专题六 化学能与电能(试题部分)

专题六化学能与电能【考情探究】

课标解读考点原电池原理化学电源电解原理及其应用金属的腐蚀与防护

解读

1.理解原电池的构成、工

作原理及应用,能写出电

极反应和电池反应方程

式

2.了解常见化学电源的

种类及其工作原理

理解电解池的构成、工作原

理及应用,能写出电极反应

和电解反应方程式

了解金属发生电化学腐蚀的原因、金

属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措

施

考情分析电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸,是历年高考的考查热点,通常会以新型二次电池为载体,考查原电池原理与电解原理。借助不同形式的能量转化过程,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养和关注社会发展、科技进步、生产生活的价值观

备考策略备考时要侧重原电池与电解池工作原理中基础考点的复习,掌握电极反应式的书写技巧,关注溶液中的离子迁移及浓度变化,掌握二次电池充、放电过程的分析技巧及其他有关问题

【真题探秘】

基础篇固本夯基

【基础集训】考点一原电池原理化学电源

1.金属—硫电池价格低廉,使用寿命长,能量密度高,因而在电池研究领域得到广泛关注。常温下新型Mg-S 电池放电时的总反应为Mg+nS MgS n。下列关于该电池的说法中正确的是( )

A.负极材料为金属镁,正极材料为固体硫

B.电解质溶液可选用硫酸铜溶液

C.放电时,溶液中的阳离子向负极移动

D.将金属镁换成金属钠或锂也可以形成原电池

答案 D

2.我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放,循环利用人体呼出的CO2并提供O2,我国科学家设计了一种装置(如图),实现了“太阳能→电能→化学能”转化,总反应方程式为2CO2 2CO+O2。关于该装置的下列说法正确的是( )

A.图中N型半导体为正极,P型半导体为负极

B.图中离子交换膜为阳离子交换膜

C.反应完毕,该装置中电解质溶液的碱性增强

D.人体呼出的气体参与X电极的反应:CO2+2e-+H2O CO+2OH-

答案 D

考点二电解原理及其应用

3.人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2],原理如图。下列有关说法正确的是( )

A.A为电源的负极

B.电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将升高

C.阳极室中发生的电极反应为2H++2e-H2↑

D.若两极共收集到气体13.44L(标准状况),则除去的尿素为7.2g(忽略气体的溶解)

答案 D

4.三室式电渗析法处理含NH4NO3废水的原理如图所示,在直流电场的作用下,两膜中间的N H4+和N O3-可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后,在两极区均得到副产品

NH4NO3。下列叙述正确的是( )

A.a极为电源负极,b极为电源正极

B.c膜是阴离子交换膜,d膜是阳离子交换膜

C.阴极电极反应式为2N O3-+12H++10e-N2↑+6H2O

D.当电路中通过1mol e-时,会有5.6L O2生成

答案 A

5.如图是一个用铂丝作电极,电解MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红指示剂,此时溶液呈红色[指示剂的pH变色范围:

6.8~8.0,酸色—红色,碱色—黄色,Mg(OH)2沉淀的pH=9]。下列叙述不正确的是( )

A.电解过程中电极附近溶液颜色变化是A侧溶液由红变黄,B侧溶液不变色

B.A侧总反应:2H2O+2e-+Mg2+H2↑+Mg(OH)2↓

C.取出a试管,将带有火星的木条伸入试管内,看到木条复燃

D.电解一段时间后,A侧产生白色沉淀,切断电源,将电解液倒入烧杯内,白色沉淀全部溶解或仍有部分固体

答案 C

考点三金属的腐蚀与防护

6.如图所示,在水槽中装入蒸馏水后,铁块腐蚀速率的大小顺序正确的是( )

A.Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ

B.Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ

C.Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ

D.Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ

答案 B

7.某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理,设计了如下装置(图a)。图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片,并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上,一段时间后发现凝胶的某些区域发生了变化(图b)。下列说法错误的是( )

A.甲区发生的电极反应式:Fe-2e-Fe2+

B.乙区产生Zn2+

C.丙区呈现红色

D.丁区呈现蓝色

答案 A

8.2018年国家文物局对北洋海军军舰“经远舰”进行海上考古,考古队为舰体焊接锌块以实施保护。下列判断不合理

的是( )

