届高三化学一轮复习 新型电源及电解应用培优训练Word格式文档下载.docx

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C.聚2乙烯吡啶的复合物作正极，因此聚2乙烯吡啶的复合物可以导电，故C错误；

D.锂的比能量高，该电池使用寿命比较长，故D错误。

故选A。

答案　A

3、氨硼烷（NH3·

BH3）电池可在常温下工作，装置如图所示。

该电池工作时的总反应为：

NH3·

BH3＋3H2O2===NH4BO2＋4H2O。

下列说法正确的是（　　）

A.正极附近溶液的pH减小

B.电池工作时，H＋通过质子交换膜向负极移动

C.消耗3.1g氨硼烷，理论上通过内电路的电子为0.6mol

D.负极电极反应为：

BH3＋2H2O－6e－===NH

＋BO

＋6H＋

解析　根据电池总反应，正极上H2O2发生还原反应：

H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O，正极附近c（H＋）减小，溶液pH增大，A项错误；

原电池工作时，阳离子向正极移动，故H＋通过质子交换膜向正极移动，B项错误；

BH3转化为NH4BO2，N的化合价不变，B的化合价升高，根据NH3·

BH3

NH4BO2，消耗3.1g氨硼烷（0.1mol），反应中转移0.6mol电子，但电子不通过内电路，C项错误；

根据电池总反应，负极上氨硼烷发生氧化反应：

＋6H＋，D项正确。

答案　D

4、[2019新课标Ⅲ]为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。

电池反应为Zn（s）+2NiOOH（s）+H2O（l）

ZnO（s）+2Ni（OH）2（s）。

A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高

B．充电时阳极反应为Ni（OH）2（s）+OH−（aq）−e−

NiOOH（s）+H2O（l）

C．放电时负极反应为Zn（s）+2OH−（aq）−2e−

ZnO（s）+H2O（l）

D．放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区

【答案】D

【解析】A、三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO分散度高，A正确；

B、充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni（OH）2失去电子转化为NiOOH，电极反应式为Ni（OH）2（s）＋OH−（aq）−e−＝NiOOH（s）＋H2O（l），B正确；

C、放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为Zn（s）＋2OH−（aq）−2e−＝ZnO（s）＋H2O（l），C正确；

D、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH−通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。

5.流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部设备调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。

某种流动电池如图所示，电池的总反应式为Cu＋PbO2＋2H2SO4===CuSO4＋PbSO4＋2H2O。

下列说法不正确的是（　　）

A.a为负极，b为正极

B.该电池工作时，PbO2电极附近溶液的pH增大

C.a极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋

D.调节电解质溶液的方法是补充CuSO4

解析　A项，根据电池总反应式Cu＋PbO2＋2H2SO4===CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知铜为负极，PbO2为正极，正确；

B项，该电池工作时，PbO2电极发生的反应为PbO2＋4H＋＋2e－＋SO

===PbSO4＋2H2O，消耗了溶液中的H＋，故溶液的pH增大，正确；

C项，铜电极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正确；

D项，通过总反应式可知H2SO4参加了反应，故应补充H2SO4，错误。

6微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。

某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（　　）

A.HS－在硫氧化菌作用下转化为SO

的反应为HS－＋4H2O－8e－===SO

＋9H＋

B.电子从电极b流出，经外电路流向电极a

C.如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化

D.若该电池电路中有0.4mol电子发生转移，则有0.5molH＋通过质子交换膜

解析　根据题图知，在硫氧化菌作用下HS－转化为SO

，发生氧化反应：

HS－＋4H2O－8e－===SO

＋9H＋，A项正确；

电子从电极a流出，经外电路流向电极b，B项错误；

如果将反应物直接燃烧，有部分化学能转化为热能和光能，能量的利用率降低，C项错误；

若该电池电路中有0.4mol电子发生转移，则有0.4molH＋通过质子交换膜，D项错误。

7（2019·

洛阳第一次统考，18）工业上联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。

测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，下列有关说法正确的是（　　）

A.a电极的电极反应式为：

2H＋＋2e－===H2↑

B.产物丙为硫酸

C.离子交换膜d为阴离子交换膜

D.每转移0.1mol电子，产生1.12L的气体乙

解析　根据题图并结合题意，同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，知甲为O2，乙为H2，则a电极上OH－放电，产生氧气，电极反应式为：

