中阳极区溶液中c(H+)逐渐增大,B项错误;
阴极上CO2得到电子,并结合H+生成乙烯,阴极反应式为2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O,C项正确;
由2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O可知,每生成1mol乙烯转移12mol电子,铅蓄电池的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,该反应转移2e-,根据得失电子守恒可知,每生成1mol乙烯,理论上消耗12mol硫酸,D项正确。
19.以纯碱溶液为原料,通过电解的方法可制备小苏打,原理装置图如下:
上述装置工作时,下列有关说法正确的是( )
A.Na+由乙池穿过交换膜进入甲池
B.甲池电极反应为4C
+2H2O-4e-
4HC
+O2↑
C.乙池电极接电源正极,气体X为H2
D.NaOH溶液Y比NaOH溶液Z的浓度小
B 解析根据题意分析可得甲池中电极为阳极,乙池中电极为阴极。
Na+向阴极移动,由甲池穿过交换膜进入乙池,故A错误;
甲池电极上水放电生成氧气和氢离子,氢离子与碳酸根反应生成碳酸氢根,电极反应式为4C
+O2↑,故B正确;
乙池电极为阴极,乙池电极接原电源负极,阴极上水放电生成氢气和氢氧根,故C错误;
电解时,甲池得到碳酸氢钠,乙池得到氢氧化钠,则NaOH溶液Y比NaOH溶液Z的浓度大,故D错误。
20.锂-铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广阔的发展前景。
该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能,其放电过程2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-,下列说法不正确的是( )
A.放电时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
B.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动
C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
D.整个反应过程中,氧化剂为O2
选A。
A.根据电池反应式知,正极反应式为Cu2O+H2O+2e-===Cu+2OH-,A错误;
B.放电时,阳离子向正极移动,则Li+透过固体电解质向Cu极移动,B正确;
C.放电过程为2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-,因此通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,C正确;
D.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,放电时Cu2O转化为Cu,则整个反应过程中,铜相当于催化剂,氧化剂为O2,D正确;
答案选A。
21.乙醛酸(HOOC—CHO)是一种重要的有机合成中间体。
在乙二酸(HOOC—COOH)电还原法合成乙醛酸的基础上,化学工作者创新性地提出双极室成对电解法装置模型及工作原理如图所示。
下列说法中错误的是( )
A.该离子交换膜应选择阳离子交换膜
B.HCl是制取乙醛酸反应的催化剂,并起导电作用
C.该方法的总反应为OHC—CHO+HOOC—COOH
2HOOC—CHO
D.乙二醛、乙二酸分别在阴、阳电极表面放电,故称为双极室成对电解法
D 解析由图可知,该装置中阴、阳两极为惰性电极,两极室均可产生乙醛酸,其中D电极上HOOC—COOH得电子生成HOOC—CHO,C电极氯离子失电子生成氯气,氯气具有氧化性,能将醛基氧化为羧基,则乙二醛与氯气反应生成乙醛酸。
根据以上分析可知,C为阳极,发生的反应为2Cl--2e-
Cl2↑、OHC—CHO+Cl2+H2O
HOOC—CHO+2Cl-+2H+,D为阴极,电极反应式为HOOC—COOH+2e-+2H+
HOOC—CHO+H2O,氢离子由阳极向阴极移动,所以应选择阳离子交换膜,故A正确;
由于阳极发生的反应为2Cl--2e-
HOOC—CHO+2Cl-+2H+,反应后HCl并没改变,所以HCl是制取乙醛酸反应的催化剂,并起导电作用,故B正确;
根据两电极反应可知,总反应为OHC—CHO+HOOC—COOH
2HOOC—CHO,故C正确;
根据以上分析可知,乙二醛在阳极被阳极产物氧化为HOOC—CHO,但乙二醛不在阳极表面放电;
乙二酸在阴极得电子生成HOOC—CHO,故D错误。
22.磷酸铁锂电池具有高效率输出、可快速充电、对环境无污染等优点,其工作原理如图。
M电极是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料,隔膜只允许Li+通过,电池反应式为LixC6+Li1-xFeO4
LiFePO4+6C。
A.放电时Li+从右边移向左边
B.放电时M是负极,电极反应式为C
-xe-===6C
C.充电时电路中通过0.5mol电子,消耗36gC
D.充电时N极连接电源的正极,电极反应式为LiFePO4-xe-===
Li1-xFeO4+xLi+
A.根据电池反应式,得出LixC6作负极,Li1-xFePO4作正极,依据原电池的工作原理,阳离子向正极移动,即从左向右移动,故A错误;
B.根据A选项分析,M为负极,其电极反应式为LixC6-xe-===xLi++6C,故B错误;
C.充电时,阴极反应式xLi++6C+xe-===LixC6,通过0.5mol电子,消耗36/xg的C,故C错误;
D.充电时,N极连接电源的正极,作阳极,电极反应式是电池正极反应式的逆过程,即LiFeO4-xe-=Li1-xFeO4+xLi+,故D正确。
23.国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li+电池体系,该体系正极采用含有I-、Li+的水溶液,负极采用固体有机聚合物,电解质溶液采用LiNO3溶液,聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开(原理示意图如下)。
已知I-+I2
则下列有关判断正确的是( )
A.图甲是原电池工作原理图,图乙是电池充电原理图
B.放电时,正极液态电解质溶液的颜色变浅
C.充电时,Li+从右向左通过聚合物离子交换膜
D.放电时,负极的电极反应式为
B 解析甲图是电子传向固体有机聚合物,电子传向负极材料,则图甲是电池充电原理图,图乙是原电池工作原理图,A项错误;
放电时,正极液态电解质溶液的I2也会得电子生成I-,故电解质溶液的