．．．

A.焊接锌块后的负极反应:Fe-2e-Fe2+

B.上述保护方法中可用镁合金块代替锌块

C.腐蚀的正极反应:O2+2H2O+4e-4OH-

D.考古队采用的是牺牲阳极的阴极保护法

答案 A

综合篇知能转换

【综合集训】

1.(2019济南一模,13)如图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是( )

A.a、b极不能使用同种电极材料

B.工作时,a极的电势低于b极的电势

C.工作一段时间之后,a极区溶液的pH增大

D.b极的电极反应式为CH3COO-+4H2O-8e-2HC O3-+9H+

答案 D

2.(2019淄博、滨州一模,12)我国成功研制的新型可充电AGDIB电池(铝—石墨双离子电池)采用石墨、铝锂合金作为电极材料,以常规锂盐和碳酸酯溶剂为电解液。电池反应为C x PF6+Li y Al C x+LiPF6+Li y-1Al。放电过程如图,下列说法正确的是( )

A.B为负极,放电时铝失电子

B.充电时,与外加电源负极相连一端的电极反应为Li y Al-e-Li++Li y-1Al

C.充电时,A电极反应式为C x+P F6--e-C x PF6

D.废旧AGDIB电池进行“放电处理”时,若转移1mol电子,石墨电极上可回收7g Li

答案 C

3.(2018滨州一模,12)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源,一种热激活电池的基本结构如图所示,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。下列有关说法正确的是( )

A.正极反应式:Ca+2Cl--2e-CaCl2

B.放电过程中,Li+向负极移动

C.每转移0.1mol电子,理论上生成10.35g Pb

D.常温时,在正、负极间接上电流表或检流计,指针发生偏转

答案C

4.(2019潍坊期中,14)O3是一种常见的绿色氧化剂,可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。下列说法错误的是( )

A.a电极为阴极

B.a电极的电极反应为O2+4H++4e-2H2O

C.电解一段时间后b电极周围的pH下降

D.标准状况下,当有5.6L O2参加反应时,收集到O2和O3混合气体4.48L,O3的体积分数为80%

答案D

应用篇知行合一

【应用集训】

1.(2019潍坊一模,12)石墨烯电池是利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速、大量穿梭的特性而研发的新型可充电电池,其电池反应为Li x C6+Li1-x CoO2C6+LiCoO2,其工作原理如图所示。下列关于该电池的说法正确的是( )

A.充电时,Li+嵌入LiCoO2中

B.放电时,LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2-xe-Li1-x CoO2+xLi+

C.放电时负极反应为Li-e-Li+

D.充电时,若转移1mol e-,石墨烯电极增重7g

答案 D

2.(2019菏泽一模,5)如图是一种利用锂电池“固定CO2”的电化学装置,在催化剂的作用下,该电化学装置放电时可将CO2转化为C和Li2CO3,充电时选用合适催化剂,仅使Li2CO3发生氧化反应释放出CO2和O2。下列说法中正确的是( )

A.该电池放电时,Li+向电极X方向移动

B.该电池充电时,电极Y与外接直流电源的负极相连

C.该电池放电时,每转移4mol电子,理论上生成1mol C

D.该电池充电时,阳极反应式为C+2Li2CO3-4e-3CO2↑+4Li

答案C

3.(2019德州期末,14)某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电,充电时,在a电极Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是( )

A.充电时,太阳能转化为化学能,化学能又转化为电能

B.放电时,a极为正极

C.充电时,阳极的电极反应式为3I--2e-I3-

D.M可以是阴离子交换膜

答案 C

创新篇守正出奇

【创新集训】

1.(2019陕西商洛中学五检,11)微生物电解池(MEC)是一项潜在的有吸引力的绿色电解池,其制取氢气的原理如图所示:

下列说法正确的是( )

A.MEC可在高温下工作

B.电解池工作时,化学能转变为电能

C.活性微生物抑制反应中电子的转移

D.阳极的电极反应式为CH3COO-+4H2O-8e-2HC O3-+9H+

答案 D

2.(2019河南中原名校联考,11)一种电催化合成氨的装置如图所示。该装置工作时,下列说法正确的是( )

