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选择题突破六　电化学
命题角度1 新型化学电源
1.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
2.(2022·广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是(　　)
A.充电时电极b是阴极
B.放电时NaCl溶液的pH减小
C.放电时NaCl溶液的浓度增大
D.每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g
命题角度2 电解原理及应用
3.(2023·广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合K1，一段时间后(　　)
A.U型管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2
B.a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性
C.b处出现蓝色，说明还原性：Cl－>I－
D.断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转
4.(2022·广东卷)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中(　　)
A.阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋
B.阴极上Al被氧化
C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥
D.阳极和阴极的质量变化相等
命题角度3 电化学“膜”装置的应用
5.(2023·广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(　　)
A.电解总反应：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B.每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol 的H2O解离
C.电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变
D.相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
6.(2021·广东卷)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(　　)
A.工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B.生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D.电解总反应：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋
微题型1 新型化学电源
【典题精练】
1.(2023·广东六校三次联考)二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保二位一体的结合，可以解决酸雨等环境污染问题，原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该电池放电时电子流向：Pt1电极→负载→Pt2电极→质子交换膜→Pt1电极
B.Pt1电极附近发生的反应：SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
C.放电过程中若消耗22.4 L O2(标准状况)，理论上可以消除2 mol SO2
D.H＋移向Pt1电极，导致Pt2电极附近pH减小
2.(2023·广东联考)以氨气代替氢气可研发氨燃料电池。如图是两种氨燃料电池装置示意图，生成物为无毒无害的物质。下列说法错误的是(　　)
A.图1电池工作时负极附近溶液pH下降
B.图2电池N极电势比M极的高
C.两个原电池总反应都为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O
D.两个装置均消耗2 mol NH3时，移动到负极的阴离子均为6 mol
3.(2023·揭阳联考)硅－酸电池是一种新型电池，如图为硅－酸电池的装置示意图，已知：硅可与NaOH溶液反应。下列说法错误的是(　　)
A.负极区的电极附近溶液pH减小
B.电池转移1 mol电子，溶液中有1 mol H＋通过质子交换膜移向正极区
C.硅－酸电池电解质溶液用碱性溶液代替，也有较好的长期放电性能
D.电池总反应为Si＋2MnO2＋4H＋===SiO2＋2Mn2＋＋2H2O
【智能提升】
1.图解原电池工作原理
2.原电池正、负极的判断方法
3.燃料电池中电极反应式的书写(以甲醇－O2的燃料电池为例)
酸性介质，如稀硫酸 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
正极 O2＋6e－＋6H＋===3H2O
碱性介质，如KOH溶液 负极 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
正极 O2＋6e－＋3H2O===6OH－
熔融盐介质，如熔融K2CO3 负极 CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O
正极 O2＋6e－＋3CO2===3CO
高温下能传导O2－的固体为电解质 负极 CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
正极 O2＋6e－===3O2－
4.可充电电池题目的解答思路
微题型2 电解原理及应用
【典题精练】
4.(2023·茂名联考)可利用碱性锌－空气电池(反应原理：2Zn＋O2===2ZnO)电解处理含铜污水，回收铜单质，并制备较高浓度硫酸，电解装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.b膜是阴离子交换膜
B.电解装置工作一段时间后，Ⅰ区溶液中Na2SO4的浓度不变
C.理论上，每生成1.6 g气体X，有0.2 mol H＋从Ⅰ区经a膜移向Ⅱ区
D.N极为电源负极，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
5.(2023·广州调研)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4回收锰和锂，电解示意图如图(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过；电解质溶液为H2SO4和MnSO4的混合溶液)。下列说法正确的是(　　)
A.电极A为阳极，发生氧化反应
B.电极A处理1 mol LiMn2O4转移3 mol电子
C.电解一段时间后电解质溶液的pH减小
D.电解一段时间后电解质溶液中c(Mn2＋)不变
6.我国科学家研究发现，在MnO2/Mn2＋氧化还原介质的辅助下，可将电解水分离为制氢和制氧两个独立的过程，从而实现低电压下电解水，其电化学原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.a、c为电源的负极
B.K向左端闭合时，N电极发生的反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O
C.产生等物质的量的H2和O2时，N电极质量减小
D.K向右端闭合时，电解过程中NaOH的物质的量不变
【智能提升】
1.图解电解池的工作原理
2.解答电解类问题的一般步骤
分析电解过程的思维程序：
(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序。
电解池阴、阳两极的放电顺序
3.电解计算破题“3方法”
板块Ⅲ　反应原理与规律
选择题突破六　电化学
真题导航·明确考向
1.B　[O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极。A.由分析可知，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；B.电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；C.溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，而2 mol Ag失去2 mol 电子生成2 mol Ag＋，故最多去除2 mol Cl－，D错误。]
