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文檔簡介
專題10電化學(xué)原理及其應(yīng)用
1.(山東泰安市高三模擬)鋅-空氣燃料電池是一種低能耗電池,在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛,其裝置示意圖
如圖所示。下列說法錯誤的是
活性炭Zn/ZnO
A.充電時,a與電源正極相連
B.放電過程中,KOH溶液濃度不變
C.充電時,N極的電極反應(yīng)式為ZnO+2H*+2e=Zn+HzO
1).放電時,M極每消耗16g0z,理論上N極質(zhì)量增加16g
C
【分析】鋅-空氣燃料電池中Zn為活潑金屬,放電時被氧化,所以N為負極,M為正極,氧氣被還原。
A.放電時M為正極,則充電時M為陽極,a與電源正極相連,A正確;
B.放電過程中N極反應(yīng)為Zn+2OH-2e=ZnO+HQ,M極反應(yīng)為02+2H20+4e=40H,總反應(yīng)為2Zn+()2=2ZnO,所
以KOH溶液濃度不變,B正確;
C.電解質(zhì)溶液為堿性溶液,充電時N極反應(yīng)應(yīng)為ZnO+HzO+2e=Zn+2OIl,C錯誤;
D.16gOz的物質(zhì)的量為0.5nrol,根據(jù)電極方程式可知轉(zhuǎn)移2mol電子,有ImolZn轉(zhuǎn)化為ImolZnO,增加的質(zhì)
量即為ImolO的質(zhì)量,為16g,D正確;
綜上所述答案為C?
2.(廣東珠海市高三二模)2020年7月10日正式上市的比亞迪“漢”汽車,讓電動汽車安全達到一個新
高度,其配置磷酸鐵鋰“刀片電池”放電時的總反應(yīng):LivC6+Li,.xFePO4=6C+LiFePO4,工作原理
如圖所示。下列說法正確的是
A.放電時,鋁箔作負極
B.放電時,Li'通過隔膜移向負極
C.用充電樁給汽車電池充電的過程中,陰極質(zhì)量減小
D.充電時的陽極反應(yīng)式為LiFePC)4—xe-=Li/FePOa+xU+
D
【分析】放電時的總反應(yīng):LiAC6+Li,.xFePO4=6C+LiFePO4,放電時,銅箔上Li,失電子為負極,
鋁箔上Li「xFePO,得電子做正極。
A.放電時,銅箔上口。6失電子為負極,鋁箔上Li「xFePO&得電子做正極,A錯誤;
B.放電時,陽離子移向正極,所以Li’通過隔膜移向正極,B錯誤;
+
C.用充電樁給汽車電池充電的過程中,陰極反應(yīng)為:6C+6Li+6e=LivC6,質(zhì)量增加,C錯誤;
D.充電時的陽極反應(yīng)式為LiFePO4-xe-=Li|XFePC)4+xLi+,D正確;
答案選D。
3.(山東淄博市高三三模)以NaliMPOj,為負極材料的新型可充電鈉離子電池的工作原理如圖。下列說法
錯誤的是
離
子
交
FeFe(CN)6l換NaTiKPO。
膜
Na2Fe[Fe(CN)6]:Na,Tiz(PO,),
含Na?的有機電解質(zhì)
A.放電時,正極反應(yīng)式為Fe[Fe(CN)6]+2Na'+2e=Na2Fe[Fe(CN)6]
B.充電時,a端接電源正極
C.充電時,每生成lmolFe[Fe(CN)6]消耗2molNaTi2(P0)3
D.充電時,Na,通過離子交換膜從左室移向右室
C
【分析】N%Ti2(PO4)3為負極材料,所以放電時間也>0,)3被氧化為NaTi2(P0,)3,Mo箔為正極,Fe[Fe(CN)6]
被還原為Na2Fe[Fe(CN)6]。
A.放電時,Mo箔為正極,F(xiàn)e[Fe(CN)6]被還原為Na2Fe[Fe(CN)6],電極反應(yīng)為
Fe[Fe(CN)6]+2Na*+2e=Na?Fe[Fe(CN)6],A正確;
B.放電時Mo箔為正極,則充電時Mo箔為陽極,a端連接電源正極,B正確;
C.充電時右側(cè)為陰極,電極反應(yīng)為岫。2T04)3+26+2g'=岫112儼0,)3,陽極反應(yīng)為
Na,Fe[Fe(CN)6]-2e=Fe[Fe(CN)6]+2Na,根據(jù)電極反應(yīng)可知每生成lmolFe[Fe(CN)6]轉(zhuǎn)移2moi電子,消耗
lmolNaTi2(P04)3,C錯誤;
D.充電時為電解池,電解池中陽離子由陽極流向陰極,即Na,通過離子交換膜從左室移向右室,D正確;
綜上所述答案為C。
4.(遼寧高三三模)如圖是電化學(xué)膜法脫硫過程示意圖,電化學(xué)膜的主要材料是碳和熔融的碳酸鹽。下列
說法錯誤的是
尾氣,凈化氣
電化學(xué)膜4s2-
~5~
Nz.
Is.
