統(tǒng)考版2024屆高考化學(xué)二輪專項(xiàng)分層特訓(xùn)卷練14電極反應(yīng)式的書寫及電化學(xué)相關(guān)計(jì)算

練14電極反應(yīng)式的書寫及電化學(xué)相關(guān)計(jì)算1．[2022·全國甲卷]一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))存在]。電池放電時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．Ⅱ區(qū)的K＋通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C．MnO2電極反應(yīng)：MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2OD．電池總反應(yīng)：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋Mn2＋＋2H2O2．[2023·湖北卷]我國科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol·h－1。下列說法錯(cuò)誤的是()A．b電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補(bǔ)水的速率為2xmol·h－13．[2023·浙江1月]在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說法正確的是()A.石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A的電極反應(yīng)：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－=TiSi＋4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)D．電解時(shí)，陽離子向石墨電極移動(dòng)4．[2023·遼寧卷]某低成本儲(chǔ)能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小B．儲(chǔ)能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C．放電時(shí)右側(cè)H＋通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D．充電總反應(yīng)：Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2Fe3＋=PbSO4＋2Fe2＋5．[2023·浙江6月]氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是()A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D．改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗6．[2023·山東煙臺(tái)一模]電解法處理含有Cl－、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的酸性廢水，其工作原理及電極b中鐵的化合物的催化機(jī)理如圖所示，H表示氫原子。下列說法錯(cuò)誤的是()A.電極b接電源負(fù)極B．處理1molNOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，電路中轉(zhuǎn)移5mole－C．HClO在陽極生成：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋D．H＋與NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))反應(yīng)的電極方程式為10H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋8e－=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋3H2O7．[2023·河北百師聯(lián)盟聯(lián)考]一種利用CO2制乙醇的光電催化反應(yīng)器的工作原理如圖所示，a、b分別為電源兩極。下列說法正確的是()A．b為電源的負(fù)極B．該裝置中能量轉(zhuǎn)化形式有光能、電能和化學(xué)能C．光催化劑電極反應(yīng)為2H2O＋4e－=O2↑＋4H＋D．每生成23g乙醇，電路中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為6mol8．[2023·山東淄博一模]雙極膜是一種離子交換復(fù)合膜，在直流電場作用下能將中間層的水分子解離成H＋和OH－，并分別向兩極遷移。用雙極膜電解淀粉[(C6H10O5)n]溶液制取雙醛淀粉[(C6H8O5)n]的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．?dāng)嚢枘苊黠@提高電解反應(yīng)速率B．b極的電極反應(yīng)式為Br－＋6OH－－6e－=BrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋3H2O、4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．生成雙醛淀粉的反應(yīng)為(C6H10O5)n＋BrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=(C6H8O5)n＋Br－＋3H2OD．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，可得160g雙醛淀粉9．[2023·山東日照聯(lián)考]一種利用烴(CxHy)來消除氮氧化物污染的裝置的工作原理如圖所示，裝置中的電極均為惰性電極，兩側(cè)電解質(zhì)溶液為同濃度的鹽酸。下列說法錯(cuò)誤的是()A．通入NO2的電極為正極，NO2發(fā)生還原反應(yīng)B．若使用的烴為C2H6，該電極反應(yīng)為C2H6＋4H2O－14e－=2CO2＋14H＋C．當(dāng)裝置中轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)，有0.4NA個(gè)H＋通過質(zhì)子交換膜D．裝置工作一段時(shí)間后，兩側(cè)電極室中溶液的pH不變10．[2023·山東青島一模]鋰硫電池因其較高的理論比容量和能量密度而成為最有前途的儲(chǔ)能系統(tǒng)之一，其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．該電池既可采用有機(jī)電解液，又可采用水性電解液B．放電時(shí)電極a上發(fā)生反應(yīng)：3Li2S8＋2Li＋＋2e－=4Li2S6C．負(fù)極材料減少2.8g，外電路中通過0.4mol電子D．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為8Li2Sx=16Li＋xS8(2≤x≤8)練14電極反應(yīng)式的書寫及電化學(xué)相關(guān)計(jì)算1．答案：A解析：根據(jù)題圖可知Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=Zn（OH）eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，MnO2為正極，電極反應(yīng)為MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O。A項(xiàng)，根據(jù)負(fù)極反應(yīng)可知，Ⅲ區(qū)中負(fù)電荷減少，為了平衡溶液中電荷，放電時(shí)Ⅲ區(qū)的鉀離子向Ⅱ區(qū)遷移，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)正極反應(yīng)可知，Ⅰ區(qū)中正電荷減少，為了平衡溶液中電荷，硫酸根離子從Ⅰ區(qū)遷移至Ⅱ區(qū)，正確；D項(xiàng)，將正、負(fù)極電極反應(yīng)相加即可得到電池總反應(yīng)，正確。2．答案：D解析：由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽極，b電極與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陽極反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，電池總反應(yīng)為2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑，據(jù)此解答。