2.C　[由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时电极反应和充电时相反，则放电时电极a的反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，NaCl溶液的pH不变，故B错误；放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，反应后Na＋和Cl－浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；充电时阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g·mol－1×2 mol＝46 g，故D错误。]
3.D　[闭合K1，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，右侧为阴极，阴极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，据此解答。A.根据分析，U型管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；B.左侧生成氯气，氯气遇到水生成HClO的具有漂白性，则a处布条褪色，说明HClO具有漂白性，B错误；C.b处出现蓝色，发生Cl2＋2KI===I2＋2KCl，说明还原性：I－>Cl－，C错误；D.断开K1，立刻闭合K2，此时构成氢氯燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确。]
4.C　[根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3＋得电子生成Al单质，从而实现Al的再生。阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2＋，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3＋，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据转移电子数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。]
5.B　[由信息大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为NO＋8e－＋7H2O===NH3·H2O＋9OH－，电极b为阳极，电极方程式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A.由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，故A正确；B.每生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e－，同时双极膜处有8 mol H＋进入阴极室，即有8 mol 的H2O解离，故B错误；C.电解过程中，阳极室每消耗4 mol OH－，同时有4 mol OH－通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；D.相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H＋和OH－，可提高氨生成速率，故D正确。]
6.D　[石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，右侧Co电极为阴极，电极反应式为Co2＋＋2e－===Co，Cl－通过阴离子交换膜由Ⅲ室进入Ⅱ室，与H＋结合生成盐酸。由上述分析知，Ⅰ室中水放电使硫酸浓度增大，Ⅱ室中生成盐酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均减小，A错误；生成1 mol Co时，转移2 mol电子，Ⅰ室有0.5 mol O2(即16 g)逸出，有2 mol(即2 g)H＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则I室溶液质量理论上减少18 g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；根据上述分析可知，电解时生成了O2、Co、H＋，则电解总反应为2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋，D正确。]
剖析题型·培育能力
微题型1
典题精练
1.C　[由图可知，氧气得到电子发生还原反应，故Pt2为正极；Pt1电极为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应生成硫酸，SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋；A.电子不能进入内电路，A错误；B.由分析可知，Pt1电极为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应生成硫酸，SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，B错误；C.根据电子守恒可知，O2～4e－～2SO2，放电过程中若消耗22.4 L O2(标准状况1 mol)，理论上可以消除2 mol SO2，C正确；D.原电池中阳离子向正极移动，故H＋移向Pt2电极，D错误。]
2.D　[A.图1为碱性燃料电池，则其负极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，消耗OH－，故其工作时负极附近溶液pH下降，A正确；B.图2中的M电极为负极，N电极为正极，正极电势比负极高，B正确；C.由题给信息，知两个原电池的生成物均为无毒无害的物质，因此总反应均为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，C正确；D.由图示知，图1装置正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，图2装置正极反应为O2＋4e－===2O2－，两个原电池均消耗2 mol NH3时，电路中均通过6 mol e－，则图1装置中有6 mol OH－移动到负极，图2装置中有3 mol O2－移动到负极，D错误。]
3.C　[由图可知，CuSi@C是负极，α－MnO2是正极，负极的电极反应式为Si＋2H2O－4e－===SiO2＋4H＋，电极附近溶液pH值减小，A项正确；正极的电极反应式为2MnO2＋8H＋＋4e－===2Mn2＋＋4H2O，总反应为Si＋2MnO2＋4H＋===SiO2＋2Mn2＋＋2H2O，转移1 mol电子，需要消耗1 mol H＋，负极区转移1 mol H＋到正极区进行消耗，B项正确，D项正确；Si能与碱性溶液反应，会消耗电极材料，不能有很好的长期放电效果，C项错误。]
微题型2
典题精练
4.B　[A.Ⅲ区Cu2＋浓度减少，为保持电中性，SO应向Ⅱ区移动，故b膜为阴离子交换膜，故A正确；B.Ⅰ区H2O减少，溶液浓度增大，故B错误；C.惰性电极发生反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故每生成1.6 g O2(即0.05 mol O2)，同时生成0.05 mol×4＝0.2 mol H＋，为保持溶液电中性，0.2 mol H＋会从Ⅰ区经a膜移向Ⅱ区，故C正确；D.N为负极，碱性条件下电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，故D正确。]
5.B　[电极A为阴极，发生还原反应，A项错误；电极A的电极反应为2LiMn2O4＋6e－＋16H＋===2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，故处理1 mol LiMn2O4转移3 mol电子，B项正确；该电解池的总反应为2LiMn2O4＋2H2SO4Li2SO4＋MnSO4＋3MnO2＋2H2O，电解时消耗硫酸，生成MnSO4，故电解一段时间后电解质溶液的pH增大，电解质溶液中c(Mn2＋)增大，C项错误，D项错误。]
6.B　[由图可知，a、c为电源的负极，A项正确；K向左端闭合时，N电极为阳极，Mn2＋失去电子生成MnO2，电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，B项错误；产生1 mol氢气转移电子2 mol，N电极生成1 mol MnO2，产生1 mol O2，转移4 mol电子，N电极发生反应：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，消耗2 mol MnO2，故产生等物质的量的H2和O2时，N电极质量减小，C项正确；K向右端闭合时，氢氧根离子放电生成氧气，氢氧根离子由双极膜中水电离产生，NaOH的物质的量不变，D项正确。]

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