A.工作一段時間后,生成H?和Sz的物質(zhì)的量之比為2:1
B.凈化氣中CO?含量明顯增加,是電化學(xué)膜中的碳被氧化
C.陰極反應(yīng)式為HzS+2e=S2+H2t
D.b電極為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng)
B
【分析】由圖示可知,該裝置為電解池,1LS發(fā)生反應(yīng)生成S?和IL可知a電極為陰極,電極反應(yīng)式為
H2s+2e=S,Hzt,則b電極為陽極,眇在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Sz,電極反應(yīng)式為2s'=4e=S2。
A.根據(jù)得失電子守恒可知,電解池上作一段時間后,轉(zhuǎn)移相同物質(zhì)的量的電子時,生成上和S?的物質(zhì)的量
之比為2:1,故A正確;
B.H6是酸性氣體,能夠和熔融碳酸鹽反應(yīng)生成CO”所以凈化氣中CO2含量明顯增加,故B錯誤;
C.由上述分析可知,陰極的電極反應(yīng)式為H2s+2e=:+H2t,故C正確;
D.由上述分析可知,b電極為陽極,陽極上發(fā)生的是氧化反應(yīng),故D正確;
故選B。
5.(山東濰坊市高三三模)將電化學(xué)法和生物還原法有機結(jié)合,利用微生物電化學(xué)方法生產(chǎn)甲烷,裝置如
圖所示。下列說法錯誤的是
B.通電時,電流方向為:電子導(dǎo)體一離子導(dǎo)體一電子導(dǎo)體~*b
C.陽極的電極反應(yīng)式為CH3coO+2H2O-6e-=2CO2T+7H+
D.生成0.ImolCHi時陽極室中理論上生成COz的體積是4.48L(STP)
C
【分析】由圖示知,左池中CHEOO在電極上失電子被氧化為CO?,故左池為電解的陽極室,右池為電解的陰
極室,電源a為正極,b為負極。
A.由圖示知,陽極反應(yīng)產(chǎn)生斤,陰極反應(yīng)消耗中,故H'通過交換膜由陽極移向陰極,A正確;
B.這個裝置中電子的移動方向為:電源負極(b)-電解陰極,電解陽極一電源正極(a),故電流方向為:電
源正極(a)-外電路(電子導(dǎo)體)一電解質(zhì)溶液(離子導(dǎo)體,陽極一陰極)一外電路(電子導(dǎo)體)~電源負極(b),
形成閉合回路,B正確;
C.由分析知,左池為陽極,初步確定電極反應(yīng)為:C&COOVe-2c04,根據(jù)圖示知可添加H'配平電荷守
恒,添加上0配平元素守恒,得完整方程式為:CH3C00-8e-+2H20-*2C02t+7H\C錯誤;
D.由圖示知,右池生成CO2轉(zhuǎn)化為CH“根據(jù)轉(zhuǎn)移電子關(guān)系CH,?8e,0.1molCH?生成轉(zhuǎn)移0.8mol電子,
8mO1
由C選項知:C0??4e,故生成C0?的/?(C02)=°'=0.2mol,故r(C02)=0.2molX22.4L/mol=4.48L,
4
D正確;
故答案選C。
6.(云南昆明市?昆明一中高三模擬)地球上鋰資源匱乏,應(yīng)用受到極大制約,難以持續(xù)發(fā)展。鉀元素儲
量大并且與鋰元素具有類似的性質(zhì),賦予了鉀離子電池良好的應(yīng)用前景。某研究中的鉀離子電池工作原理
放電
如圖所示(放電時鉀離子嵌入層狀Ti8中,充電時鉀離子則脫嵌。電池總反應(yīng)為TiSz+xK—KJiS?。下列敘
充電
述正確的是
電源或負載
充電
A.放電時,電子從Cu電極流出
B.放電時,正極的電極反應(yīng)式為TiSz+xK'+xeZK-TiSz
C.充電時,Cu電極的電勢低于K電極
D.其電解質(zhì)溶液可以用水作溶劑
B
A.放電時,K電極為負極,電子從K電極為流出,故A錯誤;
B.放電時,正極發(fā)生還原反應(yīng),K,嵌入TiS?中,電極反應(yīng)式為TiSz+xK'+xeWKJiSz,故B正確;
C.充電時,Cu電極為陽極,電勢高于K電極(陰極),故C錯誤;
D.金屬K與水劇烈反應(yīng),故其電解質(zhì)溶液不能用水作溶劑,故D錯誤;
故選Bo
7.(四川南充市高三三模)科學(xué)家最近設(shè)計出了質(zhì)子膜H2s電池,實現(xiàn)了H?S廢氣變廢為寶,電池結(jié)構(gòu)原
理如圖,下列相關(guān)說法正確的是
物質(zhì)C
A.電極a為正極,發(fā)生還原反應(yīng)
B.父經(jīng)過固體電解質(zhì)膜向a電極移動
C.電極b的反應(yīng)為:0z+4e+4H+=2HQ
D.用該電池進行粗銅的精煉,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2mole時,陽極減輕64g
C
【分析】由圖可知H£在電極a發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Sz,因此電極a為負極,電極b為正極。
A.由分析可知電極a為負極,發(fā)生氧化反應(yīng),A錯誤;
B.電解質(zhì)中陽離子移向正極,因此II,經(jīng)過固體電解質(zhì)膜向b電極移動,B錯誤;
C.電極b為正極,氧氣在正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為a+4e+4H+=2H?0,C正確;
1).電解精煉銅時,粗銅作陽極,粗銅中比銅活潑的金屬先失電子,因此當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2moie時,陽極減
輕的質(zhì)量不為ImolCu的質(zhì)量,即64g,D錯誤;
答案選C。
8.(江西新余市高三二模)一種流體電解海水提鋰的工作原理如下圖所示,中間室輔助電極材料
(LiMMOJLijMnzOj具有選擇性電化學(xué)吸附/脫出鋰離子功能。工作過程可分為兩步,第一步為選擇
性吸附鋰,第二步為釋放鋰,通過以上兩步連續(xù)的電解過程,鋰離子最終以LiOH的形式被濃縮到陰極室。
下列說法中錯誤的是
A.第一步接通電源1選擇性提取鋰:第二步接通電源2釋放鋰
B.釋放鋰過程中,中間室材料應(yīng)接電源負極,發(fā)生的電極反應(yīng)式為LiMn?。4-x"=Li-Mn2C)4+xLi+