A.图中涉及的能量转化方式共有3种

B.两极产生的气体的物质的量之比是1∶1

C.电路中每通过1mol电子,有1mol H+迁移至a极

D.b极上发生的主要反应为N2+6H++6e-2NH3

答案 D

3.(2019云南保山市级统一检测,12)中国科学家用墨汁书写后的纸张作为空气电极,设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂—空气电池如图甲,电池的工作原理如图乙。下列有关说法正确的是( )

A.放电时,纸张中的纤维素作为锂电池的负极

B.充电时,若阳极放出1 mol O 2,则有4 mol e -回到电源正极

C.闭合开关K 给锂电池充电,X 对应充电电极上的反应为Li ++e -Li

D.放电时,Li +由正极经过有机电解质溶液移向负极 答案 C

【五年高考】

考点一 原电池原理 化学电源

1.(2019浙江4月选考,12,2分)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。

下列说法不正确．．．

的是( ) A.甲:Zn 2+向Cu 电极方向移动,Cu 电极附近溶液中H +浓度增加 B.乙:正极的电极反应式为Ag 2O+2e -+H 2O

2Ag+2OH -

C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄

D.丁:使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降 答案 A

2.(2018课标Ⅲ,11,6分)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O 2与Li +在多孔碳材料电极处生成Li 2O 2-x (x=0或1)。下列说法正确的是( )

A.放电时,多孔碳材料电极为负极

B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C.充电时,电解质溶液中Li +向多孔碳材料区迁移

D.充电时,电池总反应为Li 2O 2-x

2Li+(1-x 2

)O 2↑

答案 D

3.(2018浙江11月选考,17,2分)最近,科学家研发了“全氢电池”,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )

A.右边吸附层中发生了还原反应

B.负极的电极反应是H2-2e-+2OH-2H2O

C.电池的总反应是2H2+O22H2O

D.电解质溶液中Na+向右移动,Cl O4-向左移动

答案C

的是( ) 4.(2016课标Ⅱ,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误

··

A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+

B.正极反应式为Ag++e-Ag

C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移

D.负极会发生副反应Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑

答案 B

考点二电解原理及其应用

5.(2019课标Ⅲ,13,6分)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)。

下列说法错误的是( )

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

6.(2019天津理综,6,6分)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。

的是( )

图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确

．．．

A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-

B.放电时,溶液中离子的数目增大

C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02mol I-被氧化

D.充电时,a电极接外电源负极

答案 D

7.(2018课标Ⅰ,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S 的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:

①EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+

②2EDTA-Fe3++H2S2H++S+2EDTA-Fe2+

该装置工作时,下列叙述错误的是( )

A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-CO+H2O

B.协同转化总反应:CO2+H2S CO+H2O+S

C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性

答案 C

8.(2017课标Ⅱ,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为

H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )

A.待加工铝质工件为阳极

B.可选用不锈钢网作为阴极

C.阴极的电极反应式为:Al3++3e-Al

D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

答案 C

9.(2016课标Ⅰ,11,6分)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和S O42-可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是( )

A.通电后中间隔室的S O42-离子向正极迁移,正极区溶液pH增大

B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C.负极反应为2H2O-4e-O2+4H+,负极区溶液pH降低

D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成

答案 B

考点三金属的腐蚀与防护

10.(2019江苏单科,10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )

A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-Fe3+

B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能

C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀

D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀

答案 C

11.(2019上海选考,17,2分)关于下列装置,叙述错误的是( )

A.石墨电极反应O2+4H++4e-2H2O

B.鼓入少量空气,会加快Fe的腐蚀

C.加入少量NaCl,会加快Fe的腐蚀

D.加入HCl,石墨电极反应式:2H++2e-H2↑

答案 A

12.(2017课标Ⅰ,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

答案 C

教师专用题组

考点一原电池原理化学电源

1.(2016浙江理综,11,6分)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n

已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是( )

A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面

B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高

C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4M n++nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)n

D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜

答案 C

2.(2015课标Ⅰ,11,6分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )

A.正极反应中有CO2生成

B.微生物促进了反应中电子的转移

C.质子通过交换膜从负极区移向正极区

D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O

答案A

3.(2015天津理综,4,6分)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是( )

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后,甲池的c(S O42-)减小

C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加

D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡

答案 C

4.(2014课标Ⅱ,12,6分)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误

··的是( )

A.a为电池的正极

B.电池充电反应为LiMn2O4Li1-x Mn2O4+xLi

C.放电时,a极锂的化合价发生变化

D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移

答案C

5.(2014福建理综,11,6分)某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl22AgCl。下列说法正确的是( )

A.正极反应为AgCl+e-Ag+Cl-

B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变

D.当电路中转移0.01mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

答案D

6.(2013课标Ⅱ,11,6分)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误

的是( )

··

A.电池反应中有NaCl生成

B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C.正极反应为:NiCl2+2e-Ni+2Cl-

D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

答案B

考点二电解原理及其应用

7.(2015福建理综,11,6分)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( )

A.该装置将化学能转化为光能和电能

B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移

C.每生成1mol O2,有44g CO2被还原

D.a电极的反应为:3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O

答案 B

8.(2013浙江理综,11,6分)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。

已知:3I2+6OH-I O3-+5I-+3H2O

的是( )

下列说法不正确

···

A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e-H2↑+2OH-

B.电解结束时,右侧溶液中含有I O3-

C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2O KIO3+3H2↑

D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变

答案D

9.(2013山东理综,28,12分)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。

(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是。

a.Fe2O3

b.NaCl

c.Cu2S

d.Al2O3

(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应:2Cu2S+2H2SO4+5O24CuSO4+2H2O,该反应的还原剂是。当1 mol O2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是。

(3)如图为电解精炼银的示意图,(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应式为。

(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用是。

答案(1)b、d

(2)Cu2S 4 H2

(3)a 2H++N O3-+e-NO2↑+H2O

(4)做电解质溶液(或导电)

考点三金属的腐蚀与防护

10.(2012山东理综,13,4分)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )

A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重

B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小

C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大

D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

答案B

【三年模拟】

时间:40分钟分值:65分

一、选择题(每小题2分,共24分。每小题只有一个选项符合题意)

1.(2020届省实验中学高三二诊,14)某充电宝锂离子电池的总反应为xLi+Li1-x Mn2O4

LiMn2O4(0

A.锂离子电池放电时,Li+移向正极

B.如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电

C.锂离子电池充电时,阴极的电极反应式为LiMn2O4-xe-Li1-x Mn2O4+xLi+

D.镍氢电池放电时,正极的电极反应式:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-

2.(2020届山东等级考模拟,11)工业上电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8。电解时,阴极材料为Pb;阳极(铂电极)电极反应式为2HS O4--2e-S2O82-+2H+。下列说法正确的是( )

A.阴极电极反应式为Pb+HS O4--2e-PbSO4+H+

B.阳极反应中S的化合价升高

C.S2O82-中既存在非极性键又存在极性键

D.可以用铜电极作阳极

答案 C

3.(2020届山东等级考模拟,13)利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯,进行水体修复的过程如图所示。H+、O2、N O3-等共存物的存在会影响水体修复效果,定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为n t,其中用于有效腐蚀的电子的物质的量n e。下列说法错误的是( )

A.反应①②③④均在正极发生

B.单位时间内,三氯乙烯脱去a mol Cl时n e=a mol

C.④的电极反应式为N O3-+10H++8e-N H4++3H2O

D.增大单位体积水体中小粒径ZVI的投入量,可使n t增大

答案 B

4.(2020届济南外国语学校九月测试,9)我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na-CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。吸入CO2时,其工作原理如图所示。吸收的全部CO2中,有2/3转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面。下列说法正确的是( )

A.“吸入”CO2时,钠箔为负极

B.“吸入”CO2时的正极反应:4Na++3CO2-4e-2Na2CO3+C

C.“呼出”CO2时,Na+向多壁碳纳米管电极移动

D.每“呼出”22.4L CO2,转移电子数为0.75mol

答案 A

5.(2020届济南外国语学校九月测试,14)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+3H2O2NH4BO2+4H2O。已知H2O2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.工作足够长时间后,若左、右两极室质量差为1.9g,则电路中转移0.6mol电子