2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，A项错误；

a电极为阳极，阳极上OH－放电，SO

向阳极移动，因此产物丙为硫酸，B项正确；

b电极为阴极，阴极上H＋放电，Na＋向阴极移动，则d为阳离子交换膜，C项错误；

根据b电极的电极反应：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，知每转移0.1mol电子，产生标准状况下1.12L气体乙（H2），D项错误。

答案　B

8.利用普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用如图所示的双膜（阴离子交换膜和过滤膜，其中过滤膜可阻止阳极泥及漂浮物进入阴极区）电解装置可制备高纯度的铜。

下列有关叙述正确的是（　　）

A.电极a为粗铜，电极b为精铜

B.阳极质量减少64g，则穿过交换膜进入阳极区的阴离子的物质的量为2mol

C.乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区

D.当电路中通过1mol电子时，可生成32g铜

解析　电解精炼铜装置中，粗铜作阳极，接电源正极，A项错误；

粗铜中含有在通电条件下可溶解的金属杂质，故阳极溶解64g金属时，转移电子的物质的量不一定是2mol，则穿过交换膜进入阳极区的阴离子的物质的量无法确定，B项错误；

乙膜为过滤膜，对阳极区的阳极泥及漂浮物进行过滤，甲膜为阴离子交换膜，防止阳极溶解的杂质阳离子进入阴极区，同时NO

可穿过该膜，以平衡阳极区电荷，C项错误；

阴极只有Cu2＋放电，故当电路中通过1mol电子时，生成0.5molCu，D项正确。

9（2019·

绵阳第一次诊断，13）利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示。

电池工作时，下列说法正确的是（　　）

A.a极为正极，发生氧化反应

B.b极的电极反应式为：

2NO

＋12H＋－10e－===N2↑＋6H2O

C.中间室的Cl－向左室移动

D.左室消耗苯酚（C6H5OH）9.4g时，用电器流过2.4mol电子

解析　由题图可知，在b极上NO

转化为N2，发生得电子的还原反应，故b极为正极，a极为负极，A项错误；

b极的电极反应式为2NO

＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，B项错误；

原电池中阴离子向负极移动，故C项正确；

左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，9.4g苯酚的物质的量为0.1mol，故用电器应流过2.8mol电子，D项错误。

答案　C

10利用光伏电池与膜电解法制备

Ce（SO4）2溶液的装置如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A.该离子交换膜为阴离子交换膜，SO

由右池向左池迁移

B.电解池中发生的总反应为Cu2＋＋2Ce3＋===Cu＋2Ce4＋

C.该装置工作时的能量转化形式只有两种

D.由P电极向N电极转移0.1mol电子时，阳极室生成33.2gCe（SO4）2

解析　电解池左池中Ce2（SO4）3转化为Ce（SO4）2，溶液中SO

的量增多，因此该离子交换膜允许SO

通过，为阴离子交换膜，SO

3＋－e－===Ce4＋，则右池发生还原反应：

Cu2＋＋2e－===Cu，电解池总反应为2Ce3＋＋Cu2＋===2Ce4＋＋Cu，B项正确；

该装置工作时光伏电池将太阳能转化为电能，电解池将电能转化为化学能，但电能同时还会转化为热能，C项错误；

根据阳极反应：

Ce3＋－e－===Ce4＋，转移0.1mol电子时，生成0.1molCe（SO4）2，其质量为0.1mol×

332g·

mol－1＝33.2g，D项正确。

答案C

112018年我国新能源电动汽车使用三元电池已经成为趋势，镍、钴、锰三元材料通常可以表示为LiNixCoyMnzO2x＋y＋z＝1。

充电时电池总反应为LiNixCoyMnzO2＋6C===Li1－aNixCoyMnzO2＋LiaC6（）

A.允许离子X通过的隔膜属于阳离子交换膜

B.充电时，A为阴极，Li＋被还原

C.放电时，正极反应式为Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae－===LiNixCoyMnzO2