C.中間室兩側(cè)的離子交換膜選用陽離子交換膜
D.當(dāng)陰極室得到4.8gLiOH時,理論上陽極室產(chǎn)生1.12L氣體(標準狀態(tài)下)
B
A.第一步接通電源1,中間室為陰極,發(fā)生反應(yīng)LiIMn2O4+xe-+xLi+fLiMn2O4,選擇性提取鋰,
第二步接通電源2,中間室為陰極,發(fā)生反應(yīng)LiMnzO4-xe--口「4[%04+*口+釋放鋰,故A正確;
B.釋放鋰過程中,中間室材料應(yīng)接電源正極,發(fā)生的電極反應(yīng)式為LiMn?。4-xe-=Li-Mn2C)4+xLi+,
故B錯誤;
C.根據(jù)圖示,第一步為選擇性吸附鋰過程中陽極室中的離子向中間室移動,第二步為釋放鋰的過程中鋰離
子移向陰極室,所以中間室兩側(cè)的離子交換膜選用陽離子交換膜,故C正確:
D.當(dāng)陰極室得到4.8gLiOH時,電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子,陽極室電極反應(yīng)式是2H20-4e=4FT+02產(chǎn)
o2
生氧氣的體積是一x22.4=1.12L氣體(標準狀態(tài)下),故D正確;
4
選Bo
9.(湖北高三二模)科學(xué)家設(shè)計利用電化學(xué)原理回收CO?達到節(jié)能減排的目的,實驗裝置如圖所示。已知
在堿性條件下,鹵素單質(zhì)可以將乙醇氧化為乙醛,一段時間后測得a電極有HC00生成,下列說法不正確的
是
直流電源
KI溶液|
a________IiI_______d
HO(含少量KOH)離子交換膜e離子交換膜f
A.b為負極
B.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移lmole時,d電極產(chǎn)生lmolCH3CH0
C.e為陽離子交換膜、f為陰離子交換膜
D.a電極的電極反應(yīng)式為CO2+2e-+H20=HCOO-+0H-
B
【分析】由題干中乙醇氧化為乙醛,可判斷出d發(fā)生了氧化反應(yīng),d為陽極;又根據(jù)電中性的原理,可以推
斷出離子交換膜;根據(jù)得失電子守恒可以推斷出陰陽極的電極反應(yīng)式。
a電極上CO2轉(zhuǎn)化為HCOO,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為CO?+2e-+H2O=HCOO~+OH,則a為陰極、
b為負極,A正確、B錯誤;a電極上產(chǎn)生HCOO,需要補充陽離子保持溶液呈電中性,所以e為陽離子交換
膜,K通過陽離子交換膜進入陰極室,同理f為陰離子交換膜,C正確;d電極的電極反應(yīng)式為2F-2e==12,
溶液中發(fā)生反應(yīng)CH3cH2OH+L+2O/T=CH3C/7O+2H2O+2F,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移lmole時,d電極產(chǎn)
生05moiCH£HO,D正確。
本題主要考查了電解原理在實際生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。體現(xiàn)了“證據(jù)推理與模型認知”“科學(xué)態(tài)度與社會
責(zé)任”的核心素養(yǎng)。將題干中的信息“在堿性條件下,鹵素單質(zhì)可以將乙醇氧化為乙醛,一段時間后測得a
電極有HCOO生成”與圖像信息結(jié)合起來,利用電解原理確定陰陽極,分析電極反應(yīng)。
10.(湖南邵陽市高三模擬)一種新型電池的工作原理如圖所示。該電池工作時,下列說法錯誤的是
JI
J:KNO,?
Pt/c電極,碳氈電規(guī)碼,
―質(zhì)子I換膜泵反應(yīng)池
A.Pt/C電極為負極,質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)
B.正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為:NO;+4H++3e-=NOt+2H2。
C.反應(yīng)池中發(fā)生總反應(yīng)4N0+302+21L0=41IN03,實現(xiàn)IINQ,再生
D.理論上,當(dāng)消耗22.4L(標準狀況下)上時,會消耗1mol02
D
【分析】新型電池工作時上被氧化,通入上的Pt/C電極為負極,電極反應(yīng)為1『2鼠=21「,HNO3被還原,碳
氈電極應(yīng)為原電池的正極,電極反應(yīng)式為NO3+4H'+3e-NOt+2H2O,原電池工作時,H*通過質(zhì)子交換膜移向
正極,反應(yīng)池中NO、Oz反應(yīng)生成HNOs,反應(yīng)池中總反應(yīng)4N0+302+2H20—4HN03,從而實現(xiàn)了HNO:;再生。
A.通入乩的Pt/C電極上也失去電子生成H,則通入氏的Pt/C電極為負極,碳氈電極應(yīng)為原電池的正極,
質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū),故A正確;
+
B.碳氈電極應(yīng)為原電池的正極,HNO:,被還原,正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為:NO3+4H+3e-=NOt+
2H。故B正確;
C.反應(yīng)池中NO、O2反應(yīng)生成HNO”反應(yīng)池中發(fā)生總反應(yīng)4N0+302+2H20=4HN03,生成的HNQ,循環(huán)使用,
實現(xiàn)HNOs再生,故C正確;
D.該電池中,負極反應(yīng)為Hz-2e.=2H',正極反應(yīng)式NO;+4H'+3e—NOt+2H,0,所以消耗22.4L(標準狀況
2
下)比時,轉(zhuǎn)移電子2mol,生成一molNO,反應(yīng)池中總反應(yīng)4NO+3O2+2H2O-4HN0a,則消耗6的物質(zhì)的量
3
23
—X—=0.5moL故D錯誤;
34
故選Do
11.(山東煙臺市高三三模)用原電池原理可以除去酸性廢水中的三氯乙烯、ASO3,其原理如圖所示(導(dǎo)
電殼內(nèi)部為納米零價鐵)。下列說法錯誤的是