6.(2019烟台诊断测试,12)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时,实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,其原理如图所示。下列说法错误的是( )

A.负极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-S O42-+4H+

B.总反应式为2SO2+O2+2H2O2H2SO4

C.质子的移动方向为从电极B到电极A

D.SO2气流速度的大小可能影响电池的电动势

答案 C

7.(2019济南莱芜期末,3)常用的电池是用液体电解质将两个固体电极隔开。而钠—硫(Na/S8)电池正相反,它是由固体电解质将两个液体电极隔开(如图),一个由Na-β-氧化铝固体电解质做成的中心管,将内室的熔融钠(熔点98℃)和外室的熔融硫(熔点119℃)隔开,并允许Na+通过。下列有关说法不正确的是( )

A.a为电池的正极

B.充电时b接电源的正极

C.正极反应为nS8+16ne-8nS2-

D.Na+可以穿过固体电解质传递电流

答案 B

8.(2019淄博五月高三联考,11)我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂,实现电解富尿素废水低能耗制

H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2+H2O3H2↑+N2↑+CO2↑。下列说法中正确的是( )

A.a电极反应为CO(NH2)2+H2O+6e-N2↑+CO2↑+6H+

B.b为阳极,发生氧化反应

C.电解一段时间b极区溶液pH升高

D.废水中每通过6mol电子,a电极产生1mol N2

答案 C

9.(2019临沂期末,11)一种将CO2和H2O转换为燃料H2、CO及CH4的装置如图所示(电解质溶液为稀硫酸)。下列关于该装置的叙述错误

的是( )

．．

A.该装置可将电能转化为化学能

B.工作时,电极a周围溶液的pH增大

C.电极b上生成CH4的电极反应式为CO2+8H++8e-CH4+2H2O

D.若电极b上只产生1mol CO,则通过质子膜的H+数为2N A

答案 B

10.(2019德州二模,6)以CH4、O2、熔融Na2CO3组成的燃料电池电解制备N2O5,装置如图所示。下列说法正确的是( )

A.石墨1为电池负极,Pt2为电解池阳极

B.石墨2上的电极反应为O2+2CO2-4e-2C O32-

C.阳极的电极反应为N2O4+H2O-2e-N2O5+2H+

D.每制得1mol N2O5,理论上消耗标准状况下2.8L的CH4

答案 D

11.(2019菏泽一模,11)用石墨烯锂硫电池电解制备Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为

16Li+xS88Li2S x(2≤x≤8),电解池两极材料分别为Fe和石墨,工作一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是( )

A.X是铁电极,发生氧化反应

B.电子流动的方向:B→Y,X→A

C.正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4

D.锂电极减重0.14g时,电解池中溶液减重0.18g

答案 D

12.(2019德州一模,12)高氯酸在化工生产中有广泛应用,工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是( )

A.上述装置中,f极为光伏电池的正极

B.阴极的电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑

C.d处得到较浓的NaOH溶液,c处得到HClO4

D.若转移2mol电子,理论上生成100.5g HClO4

答案 C

二、选择题(每小题4分,共12分。每小题有一个或两个选项符合题意)

13.(2020届淄博高三摸底,15)科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如图所示,用Cu-Si合金作硅源,在950℃利用三层液熔盐进行电解精炼,下列说法正确的是( )

A.电子由液态Cu-Si合金流出,流入液态铝电极

B.三层液熔盐的作用是使电子能够在三层间自由流动

C.在该液相熔体中Cu优先于Si被氧化,Si4+优先于Cu2+被还原

D.液态铝电极与负极相连,作为电解池的阴极

答案AD

14.(2019山东青岛一模,5改编)水系锌离子电池是一种新型二次电池,工作原理如图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及黏结剂等)为负极,V2O5为正极,三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电解液。下列叙述错误的是( )