b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故A正確；該裝置工作時(shí)陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，為保持OH－離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH－離子要通過離子交換膜進(jìn)入陽極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，故B正確；電解時(shí)電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動(dòng)能高的水可穿過PTFE膜，為電解池補(bǔ)水，故C正確；由電解總反應(yīng)可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為xmol·h－1，則補(bǔ)水的速率也應(yīng)是xmol·h－1，故D錯(cuò)誤；答案選D。3．答案：C解析：根據(jù)各電極上的物質(zhì)變化，判斷反應(yīng)類型，確定電極類型。石墨電極為陽極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電解池的電解質(zhì)為熔融鹽，不存在H＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)陽極上生成CO知，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)，C項(xiàng)正確；石墨電極為陽極，陰離子O2－向石墨電極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．答案：B解析：該儲(chǔ)能電池放電時(shí)，Pb為負(fù)極，失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3＋得電子轉(zhuǎn)化為Fe2＋，充電時(shí)，多孔碳電極為陽極，F(xiàn)e2＋失電子生成Fe3＋，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。放電時(shí)負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯(cuò)誤；儲(chǔ)能過程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；放電時(shí)，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動(dòng)，左側(cè)的H＋通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯(cuò)誤；充電時(shí)，總反應(yīng)為PbSO4＋2Fe2＋=Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2Fe3＋，D錯(cuò)誤；故答案選B。5．答案：B解析：電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r(jià)升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：2H2O＋4e－＋O2=4OH－，故B錯(cuò)誤；右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。綜上所述，答案為B。6．答案：B解析：由圖知，電極b上硝酸根離子轉(zhuǎn)化為銨根離子，被還原，則電極b為陰極，應(yīng)接電源負(fù)極，A正確；硝酸根離子轉(zhuǎn)化為銨根離子，N元素化合價(jià)從＋5價(jià)降低到－3價(jià)，則處理1molNOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，電路中轉(zhuǎn)移8mole－，B錯(cuò)誤；陽極區(qū)氯離子失去電子被氧化，生成HClO：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋，C正確；電極b上硝酸根離子得電子并與H＋結(jié)合生成銨根離子和水，電極反應(yīng)式為10H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋8e－=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋3H2O，D正確。7．答案：B解析：由題圖可知，裝置為電解池，H＋向左極室移動(dòng)，說明左側(cè)為電池陰極，則電極a為負(fù)極，A錯(cuò)誤；反應(yīng)過程中有光能、電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，B正確；在光催化劑的作用下，H2O發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分解成O2和H＋，光催化劑電極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，C錯(cuò)誤；23g乙醇的物質(zhì)的量為eq\f(23g,46g·mol－1)＝0.5mol，C元素由CO2中的＋4價(jià)降低到CH3CH2OH中的－2價(jià)，故生成0.5mol乙醇時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為6mol，但同時(shí)陰極上H＋得電子生成H2，故當(dāng)陰極上產(chǎn)生0.5mol乙醇時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量一定大于6mol，D錯(cuò)誤。8．答案：B解析：電子或離子的定向移動(dòng)快慢與電源電壓有關(guān)，攪拌并不能明顯提高電解反應(yīng)速率，A錯(cuò)誤；由電解原理圖可知，a極氫離子得電子生成氫氣，為陰極，b極氫氧根離子失電子生成氧氣，溴離子失電子與OH－結(jié)合生成溴酸根離子和水，為陽極，電極反應(yīng)式分別為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑、Br－＋6OH－－6e－=BrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋3H2O，B正確；由電解原理圖可知，生成雙醛淀粉的反應(yīng)為3（C6H10O5）n＋nBrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3（C6H8O5）n＋nBr－＋3nH2O，C錯(cuò)誤；陽極既生成氧氣，又生成溴酸根離子，所以電路轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)無法確定生成的溴酸根離子的量，D錯(cuò)誤。9．答案：D解析：NO2發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成N2，通入NO2的電極為正極，故A正確；若使用的烴為C2H6，由A項(xiàng)分析可知，通入烴的電極為負(fù)極，負(fù)極上1分子C2H6失去14個(gè)電子生成2分子CO2，電解質(zhì)溶液呈酸性，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為C2H6＋4H2O－14e－=2CO2＋14H＋，故B正確；該原電池中，正極反應(yīng)式為2NO2＋8e－＋8H＋=N2＋4H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移8mol電子時(shí)，需消耗8molH＋，則轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)，根據(jù)電荷守恒可知，有0.4NA個(gè)H＋通過質(zhì)子交換膜，故C正確；根據(jù)電極反應(yīng)式可知，電池工作時(shí)兩側(cè)電極室中H＋的物質(zhì)的量基本不變，但正極反應(yīng)生成水，使正極室溶液的酸性減弱，pH增大，同理，負(fù)極反應(yīng)消耗水，使負(fù)極室溶液的酸性增強(qiáng)，pH減小，故D錯(cuò)誤。10．答案：A解析：由圖可知，放電時(shí)，鋰失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋰離子，則b電極為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Li－e－=Li＋，a電極為正極，S8在正極得到電子生成Li2Sx，電極反應(yīng)式為xS8＋16e－＋16Li＋=8Li2Sx，電池的總反應(yīng)為xS8＋16Li=8Li2Sx（2≤x≤8），充電時(shí)a電極與