A.FeQ,為正極材料,起導(dǎo)電作用
+
B.正極電極反應(yīng)式:C2HC13+5H+8e=C2H6+3CF
C.在溶液中,F(xiàn)e’失去的電子總數(shù)等于SO:獲得的電子總數(shù)
D.工作一段時間后,廢水的pH將增大
C
【分析】由原理示意圖可知,納米零價鐵為原電池的負極,鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子,電極
反應(yīng)式為Fe—2e-=Fe"放電生成的亞鐵離子與酸性廢水中的種酸根和硫酸根離子反應(yīng)生成FeAsS沉淀、
鐵離子和水,反應(yīng)的離子方程式為14Fe2'+AsO3+SO:-+14H'=FeAsSI+13Fe"+7Ho四氧化三鐵是正極,
酸性條件下,三氯乙烯在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烷和氯離子,電極反應(yīng)式為
+
C2HCl3+5H+8e=C2H6+3C1-o
A.由分析可知,四氧化三鐵是正極,在電池工作時起導(dǎo)電作用,故A正確;
B.由分析可知,四氧化三鐵是正極,酸性條件下,三氯乙烯在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烷和氯離
子,電極反應(yīng)式為C2HCh+5H++8e-=C2H6+3C「,故B正確;
C.由分析可知,溶液中發(fā)生的反應(yīng)為亞鐵離子與酸性廢水中的碎酸根和硫酸根離子反應(yīng)生成FeAsS沉淀、
鐵離子和水,F(xiàn)e"失去的電子總數(shù)等于AsC)3和SO:獲得的電子總數(shù)之和,故C錯誤;
D.由分析可知,電池工作時,正極上三氯乙烯放電和溶液中發(fā)生反應(yīng)都消耗氫離子,使廢水的pH增大,
故D正確;
故選C。
12.(浙江高三模擬)水系鋅離子電池是二次電池,科學(xué)家把鋅離子電池形象地比喻成“搖椅電池”,鋅
離子在搖椅的兩端,即電池的正負極來回奔跑,其電化學(xué)原理如圖所示,下列說法不事砸的是
含Zn過渡金屬氧化物
(ZnMn2O4)
A.鋅離子從MnO?隧道結(jié)構(gòu)中脫出,此時ZnMn?O4為陽極
B.鋅失去電子變?yōu)殇\離子,嵌入MnC)2的隧道中,能量轉(zhuǎn)化形式:電能一化學(xué)能
C.Zn發(fā)生氧化反應(yīng)過程中,溶液中Zr?+濃度不變
D.水系鋅離子二次電池的總反應(yīng)式:Zn+2MnO乙,『允魯甩、ZnMn乙Q*
B
【分析】水系鋅離子電池是二次電池,活潑金屬Zn為負極,MnOz為正極,鋅離子在電池的正負極來回奔跑,
放電時,負極上Zn失電子變?yōu)閆n",正極上MnO,得電子并結(jié)合Z廣生成ZnM%。4;當(dāng)鋅離子從MnO2隧
道結(jié)構(gòu)中脫出時,此時為充電過程,發(fā)生的反應(yīng)與放電時相反,ZnMn2()4為陽極,Zn為陰極,據(jù)此分析
解答。
A.根據(jù)以上分析,當(dāng)鋅離子從Mil。2隧道結(jié)構(gòu)中脫出時,為電解裝置,此時ZiiM^Oq為陽極,故A正確;
B.鋅失去電子變?yōu)殇\離子,嵌入MnO?的隧道中,為原電池反應(yīng),能量轉(zhuǎn)化形式:化學(xué)能一電能,故B錯
誤;
C.放電時,負極上Zn失電子變?yōu)閆n二正極上MnOz得電子并結(jié)合Zn"生成ZnMn?。:Zn”移向正極補充,
溶液中Zr?+濃度不變,故C正確;
D.將放電時兩電極反應(yīng)式相加可得,水系鋅離子二次電池的總反應(yīng)式:Zn+2Mn()2='魯、ZnMg,
故D正確;
答案選B。
13.(江蘇鹽城市高三三模)輝銅礦(主要成分Cu£)可以用FeCL,溶液漫泡提取銅,反應(yīng)的離子方程式為
32t2>
Cu2S+4Fe=2Cu+4Fe+S?Cu2S可由黃銅礦(主要成分CuFeS”通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成,其工作原理如圖所
示。下列有關(guān)電解CuFeSz的說法正確的是
,ab.
*解皿
離子交換膜
A.a為電源的負極
B.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
C.離子交換膜為陰離子交換膜
2v
D.b電極上的反應(yīng)為:2CuFeS2+6H'+2e^=Cu2S+2Fe+3H2St
D
【分析】由圖可知,該裝置為電解池,a電極為電解池的陽極,在硫化氫作用下,銅在陽極失去電子發(fā)生氧
化反應(yīng)生成硫化亞銅和氫離子,電極反應(yīng)式為2Cu—2-+HzS=CuzS+2I「,b電極是陰極,CuFeS,在陰極得到
2
電子發(fā)生還原反應(yīng)CuzS、Fe\H2S,電極反應(yīng)式為2CuFeS2+6H'+2e-=Cu2s+2Fe"+3H2St,氫離子通過陽離子
交換膜,由左室向右室移動。
A.由分析可知,該裝置為電解池,a電極為電解池的陽極,故A錯誤;
B.由分析可知,該裝置為將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的電解池,故B錯誤;
C.由分析可知,該裝置為電解池,工作時氫離子通過陽離子交換膜,由左室向右室移動,故C錯誤;
D.由分析可知,該裝置為電解池,a電極為電解池的陽極,在硫化氫作用下,銅在陽極失去電子發(fā)生氧化
反應(yīng)生成硫化亞銅和氫離子,電極反應(yīng)式為2Cu—2釘+H:6=CU2S+2H',故D正確;
故選Do
14.(遼寧朝陽市高三模擬)聚合硫酸鐵{PFS,|^64(011)211(504)61))1}是一種性能優(yōu)越的無機高分子
混凝劑,利用雙極膜(BP)(由一張陽膜和一張陰膜復(fù)合制成,在直流電場作用下將水分子解離成OH-和H+,
作為H+和OH離子源)電滲析法制備PFS的裝置如圖所示,下列說法不正確的是
室1室2室3室4
產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)品
K,S0t溶液
BP陰膜
工
土
室:1室2
之
同ISO,
蟲(s6)3盲液;1—1/
A.X極上發(fā)生的電極反應(yīng)為40匕-4日=02T+2H2O
B.“室1”和“室3”得到H2sO4和K2sO4的混合液
C.“室2”和“室4”產(chǎn)品為濃PFS
1).雙極膜向“室2”和“室4”中提供0H-
B
【分析】根據(jù)圖示,稀硫酸進入“室3”,F(xiàn)e?(SO,)3溶液進入“室4”,且“室3”和“室4”之間有陰膜,
則說明PFS在“室4”內(nèi)產(chǎn)生;雙極膜將水分解離成0H和H*,即雙極膜產(chǎn)生的H'向“室3”移動,產(chǎn)生的
0H向“室4”移動,SO:向“室3”移動,由于“室3”和“室4”是重復(fù)單元,故H*向“室1”和“室3”
移動,0H向“室2"和''室4”移動,SO:向“室1”和“室3”移動,故“室1"和''室3”得到的是ILSO,
溶液,“室2”和“室4”得到的是PFS。
A.在電解裝置的左側(cè),由于雙極膜產(chǎn)生的K向“室1”移動,則X極上發(fā)生的電極反應(yīng)為40H-4e=。2t+2H20,
A正確;
B.H'向“室1”和“室3”移動SO:向“室1”和“室3”移動,故“室1”和“室3”得到的是H2sol溶液,
B錯誤;
C.Fe2(SODs溶液進入“室2”和“室4”,且0H響“室2”和“室4”移動,故“室2”和“室4”得到的
是PFS,C正確;
D.0H向“室2”和“室4”移動,說明雙極膜向“室2”和“室4”中提供OH,D正確:
故選B。
15.(江蘇徐州市高三模擬)以O(shè)zJH^^-COOH為原料,采用電解法制取I^NOCOOH的裝置如
圖。下列說法中正確的是
直流電源卜
少量氣體
對皴程茶甲酸¥」仁
--?H2SO4.水
鉛合金-----------金屬DSA
一(不參與電和
對硝基茶甲酸士.一產(chǎn)H?、水
A.電子由鉛合金經(jīng)溶液流到金屬DSA電極
B.每轉(zhuǎn)移Imole一時,陽極電解質(zhì)溶液的質(zhì)量減少8g
C.陰極主要電極反應(yīng)式為COOH+6e+6HfH2NCOOH+2H2O
D.反應(yīng)結(jié)束后陽極區(qū)pH增大
C
【分析】金屬陽極DSA發(fā)生2H20-4e=。2個+伸’,陰極的主要電極反應(yīng)式為
O2N^~^COOH+6e+6ir-H2N-^^>-COOH+2H2O,據(jù)此答題。
A.金屬陽極DSA發(fā)生21M-4葭=0#+41廣,失去的電子由金屬陽極DSA經(jīng)導(dǎo)線流向直流電源的正極,由直流
電源的負極經(jīng)導(dǎo)線流向鉛合金,故A錯誤;
B.由金屬陽極DSA發(fā)生2HQ-4e=02T+4H,知,每轉(zhuǎn)移Imole時,消耗0.5mol水,以氧氣形式放出的是8g,
通過陽離子交換膜的氫離子1g,陽極電解質(zhì)溶液的質(zhì)量減少9g,故B錯誤;
C.陰極的主要電極反應(yīng)式為O2N(^^COOH+6e「+6l「fH2N<^>-COOH+2H2。,故C正確;
D.陽極區(qū)電極反應(yīng)為2H20-4e-=0zT+4H',硫酸的濃度增大,反應(yīng)結(jié)束后陽極區(qū)pH減小,故D錯誤;
故選:Co
16.(江蘇南通市高三模擬)利用石墨電極電解HN0,和HNO?的混合溶液可獲得較濃的硝酸。其工作原理如
圖所示。下列說法正確的是
A.a為電源的正極
B.電解池中的離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜
C.陽極的電極反應(yīng)式為HNO2+2e+H2O=3H++NC)3
D.每2moi離子通過離子交換膜,左室產(chǎn)生的氣體X的體積為22.4L(標準狀況)
D
【分析】HN03和HN02的混合溶液,電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸,說明電解時陽極上亞硝酸根離子失
電子生成硝酸根離子,右邊石墨電極為陽極,陽極上亞硝酸根離子失電子生成硝酸根離子,其電極反應(yīng)式
為HN02-2e+IL0=3n,+NO;,左邊石墨電極為電解池的陰極,溶液中氫離子放電生成氫氣,電極反應(yīng)
2H'+2e=&t,氫離子從陽極移向陰極,離子交換膜為陽離子交換膜;據(jù)此分析判斷選項。
A.左邊石墨電極,氫離子放電生成氫氣,電極反應(yīng)為2H'+2e=&t,得電子發(fā)生還原反應(yīng)為電解池的陰極,
與電源負極相連,即a為電源的負極,故A錯誤;
B.右邊石墨電極為陽極,左邊石墨電極為電解池的陰極,氫離子從陽極移向陰極,即從右室移向左室,離
子交換膜為陽離子交換膜,故B錯誤;
C.右邊石墨電極為陽極,亞硝酸根離子失電子生成硝酸根離子,其電極反應(yīng)式為1四02-2/+比0=311'+'。;,
故C錯誤;
D.每2moi離子通過離子交換膜,即要轉(zhuǎn)移2moi電子,由左室電極反應(yīng)式2H'+2e=H°t可知,產(chǎn)生的HJmol,
其體積為22.4L(標準狀況),故D正確;
答案為D。
17.(山東青島市高三模擬)目前,光電催化反應(yīng)器(PEC)是利用太陽能制備燃料的理想途徑之一,它利用
吸光電極材料,加少量電能輔助,就能實現(xiàn)光驅(qū)動的水分解。通過光解水可由CO,制得主要產(chǎn)物異丙醇,工
作原理如圖所示。下列說法中正確的是
A.中通過蛋白質(zhì)纖維膜自左向右移動
B.該裝置能量轉(zhuǎn)化形式是電能一化學(xué)能
C.每生成60g異丙醇,同時消耗100.8LCO2
I).生成異丙醇的電極反應(yīng)為3CO2+18e+18H=CH;!CH(OH)CH3+5H20
D
【分析】由圖可知,該裝置為光電解池,將光能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,右側(cè)電極為陽極,在光催化劑作用
下,水在光照條件下在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子,電極反應(yīng)式為2H20-4e=02t+4
左側(cè)電極為陰極,在電催化劑作用下,二氧化碳和氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成異丙醇,電極
反應(yīng)式為3C0,+18e+18H=CH3CH(OH)CH3+5H,0?
A.光電解池工作時,氫離子向陰極移動,則氫離子通過蛋白質(zhì)纖維膜自右向左移動,故A錯誤;
B.由分析可知,該裝置為光電解池,將光能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,故B錯誤;
C.缺標準狀況,無法計算生成60g異丙醇時消耗二氧化碳的體積,故C錯誤;
D.由分析可知,該裝置為光電解池,左側(cè)電極為陰極,在電催化劑作用下,二氧化碳和氫離子在陰極得到
電子發(fā)生還原反應(yīng)生成異丙醇,電極反應(yīng)式為3co2+18e+18H=CH3cH(OH)CH3+5HQ,故D正確;
故選D。
18.(廣東茂名市高三二模)一種將工廠中含H2s廢氣先用NaOH溶液吸收,然后利用吸收液進行發(fā)電的裝
置示意圖如圖。裝置工作時;下列說法正確的是
a極b極
A.Na.向a極區(qū)移動
B.a極電勢比b極的高
C.a極和b極周圍溶液的pH均增大
D.由HS生成的電極反應(yīng)為:2HS+80H-8e=S20;+5&0
D
A.如圖所示,a極上硫元素化合價升高,發(fā)生氧化反應(yīng),則a極為負極,Na'向正極移動,故A錯誤;
B.a極為負極,則電勢比b極的低,故B錯誤;
C.a極上發(fā)生的反應(yīng)為:2H$+80H-8e-=S20:+5H20,則a極周圍溶液的pH減小,故C錯誤;
D.由HS生成S2O;的過程為氧化反應(yīng),失去電子,電解質(zhì)溶液中含有0H,則電極反應(yīng)為:
2HS+80If-8e=S20j-+5IL0,故D正確。
故選Do
19.(廣東廣州市高三三模)中國向世界鄭重承諾,努力爭取2060年前完成“碳中和”。一種微生物電解
池(MEC)既可以處理有機廢水,又有助于降低碳排放,其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是
直流電源
A.a電極為MEC的陽極
B.MEC工作時,質(zhì)子將從a電極室向b電極室遷移
C.b電極的電極反應(yīng)式為C0z+8e+8H'=CH,+2HQ
D.a電極室產(chǎn)生的CO?與b電極室消耗的CO?相等
D
【分析】電極a上有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO”發(fā)生氧化反應(yīng),所以a為陽極,電極b上C0?轉(zhuǎn)化為CH“發(fā)生還原反
應(yīng),所以b為陰極。
A.電極a上有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO”發(fā)生氧化反應(yīng),所以a為陽極,A正確;
B.工作時為電解池,電解池中陽離子由陽極向陰極遷移,所以質(zhì)子將從a電極室向b電極室遷移,B正確;
C.電極b上C0?得電子被還原,結(jié)合遷移過來的氫離子生成CH」和HQ,根據(jù)電子守恒和元素守恒可得電極
反應(yīng)式為C02+8e-+8H=CH4+2H20,C正確;
I).有機質(zhì)中C元素的化合價不一定和甲烷中C元素的化合價相同,所以a電極室產(chǎn)生的C0?與b電極室消
耗的CO,不一定相等,D錯誤;
綜上所述答案為D?
20.(湖南高三模擬)鎂貨源儲量豐富價格低廉:可充放電有機電解液鎂電池模型如圖,它具有較高的離
子電導(dǎo)率、可充放電、對環(huán)境友好的優(yōu)點,原電池反應(yīng)為4Mg+2MnO產(chǎn)MgMn仙,已知電量Q與電流強度I和
通電時間t之間滿足關(guān)系:Q=Ito下列表述錯誤的是
--r-MnO;
有機電解液
A.放電時,r—MnOz參與正極反應(yīng)
B.放電時,Mg"向正極移動,電子從Mg電極經(jīng)導(dǎo)線流向MnO2電極
C.充電時,陽極反應(yīng)式為MgMn2O「2e=2MnO2+Mg"
D.電池在電流強度為0.5A時工作5min,理論消耗MgO.14g(F=96500C?mol')
D
【分析】原電池反應(yīng)為4Mg+2MnO2=MgMn2?!盡g在負極失電子,r-MnO?在正極反應(yīng)中得電子,充電時,陽
極反應(yīng)式為MgMn2C)4-2e-=2MnO2+Mg2+,陰極:Mg2++2e~=Mg?
A.放電時為原電池根據(jù)題所給原電池反應(yīng)可知,r-MnO?在反應(yīng)中得電子,參與正極反應(yīng),A正確;
B.原電池中陽離子移向正極,電流方向與電子移動方向相反,電子從負極經(jīng)過導(dǎo)線流向正極,B正確;
C.充電時,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),結(jié)合原電池反應(yīng)可知,陽極反應(yīng)式為MgMn2O4-2e-=2MnC>2+Mg2+,C
正確;
D.電流強度/=0.5A,工作時間為f=5min=300s,Q=lt=0.5Ax300s=150C,F=96500C-mol-1)轉(zhuǎn)
11i
移電子的物質(zhì)的量為—則消耗Mg的質(zhì)量為24g--x-?0.019g,D錯誤。
96500Cmol96500Cmol2
故選D0
()1
21.(江西師大附中高三三模)我國科學(xué)家利用光能處理含苯酚(J)廢水,裝置如圖所示。下列說法錯
誤的是
TiO2
光照
A.a極電勢高于b極電勢
OH、
B.a極的電極反應(yīng)式為+2e+2H刁'l+H20
C.該裝置將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能,再轉(zhuǎn)變成電能
D.H油II區(qū)移向I區(qū),II區(qū)溶液的pH減小
D
A.由圖示可知,a極。(°"-。),C元素化合價降低,a極發(fā)生還原反應(yīng),a是正極,a極電勢高于
b極電勢,故A正確;
B.由圖示可知,2極01°"-0,C元素化合價降低,a極得電子發(fā)生還原反應(yīng),a極的電極反應(yīng)式
為0^°"+26+2心0+40,故B正確;
C.由圖示可知,該裝置利用光能處理含苯酚的廢水,所以該裝置將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能,再轉(zhuǎn)變成電能,故
C正確;
D.負極反應(yīng)式是HxWO3-xe-=WC)3+xH+,正極反應(yīng)式+2H'=。+H20,根據(jù)電子守
恒,負極生成的氫離子和正極消耗的氫離子一樣多,II區(qū)生成的I『移向I區(qū),溶液的pH不變,故D錯誤;
故選Do
22.(安徽師范大學(xué)附屬中學(xué)高三模擬)微生物電解池(Microbialelectrolysiscell,MEC)是一種新型的
且能兼顧氫氣或甲烷回收的廢水處理技術(shù),將電化學(xué)法和生物還原法有機結(jié)合,MEC具有很好的應(yīng)用前景。
微生物電化學(xué)產(chǎn)甲烷法是裝置如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是
A.“產(chǎn)電菌”極的電勢比“產(chǎn)甲烷菌”極的低
B.“產(chǎn)甲烷菌”能有效抑制H.的放電
C.陰極的電極反應(yīng)式是:C02-8e+8H=CH,+2H20
D.若產(chǎn)ImolCH」,理論上陽極室生成CO?的體積為44.8L
B
【分析】b極得到氫離子為還原反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng),a極失去氫離子為氧化反應(yīng),陽極發(fā)生氧化還原
反應(yīng),據(jù)此分析解題。
A.“產(chǎn)電菌”極為陽極,“產(chǎn)甲烷菌”極為陰極,陰極的電勢比陽極的低,A錯誤;
B.“產(chǎn)甲烷菌”會生成較多得甲烷,能有效抑制M的放電,B正確;
C.陰極的電極反應(yīng)式是:C02+8e+8H=CH1+2H20,C錯誤;
D.若產(chǎn)ImolCH”轉(zhuǎn)移8moi電子,3co。一一8^+2H?O=2CO?+7H+,理論上標準狀況下陽極室生
成CO?的體積為44.8L,D錯誤;
答案選B。
23.(天津高三二模)一種“全氫電池”的工作原理如圖所示。下列說法正確的是
A.電流方向是從吸附層M通過導(dǎo)線到吸附層N
B.放電時,吸附層M發(fā)生的電極反應(yīng):H2-2e-+2OH-=2H2O
C.Na+從右邊穿過離子交換膜向左邊移動
D.“全氫電池”放電時的總反應(yīng)式為:2H2+O2=2H2O
B
【分析】由工作原理圖可知,左邊吸附層M上氫氣失電子與氫氧根結(jié)合生成水,發(fā)生了氧化反應(yīng)為負極,
電極反應(yīng)是Hz-2e+20H—2比0,右邊吸附層N為正極,發(fā)生了還原反應(yīng),電極反應(yīng)是2e+2H*—乂,結(jié)合原電
池中陽離子移向正極,陰離子移向負極解答該題。
A.由工作原理圖可知,左邊吸附層M為負極,右邊吸附層N為正極,則電流方向為從吸附層N通過導(dǎo)線到
吸附層M,故A錯誤;
B.左邊吸附層M為負極極,發(fā)生了氧化反應(yīng),電極反應(yīng)是H「2e+20H=2HO故B正確;
C.原電池中陽離子移向正極,陰離子移向負極,所以電解質(zhì)溶液中Na向右正極移動,故C錯誤;
D.負極電極反應(yīng)是H「2e+20H—2HQ,正極電極反應(yīng)是2e+2H—H”電池的總反應(yīng)無氧氣參加,故D錯誤;
故選:B?
24.(遼寧鐵嶺市高三二模)微生物燃料電池(MFC)是一種現(xiàn)代化氨氮去除技術(shù)。下圖為MFC碳氮聯(lián)合同時
去除的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)原理示意圖。
下列說法正確的是
A.A極電勢比B極電勢高
B.8極的電極反應(yīng)式為2?^0/10日+1211*=電子+6凡0
+
C.好氧微生物反應(yīng)器中反應(yīng)為NH:+2O2=HNO,+H+H,O
D.當(dāng)生成22.4LCC)2(標準狀況)時,電路中共轉(zhuǎn)移2NA電子
B
A.根據(jù)圖中H+的移動方向可判斷A為負極,B為正極,正極電勢高,A極電勢比B極電勢低,故A錯;
B.B為正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),則2NO3+10eT12H+=N2T+6H2。,故選B;
C.HNC)3為強電解質(zhì),所以好氧微生物反應(yīng)器中反應(yīng)為NH;+2O2=NO:+2H++H2。,故C錯;
D.當(dāng)生成22.4LCC)2(標準狀況)時,電路中共轉(zhuǎn)移4NA電子,故D錯;
答案選B。
25.(湖北武漢市漢陽一中高三二模)鈉堿脫硫液(Na0H+Na?S03)吸收一定量SO?氣體后,可通過如
圖裝置實現(xiàn)再生。下列說法正確的是
再生液出液1出液2
陽膜
進液進液
NaHSO+NaSO
323H2s。4
A.電極b應(yīng)接電源的負極
B.m應(yīng)為陰離子交換膜
C.出液2的pH大于進液HzS。,的pH
D.出液1可使濱水褪色
D
【分析】脫硫完后的溶液液在陰極區(qū)發(fā)生析氫反應(yīng),使陰極區(qū)pH值上升,因此過量的0H與"S。:反應(yīng)生成
SO:或與Na'結(jié)合生成NaOH,因此左側(cè)再生液為NaOII和Na2s0;,溶液,由于電荷守恒,中間區(qū)的Na'進入左
側(cè),而在右側(cè),發(fā)生氧化反應(yīng)2HQ-4e=02+411,H,透過陽膜定入中間區(qū),因此出液1為出SQ,溶液,此反應(yīng)
本質(zhì)是雙陽膜電解法。
A.電極b,發(fā)生氧化反應(yīng),為陽極,與電源正極相連,A項錯誤;
B.m為陽離子交換膜,允許I『和Na,通過,在左側(cè)出現(xiàn)再生液,B項錯誤;
C.由于右側(cè)水放電,放氧生酸,水的量減少,故H?SO,的濃度變大,pH降低,則出液2的pH小于進液H2sO4
的pH,C項錯誤;
D.出液1為H£03溶液,可使漠水褪色,D項正確;
答案選I)。
26.(山東師范大學(xué)附中高三模擬)一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時,Oz與在多孔碳材
料電極處生成LLO八(x=0或1)?下列說法正確的是
■水電解質(zhì)/高聚物隔脫
A.多孔碳材料能增大與氧氣的接觸面積,有利于氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)
B.放電時,電子的移動方向為:鋰電極一外電路一多孔碳材料電極一電解質(zhì)一鋰電極
C.充電時,電池總反應(yīng)為LizOz-LZLi+a-。)。?
2
D.可使用含LV的電解質(zhì)水溶液
C
【分析】由題意知,鋰電極為負極,多孔碳材料電極為正極,放電時負極反應(yīng)為Li-e=LL正極反應(yīng)為
x
(2-x)02+4Li'=2Li202s(x=01),電池總反應(yīng)為2Li+(l--)0kLiQ”據(jù)此分析解答。
2
A.根據(jù)圖示和上述分析,放電時電池的正極&與Li,得電子轉(zhuǎn)化為LiQr,發(fā)生的是還原反應(yīng),故A錯誤;
B.多孔碳材料電極為正極,電子應(yīng)該由鋰電極通過外電路流向多孔碳材料電極(由負極流向正極),電解質(zhì)
中離子作定向移動,故B錯誤;
X
C.根據(jù)圖示和上述分析,放電時電池總反應(yīng)為2Li+(l--)02二LizOzx,充電的反應(yīng)與放電的反應(yīng)相反,所以
2
x
為Li2(X=2Li+(l--)。2,故C正確;
2
D.Li能與水反應(yīng),故不能用水溶液作電解質(zhì)溶液,故D錯誤;
答案選C。
27.(廣東汕頭市?金山中學(xué)高三三模)如圖為某二次電池充電時的工作原理示意圖,該過程可實現(xiàn)鹽溶
液的淡化。下列說法錯誤的是
A.放電時,負極反應(yīng)式為:Bi-3e+H2O+C1=BiOCl+2H-
B.放電時,每生成ImolBi消耗1.5molNa3Ti2(P04)3
C.充電時,a極為電源正極
D.充電時,電解質(zhì)溶液的pH變小
A
A.由圖可知:充電時,Bi電極上,Bi失電子生成BiOCl,該反應(yīng)式為Bi+Cl+H20-3e=BiOCl+2H\
選項所給為充電的陽極反應(yīng),故A錯誤;
B.放電時,Bi為正極,BiOCl得電子發(fā)生還原反應(yīng),每生成ImolBi轉(zhuǎn)移3moi電子,而負極上NaaTi?(P03
轉(zhuǎn)化為Ti2(P0」)3失去2moi電子,由電子守恒可知每生成Imo1B,消耗1.5molNa3Ti2(P0i)3,故B正確;
C.由圖可知:充電時,Bi電極上,Bi失電子生成BiOCl,該反應(yīng)式為Bi+Cl+H20-3e=BiOCl+2H',
則Bi為陽極,所以a為電源正極,故C錯誤;
I).由圖可知:陽極反應(yīng)為Bi+Cr+H20-3e=BiOCl+2H\電解時有年生成,故電解質(zhì)溶液pH減小,
故D正確;
故答案A。
28.(江蘇省如皋中學(xué)高三三模)某科研小組用甲烷-空氣燃料電池提供的電能電解處理含Cr2O?-的酸性廢
水,設(shè)計如圖所示裝置(X、Y、Z為氣體)。
1一一)
含CnO?一廢水
已知:除去CnO;.相關(guān)反應(yīng):①6Fe2++CmO;+MH+=2Cr3++6Fe3++7H20;
②Cr"和Fe,+最終轉(zhuǎn)化為Cr(0H)3和Fe(OII):,沉淀除去。
下列說法正確的是
A.氣體X為空氣,氣體Y為甲烷
B.燃料電池負極反應(yīng)式為CH「8e+2HQ=C0zt+8H+
C.Z氣體的循環(huán)利用可使熔融碳酸鹽中CO;'的物質(zhì)的量基本不變
D.除去1molCnO/理論上消耗16.8L甲烷(標準狀況)
C
【分析】燃料電池通入氧氣的一極為正極,甲烷為負極,電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng),則Fe為陽極,C為陰
極,Y為正極,X為負極,據(jù)此分析解題。
A.氣體X為甲烷,氣體Y為空氣,A錯誤;
B.正極反應(yīng)方程式為02+C()2+4e=2C0j,總反應(yīng)式為:州+20產(chǎn)0)2+2!4。燃料電池負極反應(yīng)式為:CH,-8e
+4CO:=50)2t+2H20,B錯誤;
C.Z氣體為CO”循環(huán)利用可使熔融碳酸鹽中CO;的物質(zhì)的量基本不變,C正確;
2++;i+3+
D.6Fe+Cr20,'+14H=2Cr+6Fe+7H20,除去1molCRO;.理論上需消耗6moiFe",要轉(zhuǎn)移12moi
電子,消耗甲烷(標準狀況)=1.5molX22.4L/mol=33.6L,D錯誤。
答案選C。
29.(遼寧沈陽市高三模擬)一種以鋅一石墨烯纖維無紡布為負極、石墨烯氣凝膠(嵌有B「2,可表示為CFG)
為正極、鹽一水“齊聚物”為電解質(zhì)溶液的雙離子電池如圖所示。下列有關(guān)該電池的說法不正確的
?HQCHjCOOOZn2'*Br-
A.放電時,石墨烯氣凝膠電極上的電極反應(yīng)式為CnBr2+2e-=Cn+2Br-
B.多孔石墨烯可增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,也有利于Br2擴散至電極表面
C.電池總反應(yīng)為Zn+QBr?、'ZnBq+Q
D.充電時,Zi?+被還原,Zn在石墨烯纖維無紡布電極側(cè)沉積,
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