D.无法充电的废旧电池可从石墨电极中回收金属锂

解析根据充电时电池总反应知，放电时负极反应式为LiaC6－ae－===6C＋

aLi＋，正极反应式为Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae－===LiNixCoyMnzO2，放电时负极、正极反应式左右颠倒，即为充电时阴极、阳极反应式。

放电时，A是负极，B是正极，Li＋向正极移动，则X是Li＋＋得到电子被还原，B项正确；

由上述分析可知，C项正确；

根据充电时电池总反应知，充电时锂离子得电子生成LiaC6

答案D

12、某镍冶炼车间排放的废水中含有一定浓度的Ni2＋和Cl－，图1是双膜三室电沉积法回收废水中Ni2＋的示意图，图2所示的是实验中阴极液pH与镍回收率间的关系。

下列说法不正确的是（Ni的相对原子质量为59）（）

A.X为直流电源正极，b为阴离子交换膜

B.阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

C.当浓缩室中得到1L0.5mol/L盐酸时，阴极回收11.8g镍单质（浓缩室中溶液体积变化忽略不计）

D.pH小于2时，镍的回收率低的主要原因是有较多H2生成

解析该题的突破口为浓缩室进入的是0.1mol/L盐酸，排出的是0.5mol/L盐酸，据此可以判断右侧废水中的氯离子经过交换膜b（阴离子交换膜）进入浓缩室，左侧H2SO4溶液中氢离子经过交换膜a（阳离子交换膜）进入浓缩室，右侧惰性电极为阴极，左侧惰性电极为阳极。

浓缩室中得到1L0.5mol/L盐酸，表明生成了0.4molHCl，电路中通过了0.4mole－，若阴极上只有Ni2＋放电，则阴极回收0.2mol镍即11.8g，实际上阴极除

Ni2＋放电外，还存在H＋g。

答案C

二、非选择

13、[2019新课标Ⅱ节选]环戊二烯（

）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。

回答下列问题：

（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe（C5H5）2，结构简式为

），后者广泛应用于航天、化工等领域中。

二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。

该电解池的阳极为____________，总反应为__________________。

电解制备需要在无水条件下进行，原因为_________________________。

【答案】

（4）Fe电极Fe+2

+H2↑（Fe+2C5H6

Fe（C5H5）2+H2↑）

水会阻碍中间物Na的生成；

水会电解生成OH−，进一步与Fe2+反应生成Fe（OH）2

14、[2019北京节选]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。

（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。

通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。

①制H2时，连接_______________。

产生H2的电极反应式是_______________。

②改变开关连接方式，可得O2。

③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：

________________________。

（2）K12H2O+2e−=H2↑+2OH−连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni（OH）2相互转化提供电子转移

15、[2019江苏节选]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。

（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。

电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。

①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：

▲。

②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是▲。

（2）①CO2+H++2e−

HCOO−或CO2+

+2e−

HCOO−+

②阳极产生O2，pH减小，

浓度降低；

K+部分迁移至阴极区

16、KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。

（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式______。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________，其迁移方向是_____________。

③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________（写出一点）。

（3）①2H2O+2e－＝2OH－+H2↑②K+；

a到b③产生Cl2易污染环境等

17、.

（1）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。

某微生物燃料电池的工作原理如下图所示：

①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO

的反应式是_______________________________。

②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是__________。

（2）PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。

基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。

该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。

①放电过程中，Li＋向________（填“负极”或“正极”）移动。

②负极反应式为____________________________________________________________。

③电路中每转移0.2mol电子，理论上生成________gPb。

（3）氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。

氨氧燃料电池工作原理如下图所示。

①a电极的电极反应式是_____________________________________________________；

②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是_______________。

答案　

（1）①HS－＋4H2O－8e－===SO

＋9H＋　②HS－、SO

浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子

（2）①正极　②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2　③20.7

（3）①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O　②发生4NH3＋3O2===2N2＋6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充KOH

解析　

（1）①酸性环境中反应物为HS－，产物为SO

，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：

＋9H＋；

②从质量守恒角度来说，HS－、SO

浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。

（2）③根据方程式，电路中每转移0.2mol电子，生成0.1molPb，即20.7g。

（3）①a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；

②一段时间后，需向装置中补充KOH，原因是发生4NH3＋3O2===N2＋6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH。