(通用版)高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 選擇題命題區(qū)間4——電化學(xué)講義-人教版高三化學(xué)試題
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1、選擇題命題區(qū)間4——電化學(xué) 1.(2017·全國卷Ⅰ)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是( ) A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁 C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流 D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整 解析:選C 依題意,鋼管樁為陰極,電子流向陰極,陰極被保護(hù),鋼管樁表面腐蝕電流是指鐵失去電子形成的電流,接近于0,鐵不容易失去電子,A項(xiàng)正確;陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),失去電子,電子經(jīng)外電路流向陰極,B項(xiàng)正確
2、;高硅鑄鐵作陽極,陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),陽極上主要是海水中的水被氧化生成氧氣,惰性輔助陽極不被損耗,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)海水對鋼管樁的腐蝕情況,增大或減小電流強(qiáng)度,D項(xiàng)正確。 2.(2017·全國卷Ⅱ)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜,電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列敘述錯(cuò)誤的是( ) A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極 B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極 C.陰極的電極反應(yīng)式為Al3++3e-===Al D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動(dòng) 解析:選C 利用電解氧化法在鋁制品表面形成致密的Al2O3薄膜,即待加工鋁質(zhì)工件作陽極,A項(xiàng)正確;陰極與電源負(fù)極相連,對陰
3、極電極材料沒有特殊要求,可選用不銹鋼網(wǎng)等,B項(xiàng)正確;電解質(zhì)溶液呈酸性,陰極上應(yīng)是H+放電,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在電解過程中,電解池中的陰離子向陽極移動(dòng),D項(xiàng)正確。 3.(2016·全國卷Ⅰ)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和SO可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是( ) A.通電后中間隔室的SO向正極遷移,正極區(qū)溶液pH增大 B.該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O
4、-4e-===O2+4H+,負(fù)極區(qū)溶液pH降低 D.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí),會有0.5 mol的O2生成 解析:選B A項(xiàng)正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O-4e-===O2↑+4H+,由于生成H+,正極區(qū)溶液中陽離子增多,故中間隔室的SO向正極遷移,正極區(qū)溶液的pH減小。B項(xiàng)負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,陰離子增多,中間隔室的Na+向負(fù)極遷移,故負(fù)極區(qū)產(chǎn)生NaOH,正極區(qū)產(chǎn)生H2SO4。C項(xiàng)由B項(xiàng)分析可知,負(fù)極區(qū)產(chǎn)生OH-,負(fù)極區(qū)溶液的pH升高。D項(xiàng)正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O-4e-===O2↑+4H+,當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí),生成0.25 m
5、ol O2。 4.(2016·全國卷Ⅱ)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是( ) A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-===Mg2+ B.正極反應(yīng)式為Ag++e-===Ag C.電池放電時(shí)Cl-由正極向負(fù)極遷移 D.負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑ 解析:選B Mg-AgCl電池的電極反應(yīng):負(fù)極Mg-2e-===Mg2+,正極2AgCl+2e-===2Ag+2Cl-,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。在原電池的電解質(zhì)溶液中,陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極,C項(xiàng)正確。Mg是活潑金屬,能和H2O發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2,D項(xiàng)正確。
6、5.(2015·全國卷Ⅰ)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是( ) A.正極反應(yīng)中有CO2生成 B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O26CO2+6H2O 解析:選A 圖示所給出的是原電池裝置。A.有氧氣反應(yīng)的一極為正極,發(fā)生還原反應(yīng),因?yàn)橛匈|(zhì)子通過,故正極電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+===2H2O,C6H12O6在微生物的作用下發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2+24H+,負(fù)極上有CO2產(chǎn)生
7、,故A不正確。B.微生物電池是指在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移,故B正確。C.質(zhì)子是陽離子,陽離子由負(fù)極區(qū)移向正極區(qū),故C正確。D.正極的電極反應(yīng)式為6O2+24e-+24H+===12H2O,負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2+24H+,兩式相加得電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O,故D正確。 6.(2014·全國卷Ⅱ)2013年3月我國科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是( ) A.a(chǎn)為電池的正極 B.電池充電反應(yīng)為LiMn2O4===Li1-xMn2O4+xL
8、i C.放電時(shí),a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化 D.放電時(shí),溶液中Li+從b向a遷移 解析:選C 圖示所給出的是原電池裝置。A.由圖示分析,金屬鋰易失電子,由原電池原理可知,含有鋰的一端為原電池的負(fù)極,即b為負(fù)極,a為正極,故正確。B.電池充電時(shí)為電解池,反應(yīng)式為原電池反應(yīng)的逆反應(yīng),故正確。C.放電時(shí),a極為原電池的正極,發(fā)生還原反應(yīng)的是Mn元素,鋰元素的化合價(jià)沒有變化,故不正確。D.放電時(shí)為原電池,鋰離子為陽離子,應(yīng)向正極(a極)遷移,故正確。 7.(2017·海南高考)一種電化學(xué)制備NH3的裝置如圖所示,圖中陶瓷在高溫時(shí)可以傳輸H+。下列敘述錯(cuò)誤的是( ) A.Pd電極b為陰極
9、B.陰極的反應(yīng)式為N2+6H++6e-===2NH3 C.H+由陽極向陰極遷移 D.陶瓷可以隔離N2和H2 解析:選A 此裝置為電解池,總反應(yīng)式是N2+3H2===2NH3,Pd電極b上是氫氣發(fā)生氧化反應(yīng),即氫氣失去電子化合價(jià)升高,Pd電極b為陽極,故A說法錯(cuò)誤;根據(jù)A選項(xiàng)分析,Pd電極a為陰極,反應(yīng)式為N2+6H++6e-===2NH3,故B說法正確;根據(jù)電解池的原理,陽離子在陰極上放電,即有陽極移向陰極,故C說法正確;根據(jù)裝置圖,陶瓷可以隔離N2和H2,故D說法正確。 電化學(xué)是高考每年必考內(nèi)容,主要題型是選擇題,有時(shí)也會在非選擇題中出現(xiàn)(如2015·全國卷ⅡT26、2014·全
10、國卷ⅠT27),命制的角度有電極反應(yīng)式的正誤判斷與書寫,電池反應(yīng)式的書寫,正負(fù)極的判斷,電池充、放電時(shí)離子移動(dòng)方向的判斷,電極附近離子濃度的變化,電解的應(yīng)用與計(jì)算,金屬的腐蝕與防護(hù)等。同時(shí)通過陌生化學(xué)電源的裝置圖,考查學(xué)生接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力,也體現(xiàn)了對“宏觀辨識與微觀探析”的學(xué)科核心素養(yǎng)考查。 1.原電池中正負(fù)極的判斷 依據(jù) 正負(fù)極判斷 依據(jù)構(gòu)成原電池兩極的電極材料判斷 一般是較活潑的金屬為負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極 依據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化判斷 原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng);正極發(fā)生還原反應(yīng) 依據(jù)電子流動(dòng)方向或電流方向判斷 電子由負(fù)極流向正
11、極;電流由正極流向負(fù)極 依據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷 陽離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng) 依據(jù)原電池鹽橋中離子的移動(dòng)方向判斷 陽離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng) 2.電解池中陰陽極的判斷 依據(jù) 陰陽極判斷 根據(jù)所連接的外加電源判斷 與直流電源正極相連的為陽極,與直流電源負(fù)極相連的為陰極 根據(jù)電子流動(dòng)方向判斷 電子從電源負(fù)極流向陰極,從陽極流向電源正極 根據(jù)電解池電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷 陽離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽極移動(dòng) 根據(jù)電解池兩極產(chǎn)物判斷 一般情況下: ①陰極上的現(xiàn)象是析出金屬(質(zhì)量增加)或有無色氣體(H2)放出; ②陽極上的現(xiàn)象是
12、有非金屬單質(zhì)生成,呈氣態(tài)的有Cl2、O2或電極質(zhì)量減小(活性電極作陽極) 3.電解池的電極反應(yīng)及其放電順序 (1)陽離子在陰極上的放電順序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>…… (2)陰離子在陽極上的放電順序:S2->I->Br->Cl->OH->…… 4.電解的四大類型及規(guī)律 類型 電極反應(yīng)特點(diǎn) 實(shí)例 電解物質(zhì) 電解液濃度 pH 電解液復(fù)原方法 電解水型 陰極:4H++4e-===2H2↑ 陽極:4OH--4e-===2H2O+O2↑ NaOH H2O 增大 增大 加H2O H2SO4 減小 Na2SO4 不變 電解電解質(zhì)型 電解質(zhì)
13、的陰、陽離子分別在兩極放電 HCl 電解質(zhì) 減小 增大 通入HCl氣體 CuCl2 — 加CuCl2 放H2生堿型 陰極:放H2生成堿 陽極:電解質(zhì)陰離子放電 NaCl 電解質(zhì)和水 生成新電解質(zhì) 增大 通入HCl氣體 放O2生酸型 陰極:電解質(zhì)陽離子放電陽極:放O2生成酸 CuSO4 減小 加CuO 5.金屬腐蝕與防護(hù)的方法 (1)金屬腐蝕快慢程度的判斷方法 (2)金屬電化學(xué)保護(hù)的兩種方法 1.新型電池的電極反應(yīng)式 鋅銀電池 總反應(yīng):Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2 正極:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2O
14、H- 負(fù)極:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 鎳鐵電池 總反應(yīng):NiO2+Fe+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2 正極:NiO2+2e-+2H2O===Ni(OH)2+2OH- 負(fù)極:Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2 高鐵電池 總反應(yīng):3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 正極:FeO+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH- 負(fù)極:Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2 鎳鎘電池 總反應(yīng):Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2 正極:NiOOH+H2O+e-===Ni
15、(OH)2+OH- 負(fù)極:Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2 Mg-H2O2電池 總反應(yīng):H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O 正極:H2O2+2H++2e-===2H2O 負(fù)極:Mg-2e-===Mg2+ Mg-AgCl電池 總反應(yīng):Mg+2AgCl===2Ag+MgCl2 正極:2AgCl+2e-===2Ag+2Cl- 負(fù)極:Mg-2e-===Mg2+ 鈉硫電池 總反應(yīng):2Na+xS===Na2Sx 正極:xS+2e-===S 負(fù)極:2Na-2e-===2Na+ 全釩液流電池 總反應(yīng):VO+2H++V2+ V3++VO2++H2O 正極:V
16、O+2H++e-===VO2++H2O 負(fù)極:V2+-e-===V3+ 鋰-銅電池 總反應(yīng):2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH- 正極:Cu2O+H2O+2e-===2Cu+2OH- 負(fù)極:Li-e-===Li+ 鋰離子電池 總反應(yīng):Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6(x<1) 正極:Li1-xCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2 負(fù)極:LixC6-xe-===xLi++C6 [歸納點(diǎn)撥] 新型化學(xué)電源中電極反應(yīng)式的書寫方法 (1)書寫步驟 (2)不同介質(zhì)在電極反應(yīng)式中的“去留” 中性溶液 反應(yīng)物若是H+得電子或
17、OH-失電子,則H+或OH-均來自于水的電離 酸性溶液 反應(yīng)物或生成物中均沒有OH- 堿性溶液 反應(yīng)物或生成物中均沒有H+ 水溶液 不能出現(xiàn)O2- 2.燃料電池的電極反應(yīng)式(以CH3OH為例) 電池類型 導(dǎo)電介質(zhì) 反應(yīng)式 酸性燃料電池 H+ 總反應(yīng):2CH3OH+3O2===2CO2↑+4H2O 正極:O2+4e-+4H+===2H2O 負(fù)極:CH3OH-6e-+H2O=== CO2↑+6H+ 堿性燃料電池 OH- 總反應(yīng):2CH3OH+3O2+4OH-===2CO+6H2O 正極:O2+4e-+2H2O===4OH- 負(fù)極:CH3OH-6e-+8O
18、H-=== CO+6H2O 熔融碳酸鹽燃料電池 CO 總反應(yīng):2CH3OH+3O2===2CO2↑+4H2O 正極:O2+4e-+2CO2===2CO 負(fù)極:CH3OH-6e-+3CO===4CO2↑+2H2O 固態(tài)氧化物燃料電池 O2- 總反應(yīng):2CH3OH+3O2===2CO2↑+4H2O 正極:O2+4e-===2O2- 負(fù)極:CH3OH-6e-+3O2-===CO2↑+2H2O 質(zhì)子交換膜燃料電池 H+ 總反應(yīng):2CH3OH+3O2===2CO2↑+4H2O 正極:O2+4e-+4H+===2H2O 負(fù)極:CH3OH-6e-+H2O=== CO2↑+6H+
19、 [歸納點(diǎn)撥] 燃料電池中氧氣得電子的思維模型 根據(jù)燃料電池的特點(diǎn),一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2,O2得到電子后化合價(jià)降低,首先變成O2-,O2-能否存在要看電解質(zhì)環(huán)境。由于電解質(zhì)溶液(酸堿鹽)的不同,其電極反應(yīng)也有所不同,下表為四種不同電解質(zhì)環(huán)境中,氧氣得電子后為O2-的存在形式: 電解質(zhì)環(huán)境 從電極反應(yīng)式判O2-的存在形式 酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下 O2+4H++4e-===2H2O 堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下 O2+2H2O+4e-===4OH- 固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)環(huán)境下 O2+4e-===2O2- 熔融碳酸鹽(如:熔融K2CO3)環(huán)境下 O2
20、+2CO2+4e-===2CO 題型一 新型化學(xué)電源 [典例1] (2017·全國卷Ⅲ)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為16Li+xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4 B.電池工作時(shí),外電路中流過0.02 mol電子,負(fù)極材料減重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性 D.電池充電時(shí)間越長,電池中Li2S2的量越多 [解析] 原電池工作時(shí),正極發(fā)生一系列得電子的還原反應(yīng),即
21、:Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2,其中可能有2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4,A項(xiàng)正確;該電池工作時(shí),每轉(zhuǎn)移0.02 mol電子,負(fù)極有0.02 mol Li(質(zhì)量為0.14 g)被氧化為Li+,則負(fù)極質(zhì)量減少0.14 g,B項(xiàng)正確;石墨烯能導(dǎo)電,利用石墨烯作電極,可提高電極a的導(dǎo)電性,C項(xiàng)正確;充電過程中,Li2S2的量逐漸減少,當(dāng)電池充滿電時(shí),相當(dāng)于達(dá)到平衡狀態(tài),電池中Li2S2的量趨于不變,故不是電池充電時(shí)間越長,電池中Li2S2的量越多,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案] D [針對訓(xùn)練] 1.世界某著名學(xué)術(shù)刊物近期介紹了一種新型中溫全瓷鐵-空氣電池,其結(jié)構(gòu)如
22、圖所示。 下列有關(guān)該電池放電時(shí)的說法正確的是( ) A.a(chǎn)極發(fā)生氧化反應(yīng) B.正極的電極反應(yīng)式為FeOx+2xe-===Fe+xO2- C.若有22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)空氣參與反應(yīng),則電路中有4 mol電子轉(zhuǎn)移 D.鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)+Fe===FeOx+xH2 解析:選D a極通入空氣,O2在該電極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),A錯(cuò)誤;O2在正極發(fā)生反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4e-===2O2-,B錯(cuò)誤;由B項(xiàng)分析可知,電路中有4 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)正極上消耗1 mol O2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4 L,則通入空氣的體積約為22.4 L×5=112 L,C錯(cuò)誤;由圖
23、可知,鐵表面H2O(g)參與反應(yīng)生成H2,則發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)+Fe===FeOx+xH2,D正確。 題型二 帶離子交換膜的化學(xué)電源 [典例2] 液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點(diǎn)。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示,該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑,KOH溶液作為電解質(zhì)溶液。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是( ) A.b電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B.a(chǎn)電極反應(yīng)式:N2H4+4OH--4e-===N2↑+4H2O C.放電時(shí),電流從a電極經(jīng)過負(fù)載流向b電極 D.其中的離子交換膜需選用陽離子交換膜 [解析] A項(xiàng),b電極上發(fā)生還原反應(yīng),錯(cuò)誤;C項(xiàng),放電時(shí)
24、,電子從a電極經(jīng)過負(fù)載流向b電極,錯(cuò)誤;D項(xiàng),其中的離子交換膜需選用陰離子交換膜,錯(cuò)誤。 [答案] B [題后悟道] [針對訓(xùn)練] 2.用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫,將所得的混合液進(jìn)行電解循環(huán)再生,這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖所示,則下列有關(guān)說法中不正確的是( ) A.X為直流電源的負(fù)極,Y為直流電源的正極 B.陽極區(qū)pH增大 C.圖中的b>a D.該過程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2 解析:選B A項(xiàng),由圖示可知Pt(Ⅰ)極上H+→H2,發(fā)生還原反應(yīng),故Pt(Ⅰ)為陰極,X為直流電源的負(fù)極,Y為直流
25、電源的正極,正確;B項(xiàng),Pt(Ⅱ)為陽極,在陽極,SO、HSO被氧化為H2SO4,SO+H2O-2e-===2H++SO,HSO+H2O-2e-===3H++SO,溶液的酸性增強(qiáng),pH減小,錯(cuò)誤;C項(xiàng),由上面的分析可知,陽極有H2SO4生成,故b>a,正確;D項(xiàng),陽極產(chǎn)物為H2SO4,陰極產(chǎn)物為H2,正確。 題型三 可逆電池 [典例3] (2016·全國卷Ⅲ)鋅-空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH-+2H2O===2Zn(OH)。下列說法正確的是( ) A.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動(dòng) B.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中c(OH-)
26、逐漸減小 C.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Zn+4OH--2e-===Zn(OH) D.放電時(shí),電路中通過2 mol電子,消耗氧氣22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況) [解析] A項(xiàng),充電時(shí)裝置為電解池,溶液中的陽離子向陰極移動(dòng)。B項(xiàng),充電時(shí)的總反應(yīng)為放電時(shí)的逆反應(yīng):2Zn(OH)===2Zn+O2+4OH-+2H2O,c(OH-)逐漸增大。C項(xiàng),放電時(shí)負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),由放電時(shí)的總反應(yīng)可知,負(fù)極反應(yīng)式為Zn+4OH--2e-===Zn(OH)。D項(xiàng),由放電時(shí)的總反應(yīng)可知,電路中通過2 mol電子時(shí),消耗0.5 mol O2,其體積為11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 [答案] C [題后悟道] 有關(guān)可逆
27、電池的解題思路 [針對訓(xùn)練] 3.(2016·四川高考)某電動(dòng)汽車配載一種可充放電的鋰離子電池,放電時(shí)電池總反應(yīng)為Li1-xCoO2+LixC6===LiCoO2+C6(x<1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是( ) A.放電時(shí),Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移 B.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6-xe-===xLi++C6 C.充電時(shí),若轉(zhuǎn)移1 mol e-,石墨(C6)電極將增重7x g D.充電時(shí),陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+ 解析:選C A.原電池中陽離子由負(fù)極向正極遷移,正確;B.放電時(shí),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),
28、電極反應(yīng)式為LixC6-xe-===xLi++C6,正確;C.充電時(shí),若轉(zhuǎn)移1 mol電子,石墨電極質(zhì)量將增重7 g,錯(cuò)誤;D.充電時(shí)陽極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+,正確。 題型四 電解原理在環(huán)保、新材料制備中的應(yīng)用 [典例4] (2015·四川高考)用右圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時(shí),控制溶液pH為9~10,陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體,下列說法不正確的是( ) A.用石墨作陽極,鐵作陰極 B.陽極的電極反應(yīng)式:Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O C.陰極的電極反應(yīng)式:2H2O+
29、2e-===H2↑+2OH- D.除去CN-的反應(yīng):2CN-+5ClO-+2H+===N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O [解析] A項(xiàng),若鐵作陽極,則鐵失電子生成Fe2+,則CN-無法除去,故鐵只能作陰極,正確;B項(xiàng),陽極Cl-放電生成ClO-,Cl的化合價(jià)升高,故在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),又已知該溶液呈堿性,正確;C項(xiàng),陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng),在堿性條件下,H2O提供陽離子(H+),正確;D項(xiàng),由于溶液是堿性條件,故除去CN-發(fā)生的反應(yīng)為2CN-+5ClO-+H2O===N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,錯(cuò)誤。 [答案] D [針對訓(xùn)練] 4.(2017·廣州模
30、擬)用電化學(xué)法制備LiOH的實(shí)驗(yàn)裝置如圖,采用惰性電極,a口導(dǎo)入LiCl溶液,b口導(dǎo)入LiOH溶液,下列敘述正確的是( ) A.通電后陽極區(qū)溶液pH增大 B.陰極區(qū)的電極反應(yīng)式為4OH--4e-===O2↑+2H2O C.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí),會有0.25 mol的Cl2生成 D.通電后Li+通過交換膜向陰極區(qū)遷移,LiOH濃溶液從d口導(dǎo)出 解析:選D A項(xiàng),左端為陽極,Cl-放電生成Cl2,Cl2溶于水,生成酸,pH減小,錯(cuò)誤;B項(xiàng),右端是陰極區(qū)得到電子,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===2OH-+H2↑,錯(cuò)誤;C項(xiàng),2Cl--2e-===Cl2,通過1 mol
31、電子,得到0.5 mol Cl2,錯(cuò)誤;D項(xiàng),根據(jù)電解原理,陽離子通過陽離子交換膜,從陽極區(qū)向陰極區(qū)移動(dòng),LiOH濃溶液從d口導(dǎo)出,正確。 題型五 新環(huán)境下金屬的腐蝕與防護(hù) [典例5] (2015·上海高考)研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是( ) A.d為石墨,鐵片腐蝕加快 B.d為石墨,石墨上電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-―→4OH- C.d為鋅塊,鐵片不易被腐蝕 D.d為鋅塊,鐵片上電極反應(yīng)為2H++2e-―→H2↑ [解析] A.由于活動(dòng)性:Fe>石墨,所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池,F(xiàn)e為負(fù)極,失去電子被氧化變?yōu)镕e2+進(jìn)入溶液,溶解在海水中
32、的氧氣在正極石墨上得到電子被還原,比沒有形成原電池時(shí)的速率快,正確。B.d為石墨,由于是中性電解質(zhì),所以發(fā)生的是吸氧腐蝕,石墨上氧氣得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-―→4OH-,正確。C.若d為鋅塊,則由于金屬活動(dòng)性:Zn>Fe,Zn為原電池的負(fù)極,F(xiàn)e為正極,首先被腐蝕的是Zn,鐵得到保護(hù),鐵片不易被腐蝕,正確。D.d為鋅塊,由于電解質(zhì)為中性環(huán)境,發(fā)生的是吸氧腐蝕,在鐵片上電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-―→4OH-,錯(cuò)誤。 [答案] D [針對訓(xùn)練] 5.城市地下潮濕的土壤中常埋有縱橫交錯(cuò)的管道和輸電線路,當(dāng)有電流泄漏并與金屬管道形成回路時(shí),就會引起金屬管道的
33、腐蝕。原理如圖所示,但若電壓等條件適宜,鋼鐵管道也可能減緩腐蝕,此現(xiàn)象被稱為“陽極保護(hù)”。下列有關(guān)說法不正確的是( ) A.該裝置能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能 B.管道右端腐蝕比左端快,右端電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+ C.如果沒有外加電源,潮濕的土壤中的鋼鐵管道比較容易發(fā)生吸氧腐蝕 D.鋼鐵“陽極保護(hù)”的實(shí)質(zhì)是在陽極金屬表面形成一層耐腐蝕的鈍化膜 解析:選B A項(xiàng),該裝置相當(dāng)于電解池,能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,正確;B項(xiàng),左端是陽極,腐蝕得更快,錯(cuò)誤;C項(xiàng),如果沒有外加電源,潮濕的土壤(接近中性)中的鋼鐵管道發(fā)生原電池反應(yīng),所以發(fā)生的是吸氧腐蝕,正確;D項(xiàng),根據(jù)題意,此種腐蝕
34、較慢,所以“陽極保護(hù)”實(shí)際上是在金屬表面形成了一層致密的保護(hù)膜,正確。 [課堂練——練熟方法] 1.MCFC型燃料電池可同時(shí)供應(yīng)電和水蒸氣,其工作溫度為600~700 ℃,所用燃料為H2,電解質(zhì)為熔融的K2CO3。已知該電池的總反應(yīng)為2H2+O2===2H2O,下列有關(guān)該電池的說法正確的是( ) A.該電池的正極反應(yīng)式為4OH-+4e-===O2↑+2H2O B.該電池的負(fù)極反應(yīng)式為H2-2e-===2H+ C.放電時(shí)OH-向負(fù)極移動(dòng) D.當(dāng)生成1 mol H2O時(shí),轉(zhuǎn)移2 mol電子 解析:選D 該燃料電池的燃料為H2,電解質(zhì)為熔融的K2CO3,總反應(yīng)為2H2+O2=
35、==2H2O,負(fù)極反應(yīng)式為2H2+2CO-4e-===2H2O+2CO2,正極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-===2CO,故A、B均錯(cuò)誤;電解質(zhì)中移動(dòng)的陰離子為CO,不是OH-,故C錯(cuò)誤;根據(jù)負(fù)極反應(yīng)式知,生成1 mol H2O時(shí)轉(zhuǎn)移2 mol電子,故D正確。 2.(2017·北京西城模擬)利用如圖所示裝置可以將溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為燃料氣體CO。下列說法中,正確的是( ) A.該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程 B.電極a表面發(fā)生還原反應(yīng) C.該裝置工作時(shí),H+從b極區(qū)向a極區(qū)移動(dòng) D.該裝置中每生成1 mol CO,同時(shí)生成1 mol O2 解析:選A 根據(jù)圖示,該過程是將
36、太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程,故A正確;電極a表面發(fā)生水轉(zhuǎn)化為氧氣的過程,反應(yīng)中O元素的化合價(jià)升高,被氧化,發(fā)生氧化反應(yīng),故B錯(cuò)誤;由圖知,a為負(fù)極,b為正極,H+從a極區(qū)向b極區(qū)移動(dòng),故C錯(cuò)誤;根據(jù)得失電子守恒,該裝置中每生成1 mol CO,同時(shí)生成 mol O2,故D錯(cuò)誤。 3.納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度制備納米級Cu2O的裝置如圖所示,發(fā)生的反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列說法正確的是( ) A.鈦電極發(fā)生氧化反應(yīng) B.陽極附近溶液的pH逐漸增大 C.離子交換膜應(yīng)采用陽離子交換膜 D.陽極反應(yīng)為2Cu+2OH
37、--2e-===Cu2O+H2O 解析:選D 鈦電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;銅作陽極,陽極上銅發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),陽極反應(yīng)為2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O,OH-由陰極區(qū)遷移到陽極區(qū)參與反應(yīng),離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜,C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確;由陰極區(qū)遷移過來的OH-在陽極全部參與反應(yīng),陽極附近溶液的pH不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.如圖是一種可充電的鋰離子電池充、放電的工作示意圖。該電池的反應(yīng)式為LiMnO2+C6Li1-xMnO2+LixC6(LixC6表示鋰原子嵌入石墨形成的復(fù)合材料)。下列有關(guān)說法正確的是( ) A.K與N相接時(shí),A極為負(fù)極,該電極反應(yīng)式為Li
38、xC6-xe-===C6+xLi+ B.在整個(gè)充電或放電過程中都只存在一種形式的能量轉(zhuǎn)化 C.K與N相接時(shí),Li+由A極遷移到B極 D.K與M相接時(shí),A極發(fā)生氧化反應(yīng),LiMnO2-xe-===Li1-xMnO2+xLi+ 解析:選D 充電時(shí)原電池的正極與電源正極相連,故A為原電池的正極,B為原電池的負(fù)極。A項(xiàng),K與N相接時(shí),該裝置為原電池,A為正極,錯(cuò)誤;B項(xiàng),在整個(gè)充電或放電過程中不僅存在電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化,也存在化學(xué)能與熱能或電能與熱能的轉(zhuǎn)化,錯(cuò)誤;C項(xiàng),K與N相接時(shí),該裝置為原電池,在原電池中,陽離子向正極移動(dòng),即Li+由B極遷移到A極,錯(cuò)誤;D項(xiàng),K與M相接時(shí),該裝置為電解池
39、,A極為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為LiMnO2-xe-===Li1-xMnO2+xLi+,正確。 5.二甲醚(CH3OCH3)是一種綠色燃料,可以用來制備燃料電池,其工作原理如圖所示。 下列有關(guān)判斷正確的是( ) A.a(chǎn)電極為電源陽極,發(fā)生氧化反應(yīng) B.H+從a電極移向b電極 C.b電極反應(yīng)式為O2+4e-===2O2- D.水是該電池的負(fù)極反應(yīng)物,不是該電池的生成物 解析:選B 該電池為原電池,二甲醚在a電極發(fā)生氧化反應(yīng),a電極是電源負(fù)極,不稱為陽極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池中,陽離子從負(fù)極移向正極,B項(xiàng)正確;b電極為正極,O2得電子,電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+===2H2
40、O,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該電池為燃料電池,一般燃料電池的電池反應(yīng)為該燃料燃燒的反應(yīng)(電池反應(yīng)不注明反應(yīng)條件“燃燒”),則該電池反應(yīng)為CH3OCH3+3O2===2CO2+3H2O,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 6.(2017·石家莊模擬)如圖所示裝置Ⅰ是一種可充電電池,裝置Ⅱ?yàn)殡娊獬?。離子交換膜只允許Na+通過,充放電的化學(xué)方程式為2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr。閉合開關(guān)K時(shí),b極附近先變紅色。下列說法正確的是( ) A.負(fù)極反應(yīng)為4Na-4e-===4Na+ B.閉合K后,b電極附近的pH變小 C.當(dāng)有0.01 mol Na+通過離子交換膜時(shí),b電極上析出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為112 mL
41、 D.閉合K后,a電極上產(chǎn)生的氣體具有漂白性 解析:選C 當(dāng)閉合開關(guān)K時(shí),b附近溶液先變紅,即b附近有OH-生成,在b極析出氫氣,b極是陰極,a極是陽極,與陰極連接的是原電池的負(fù)極,所以B極是負(fù)極,A極是正極。閉合K時(shí),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為2Na2S2-2e-===2Na++Na2S4,A錯(cuò)誤;閉合開關(guān)K時(shí),b極附近先變紅色,該極上生成H2和OH-,pH增大,B錯(cuò)誤;閉合K時(shí),有0.01 mol Na+通過離子交換膜,說明有0.01 mol電子轉(zhuǎn)移,陰極上生成0.005 mol H2,標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為0.005 mol×22.4 L·mol-1=0.112 L=112 mL,C正
42、確;閉合開關(guān)K時(shí),a極是陽極,該極上金屬銅被氧化,電極反應(yīng)為Cu-2e-===Cu2+,沒有氣體產(chǎn)生,D錯(cuò)誤。 7.如圖所示的電化學(xué)裝置,可用于凈化處理廁所排放廢水中的尿素(H2NCONH2),同時(shí)產(chǎn)生電能。下列有關(guān)說法不正確的是( ) A.右側(cè)的多孔碳電極是原電池的負(fù)極 B.電解質(zhì)溶液中H+向左側(cè)移動(dòng) C.正極上發(fā)生還原反應(yīng):H2NCONH2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+ D.電極上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6 L O2,電路中轉(zhuǎn)移6 mol電子 解析:選C 在該原電池中,通入氧氣的電極是正極,通入尿素(H2NCONH2)的電極是負(fù)極,即左側(cè)多孔碳電極是原電池的正
43、極,右側(cè)為負(fù)極,故A正確;電解質(zhì)溶液中H+向電池正極移動(dòng),即向左側(cè)移動(dòng),故B正確;H2NCONH2在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),故C錯(cuò)誤;根據(jù)正極上的反應(yīng)O2+4H++4e-===2H2O,當(dāng)電極上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6 L即1.5 mol O2時(shí),電子轉(zhuǎn)移為6 mol,故D正確。 [課下練——練通高考] 1.用電解法制取KIO3的方法是以石墨和鐵為電極電解KI溶液,電解反應(yīng)方程式為KI+3H2OKIO3+3H2↑。下列說法中正確的是( ) A.電解時(shí)石墨作陰極 B.電解時(shí)陽極上產(chǎn)生H2 C.電解過程中陰極溶液pH升高 D.陰極電極反應(yīng)式:I--6e-+3H2O===IO+6H+ 解析
44、:選C A項(xiàng),電解時(shí),鐵作陰極,石墨作陽極,若鐵作陽極,則鐵放電,錯(cuò)誤;B項(xiàng),陽極發(fā)生氧化反應(yīng),I-失電子被氧化,電極反應(yīng)為I--6e-+3H2O===IO+6H+,錯(cuò)誤;C項(xiàng),陰極水電離出的H+放電,2H++2e-===H2↑,H+不斷減少,使電離平衡H2OH++OH-不斷右移,OH-增多,溶液的pH升高,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.(2017·貴州模擬)鎂燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低、燃料易于貯運(yùn)及污染小等特點(diǎn)。如圖所示為鎂-次氯酸鹽燃料電池的工作原理圖,下列有關(guān)說法不正確的是( ) A.該燃料電池中鎂為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng) B.正極反應(yīng)為ClO-+H
45、2O+2e-===Cl-+2OH- C.電池總反應(yīng)為Mg+ClO-+H2O===Mg(OH)2↓+Cl- D.放電過程中OH-移向正極 解析:選D 根據(jù)題給裝置圖可知,Mg失電子生成Mg2+發(fā)生氧化反應(yīng),鎂作負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)為Mg-2e-+2OH-===Mg(OH)2↓,A項(xiàng)說法正確;正極反應(yīng)為ClO-+H2O+2e-===Cl-+2OH-,B項(xiàng)說法正確;將電池的正極反應(yīng)和負(fù)極反應(yīng)相加得電池總反應(yīng)式Mg+ClO-+H2O===Mg(OH)2↓+Cl-,C項(xiàng)說法正確;放電過程中OH-移向負(fù)極,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.近年來AIST報(bào)告正在研制一種“高容量、低成本”鋰-銅空氣燃料電池,該電池通過一種
46、復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電力,其中放電過程為2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-,示意圖如圖。下列說法不正確的是( ) A.放電時(shí),Li+透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng) B.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式為Cu2O+H2O+2e-===2Cu+2OH- C.通空氣時(shí),銅被腐蝕,表面產(chǎn)生Cu2O D.整個(gè)反應(yīng)過程中,銅相當(dāng)于催化劑 解析:選B 由題中裝置圖和放電時(shí)的總反應(yīng)可知,放電時(shí)Li為負(fù)極,Cu為正極,陽離子向正極移動(dòng),A項(xiàng)正確;放電時(shí),負(fù)極Li失電子轉(zhuǎn)化成Li+,B項(xiàng)錯(cuò)誤;結(jié)合題中裝置圖可知,通入空氣銅被腐蝕,生成Cu2O,C項(xiàng)正確;銅被腐蝕生成Cu2O,放電時(shí)Cu2
47、O又被還原成Cu,所以整個(gè)反應(yīng)過程中Cu相當(dāng)于催化劑,D項(xiàng)正確。 4.利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),開始時(shí),a、b兩處的液面相平,密封好,放置一段時(shí)間。下列說法不正確的是( ) A.a(chǎn)管發(fā)生吸氧腐蝕,b管發(fā)生析氫腐蝕 B.一段時(shí)間后,a管的液面高于b管的液面 C.a(chǎn)處溶液的pH增大,b處溶液的pH減小 D.a(chǎn)、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式:Fe-2e-===Fe2+ 解析:選C a管發(fā)生吸氧腐蝕,a處溶液的pH增大,b管發(fā)生析氫腐蝕,b處溶液的c(H+)減小,pH增大,A項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),a處消耗了液面上的O2,b管有H2生成,b管壓強(qiáng)大于a管壓強(qiáng),正確;D項(xiàng),電化學(xué)腐蝕中鐵失去
48、電子變成Fe2+,正確。 5.(2017·清遠(yuǎn)模擬)研究發(fā)現(xiàn),可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融的CaF2-CaO作電解質(zhì),利用圖示裝置獲得金屬鈣,并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法中錯(cuò)誤的是( ) A.在制備金屬鈦前后,整套裝置中CaO的總量保持不變 B.陽極的電極反應(yīng)式為C+2O2--4e-===CO2↑ C.由TiO2制得1 mol金屬Ti,理論上外電路通過2 mol 電子 D.若用鉛蓄電池作供電電源,“-”接線柱應(yīng)連接Pb電極 解析:選C A.石墨為陽極,電極反應(yīng)式為C+2O2--4e-===CO2↑,陰極反應(yīng)式為CaO+2e-===Ca+O2-,然后2Ca+
49、TiO2===Ti+2CaO,因此反應(yīng)前后消耗氧化鈣的量不變,正確;B.石墨作陽極,C失去電子,轉(zhuǎn)變成CO2,因此電極反應(yīng)式為C+2O2--4e-===CO2↑,正確;C.根據(jù)選項(xiàng)A的分析,生成1 mol Ti,轉(zhuǎn)移4 mol e-,錯(cuò)誤;D.鉛蓄電池:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,Pb作負(fù)極,正確。 6.光電池是發(fā)展性能源。一種光化學(xué)電池的結(jié)構(gòu)如圖,當(dāng)光照在表面涂有氯化銀的銀片上時(shí),AgCl(s)Ag(s)+Cl(AgCl)[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化銀表面],接著Cl(AgCl)+e-===Cl-(aq)。若將光源移除,電池會立即恢復(fù)至初始狀
50、態(tài)。 下列說法不正確的是( ) A.光照時(shí),外電路中電流由X流向Y B.光照時(shí),Pt電極發(fā)生的反應(yīng)為2Cl-+2e-===Cl2↑ C.光照時(shí),Cl-向Pt電極移動(dòng) D.光照時(shí),電池總反應(yīng)為AgCl(s)+Cu+(aq)Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq) 解析:選B Ag電極上發(fā)生Cl(AgCl)+e-===Cl-(aq),則Ag電極為正極,Pt電極為負(fù)極,外電路中電流由X流向Y,A項(xiàng)正確;Pt電極為負(fù)極,Cu+失去電子,電極反應(yīng)式為Cu+-e-===Cu2+,B項(xiàng)錯(cuò)誤;光照時(shí),Cl-向負(fù)極(Pt電極)移動(dòng),C項(xiàng)正確;光照時(shí),電池總反應(yīng)為AgCl(s)+Cu+(aq
51、)Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq),D項(xiàng)正確。 7.(2017·北京東城模擬)氫氧化鋰是制取鋰和鋰的化合物的原料,用電解法制備氫氧化鋰的工作原理如圖所示: 下列敘述不正確的是( ) A.b極附近溶液的pH增大 B.a(chǎn)極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O-4e-===O2↑+4H+ C.該法制備LiOH還可得到硫酸和氫氣等產(chǎn)品 D.當(dāng)電路中通過1 mol電子時(shí),可得到2 mol LiOH 解析:選D 從電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向看,石墨a是陽極,石墨b是陰極;a極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),即2H2O-4e-===O2↑+4H+,結(jié)合移動(dòng)過來的SO得到硫酸;b極H+得電子放出氫氣
52、,c(OH-)增大,溶液的pH增大,結(jié)合移動(dòng)過來的Li+生成LiOH,故A、B、C都是正確的。由電子守恒,反應(yīng)中電路中通過1 mol電子時(shí),得到1 mol LiOH,D說法是錯(cuò)誤的。 8.用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的NH,模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是( ) A.陽極室溶液由無色變成棕黃色 B.電解一段時(shí)間后,陰極室溶液中的溶質(zhì)一定是(NH4)3PO4 C.電解一段時(shí)間后,陰極室溶液中的pH升高 D.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí),陰極有0.25 mol的O2生成 解析:選C A項(xiàng),F(xiàn)e為陽極,陽極上Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2+,所以溶液變淺綠色
53、,錯(cuò)誤;B項(xiàng),電解時(shí),溶液中NH向陰極室移動(dòng),H+放電生成H2,所以陰極室中溶質(zhì)為(NH4)3PO4或NH4H2PO4、(NH4)2HPO4,錯(cuò)誤;C項(xiàng),電解時(shí),陰極上H+放電生成H2,溶液中c(OH-)增大,溶液中pH升高,正確;D項(xiàng), 陰極生成H2,錯(cuò)誤。 9.高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途。用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)的裝置如圖所示。下列說法正確的是( ) A.鐵是陽極,電極反應(yīng)為Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2↓ B.電解一段時(shí)間后,鎳電極附近溶液的pH減小 C.若離子交換膜為陰離子交換膜,則電解結(jié)束后左側(cè)溶液中含有F
54、eO D.每制得1 mol Na2FeO4,理論上可以產(chǎn)生67.2 L氣體 解析:選C 由題意可知,用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4),鐵失電子生成高鐵酸鈉,發(fā)生氧化反應(yīng),F(xiàn)e為陽極,電極反應(yīng)為Fe-6e-+8OH-===FeO+4H2O,A項(xiàng)錯(cuò)誤;鎳電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為2H2O+2e-===2OH-+H2↑,OH-不斷增多,溶液的pH不斷增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng),若離子交換膜為陰離子交換膜,則左側(cè)溶液中會含有FeO,正確;D項(xiàng)沒有指明溫度和壓強(qiáng),無法計(jì)算生成氣體的體積,錯(cuò)誤。 10.如圖所示,裝置在常溫下工作(溶液體積變化忽略不計(jì))。閉合
55、K,燈泡發(fā)光。下列敘述中不正確的是( ) A.當(dāng)電路中有1.204×1022個(gè)電子轉(zhuǎn)移時(shí),乙燒杯中溶液的pH約為1 B.電池工作時(shí),鹽橋中的K+移向甲燒杯,外電路的電子方向是從b到a C.電池工作時(shí),甲燒杯中由水電離出的c(H+)逐漸減小 D.乙池中的氧化產(chǎn)物為SO 解析:選C A項(xiàng),n(e-)= mol=0.02 mol,乙燒杯中,HSO-2e-+H2O===3H++SO,n(H+)=0.03 mol,c(H+)==0.1 mol·L-1,乙燒杯中溶液的pH約為1,A項(xiàng)正確;B項(xiàng),乙燒杯中發(fā)生氧化反應(yīng),故乙燒杯中的石墨電極為負(fù)極,甲燒杯中的石墨電極為正極,鹽橋中的陽離子K+向
56、正極移動(dòng),即向甲燒杯中移動(dòng),外電路的電子由負(fù)極移向正極,即方向是從b到a,B項(xiàng)正確;C項(xiàng),電池工作時(shí),甲燒杯中MnO不斷得到電子被還原,MnO+5e-+8H+===Mn2++4H2O,反應(yīng)消耗H+,溶液中的c(H+)不斷減小,所以由水電離出的c(H+)逐漸增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng),在乙池中HSO不斷被氧化,變?yōu)镾O,D項(xiàng)正確。 11.中國科學(xué)家用毛筆書寫后的紙張作為空氣電極,設(shè)計(jì)并組裝了輕型、柔性且可折疊的可充電鋰空氣電池(圖1),電池的工作原理如圖2。下列有關(guān)說法正確的是( ) A.放電時(shí),紙張中的纖維素作鋰電池的正極 B.放電時(shí),Li+由正極經(jīng)過有機(jī)電解質(zhì)溶液移向負(fù)極 C.開關(guān)K
57、閉合給鋰電池充電,X為直流電源正極 D.充電時(shí),陽極的電極反應(yīng)式為Li2O2-2e-===O2↑+2Li+ 解析:選D 纖維素不導(dǎo)電,石墨導(dǎo)電,故放電時(shí),紙張表面毛筆書寫后留下的石墨作電池正極,A項(xiàng)錯(cuò)誤。原電池或電解池工作時(shí),電解質(zhì)中陰、陽離子的移動(dòng)方向一般遵循“陰陽相吸”原則,即電池放電時(shí),電解質(zhì)中的陽離子移向正極,據(jù)此可快速判斷鋰電池放電時(shí),帶正電荷的Li+由負(fù)極經(jīng)過有機(jī)電解質(zhì)溶液移向正極,B項(xiàng)錯(cuò)誤。充電時(shí),直流電源負(fù)極與電池負(fù)極(金屬鋰)相連,故X為直流電源負(fù)極,C項(xiàng)錯(cuò)誤。充電時(shí),空氣電極作陽極,此時(shí)Li2O2失去電子生成O2:Li2O2-2e-===O2↑+2Li+,D項(xiàng)正確。
58、12.以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池,采用電解法制備Fe(OH)2,裝置如圖所示,其中P端通入CO2。通電一段時(shí)間后,右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀,且較長時(shí)間不變色。則下列說法中正確的是( ) A.X、Y兩端都必須用鐵作電極 B.不可以用NaOH溶液作為電解液 C.陰極發(fā)生的反應(yīng)是2H2O+2e-===H2↑+2OH- D.X端為電解池的陽極 解析:選C 左邊裝置是原電池,通入氫氣的電極Ⅰ是負(fù)極、通入氧氣的電極Ⅱ是正極,負(fù)極反應(yīng)式為H2-2e-+CO===CO2+H2O,正極反應(yīng)式為O2+4e-+2CO2===2CO,右邊裝置是電解池,X是陰極、Y是陽極,
59、陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-、陽極反應(yīng)式為Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2↓。X、Y兩端,陽極X必須是鐵電極,Y電極不需要一定用鐵作電極,可以用石墨作電極,故A錯(cuò)誤;電解過程是陰極上H+放電得到溶液中的OH-結(jié)合Fe2+生成氫氧化亞鐵,所以可以用NaOH溶液作為電解液,故B錯(cuò)誤;陰極發(fā)生的反應(yīng)是溶液中的H+得到電子生成H2,堿溶液中電極反應(yīng):2H2O+2e-===H2↑+2OH-,故C正確;X連接原電池負(fù)極,所以是電解池陰極,故D錯(cuò)誤。 13.如圖所示的裝置是用氫氧燃料電池B進(jìn)行的某電解實(shí)驗(yàn): (1)若電池B使用了亞氨基鋰(Li2NH)固體作為儲氫材料,
60、其儲氫原理是Li2NH+H2===LiNH2+LiH,則下列說法中正確的是________(填字母)。 A.Li2NH中N的化合價(jià)是-1價(jià) B.該反應(yīng)中H2既是氧化劑又是還原劑 C.Li+和H+的離子半徑相等 D.此法儲氫和鋼瓶儲氫的原理相同 (2)在電池B工作時(shí): ①若用固體Ca(HSO4)2為電解質(zhì)傳遞H+,則電子由________極流出,H+向________極移動(dòng)(填“a”或“b”)。 ②b極上的電極反應(yīng)式為__________________。 ③外電路中,每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,在a極消耗______ L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)的H2。 (3)若A中X、Y都是惰性電極,電
61、解液W是滴有酚酞的飽和NaCl溶液,則B工作時(shí): ①電解池中X極上的電極反應(yīng)式是________________。在X極這邊觀察到的現(xiàn)象是____________________。 ②檢驗(yàn)Y電極上反應(yīng)產(chǎn)物的方法是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③若A中其他均不改變,只將電極Y換成鐵棒,可實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀_______。 解析:(1)Li2NH中N的化合價(jià)是-3,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該反應(yīng)中,一
62、部分H2→LiNH2,H元素的化合價(jià)由0→+1,H元素被氧化,一部分H2→LiH,H元素的化合價(jià)由0→-1,H元素被還原,故該反應(yīng)中H2既是氧化劑又是還原劑,B項(xiàng)正確;Li+的半徑大于H+的半徑,C項(xiàng)錯(cuò)誤;此法儲氫是利用化學(xué)方法儲氫,而鋼瓶儲氫是利用加壓和降溫,使氫氣變?yōu)橐后w氫,故二者原理不同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 (2)①電池B為氫氧燃料電池,其中通入H2的a極為負(fù)極,通入O2的b極為正極,電子由a極(負(fù)極)流出,陽離子H+向b極(正極)移動(dòng)。 ②b極為正極,在酸性介質(zhì)中,電極反應(yīng)為O2+4H++4e-===2H2O。 ③a極為負(fù)極,電極反應(yīng)為H2-2e-===2H+,每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,
63、在a極消耗0.05 mol H2,體積為0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L。 (3)①電解池中X極與負(fù)極相連,說明X極為陰極,陰極上H+放電,得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑,由于H+不斷減少,使H2OH++OH-不斷右移,OH-濃度增大,溶液呈堿性,酚酞遇堿變紅。 ②電解池中Y極為陽極,陽極上Cl-放電,電極反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑,Cl2可將I-氧化為I2,淀粉遇I2變藍(lán),因此可利用此性質(zhì)檢驗(yàn)Cl2。用潤濕的淀粉-KI試紙接近Y極氣體產(chǎn)物,若試紙變藍(lán),說明產(chǎn)生的氣體為Cl2。 答案:(1)B (2)①a b?、贠2+4H+
64、+4e-===2H2O?、?.12 (3)①2H++2e-===H2↑ 溶液變紅 ②用潤濕的淀粉-KI試紙接近Y極氣體產(chǎn)物,若試紙變藍(lán),證明產(chǎn)生的氣體為Cl2 ③制Fe(OH)2 14.對工業(yè)廢水和生活污水進(jìn)行處理是防止水體污染、改善水質(zhì)的主要措施。 (1)含氰廢水中的CN-有劇毒。 ①CN-中C元素顯+2價(jià),N元素顯-3價(jià),用原子結(jié)構(gòu)解釋N元素顯負(fù)價(jià)的原因是________________________,共用電子對偏向N原子,N元素顯負(fù)價(jià)。 ②在微生物的作用下,CN-能夠被氧氣氧化成HCO,同時(shí)生成NH3,該反應(yīng)的離子方程式為_________________________
65、_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)含乙酸鈉和對氯酚(ClOH)的廢水可以利用微生物電池除去,其原理如下圖所示。 ①B是電池的________(填“正”或“負(fù)”)極; ②A極的電極反應(yīng)式為_______________________________________________。 (3)電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液,同時(shí)得到乳酸的原理如下圖所示(圖中“HA”表示乳酸分
66、子,A-表示乳酸根離子)。 ①陽極的電極反應(yīng)式為________________________________________________。 ②簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理:_____________________________________ ________________________________________________________________________。 ③電解過程中,采取一定的措施可控制陽極室的pH約為6~8,此時(shí)進(jìn)入濃縮室的OH-可忽略不計(jì)。400 mL 10 g·L-1乳酸溶液通電一段時(shí)間后,濃度上升為145 g·L-1(溶液體積變化忽略不計(jì)),陰極上產(chǎn)生的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為________L。(乳酸的摩爾質(zhì)量為90 g·mol-1) 解析:(1)①C和N的原子核外電子層數(shù)相同(同周期),核電荷數(shù)C小于N,原子半徑C大于N,吸引電子能力C弱于N,C和N原子形成共價(jià)鍵時(shí),共用電子對偏向N原子,故N原子顯負(fù)化合價(jià)。 ②在微生物的作用下,CN-被氧氣氧化成HCO,同時(shí)生成NH3的離子方程式為2CN-+4H2O+O22
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