A.放电时,Zn2+向V2O5电极移动

B.充电时,阳极区电解液的浓度变大

C.充电时,粉末多孔锌电极发生氧化反应

D.放电时,V2O5电极上的电极反应式为V2O5+xZn2++2xe-Zn x V2O5

答案BC

15.(2020届青岛高三期中,14)由NO2、O2和熔融NaNO3组成的燃料电池如图所示,在该电池工作过程中石墨Ⅰ电极产生一种气态氧化物Y。下列说法正确的是( )

A.Y可能为NO

B.电流由石墨Ⅰ流向负载

C.石墨Ⅰ上发生还原反应

D.石墨Ⅱ上的电极反应:O2+2N2O5+4e-4N O3-

答案 D

三、非选择题(共29分)

16.(2020届淄博高三摸底,19)(15分)Ⅰ.某研究性学习小组根据反应:2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4

2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O。设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L-1,溶液的体积均为200mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

回答下列问题:

(1)此原电池的正极是石墨(填“a”或“b”),发生反应。

(2)电池工作时,盐桥中的S O42-移向(填“甲”或“乙”)烧杯。

(3)两烧杯中的电极反应式分别为:甲;

乙。

(4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5mol·L-1时,反应中转移的电子为mol。

Ⅱ.次磷酸钴(Ⅱ)[Co(H2PO2)2]广泛用于化学镀钴,以金属钴和次磷酸钠为原料,采用四室电渗析槽电解法制备,原理如下图。

(5)A、B、C均为离子交换膜,其中为阳离子交换膜的是。

(6)阳极的电极反应式为。

(7)电解一段时间后,阴极室溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。

(8)用Co(H2PO2)2溶液化学镀钴是在强碱性条件下通过发生自身氧化还原反应,反应的同时会生成HP O32-,其离子方程式为。

答案Ⅰ.(1)a还原(2)乙

(3)Mn O4-+5e-+8H+Mn2++4H2O 5Fe2+-5e-5F e3+

(4)0.5

Ⅱ.(5)A、C (6)Co-2e-Co2+(7)增大

(8)Co2++H2P O2-+3OH-Co+HP O32-+2H2O

17.Ⅰ.(2019青岛一模,10节选)(14分)有效除去大气中的SO2和氮氧化物,是打赢蓝天保卫战的重中之重。

(4)电解法也可以对亚硝酸盐污水进行处理(工作原理如下图所示)。通电后,左极区产生浅绿色溶液,随后生成无色气体。当Fe电极消耗11.2g时,理论上可处理NaNO2含量为4.6%的污水g。

Ⅱ.(2019淄博一模,10节选)国家实施“青山绿水工程”,大力研究脱硝和脱硫技术。

(3)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+O2H2O2+S↓。

①装置中H+向池迁移。

②乙池溶液中发生反应的离子方程式: 。

Ⅲ.(2019济宁二模,8节选)(5)三氯化硼与水能剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾,写出该反应的化学方程式: ,硼酸也可用电渗析法制备,“四室电渗析法”工作原理如图所示:

阳极的电极反应式为,分析产品室可得到H3BO3的原因:

。

Ⅳ.(2019四校高三联考,10节选)(3)利用在特定条件下用铂电极(阳极为铂丝)电解饱和硫酸氢钾溶液的方法制备K2S2O8(过二硫酸钾)。在低温下电解液中主要含有K+、H+和HS O4-离子,电流通过溶液后发生反应。阳极区电极反应式为,X为交换膜(填“质子”“阳离子”或“阴离子”),当电路中通过0.2mol e-时,两边溶液的质量差为。

(4)甲烷燃料电池采用铂为电极,两电极上分别通入CH4和O2,电解质溶液为300mL1.0mol·L-1的NaOH溶液。当O2通入量为8.96L(标准状况)且反应完全时,所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为

。

答案Ⅰ.(4)100

Ⅱ.(3)①甲②H2S+I3-3I-+S↓+2H+

Ⅲ.(5)BCl3+3H2O H3BO3+3HCl↑2H2O-4e-O2↑+4H+阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的B(OH)4-穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3BO3

Ⅳ.(3)2HS O4--2e-S2O82-+2H+质子0.2g (4)c(Na+)>c(HC O3-)>c(C O32-)>c(OH-)>c(H+)