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热点突破练10　新型化学电源与电解池原理的分析应用
1.(2024·江苏赣榆专题练)研究发现,镁离子的理论体积能量密度几乎是锂的两倍,或将为电池提供高能量密度,镁离子电池未来有望成为锂离子电池的替代品或重要补充。某镁离子电池的放电原理如图所示,下列有关说法不正确的是(　　)
A.该电池不能用水作电解质的溶剂
B.放电时,Mg2+从电势低的电极区通过电解质移向电势高的电极区
C.放电时,该电池总反应式为xMg+Mo3S4===MgxMo3S4
D.充电时,阳极反应式为MgxMo3S4+2xe-===Mo3S4+xMg2+
2.(2024·河南开封阶段练)钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等特点,有望成为锂离子电池之后的新型首选电池,如图是一种钠离子电池工作示意图:
下列说法中错误的是(　　)
A.放电时,Na+通过交换膜向N极移动
B.充电时,光照可促进电子的转移
C.充电时,TiO2光电极上发生的电极反应为3I-+2e-===
D.放电时,若负极室有2 mol阴离子发生反应,则电路中转移3 mol电子
3.某同学组装了如图所示的电化学装置,其中电极Ⅰ的电极材料为Al,电极Ⅱ的电极材料为Cu。下列说法不正确的是(　　)
A.闭合开关,电流由电极Ⅵ经外电路流向电极Ⅰ
B.电极Ⅳ是镀件,电极Ⅵ是粗铜
C.该装置工作一段时间后,忽略溶液体积变化,电镀铜和精炼铜的电解质溶液中S的浓度不变
D.外电路通过1 mol电子,电极Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的质量均增加32 g
4.利用电化学原理可同时将SO2、CO2变废为宝,装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是(　　)
A.a为负极,发生氧化反应
B.装置工作时,电子从c极流入b极
C.若b极消耗16 g O2,则Y中左侧溶液质量减轻16 g
D.d电极反应式为CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O
5.(2024·广东茂名二模)我国科学家研究了电催化硝酸根高效还原合成氨,电解过程均在碱性条件下进行,过程如图所示,下列说法中正确的是(　　)
A.生成Co和NH3的电极均是连接电源的正极
B.生成NH3的电极方程式为N+5H2O+6e-===7OH-+NH3
C.每消耗1 mol N,两个电解池中转移电子数均为6NA
D.电解生成Co过程中,OH-向阴极区移动
6.(2024·北京丰台一模)用电解法从含MnSO4废水中提取Mn和H2SO4的原理如下图所示,阴极室中会加入适量(NH4)2SO4。
已知:ⅰ.电解时,适当减慢反应速率,有利于得到致密的金属锰。
ⅱ.电解效率η(B)= 100%。
下列说法不正确的是(　　)
A.阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.阴极室产生的NH3可与Mn2+形成配合物,c(Mn2+)降低,利于形成致密的金属锰
D.若η(Mn)=80%,当析出1 mol Mn时,产生O2的体积为8.96 L(标准状况)
7.(2024·海南海口三模)利用一种电解质溶液浓度不同引起电势差的装置称为“浓差电池”,其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散而引发的一类电池。某浓差电池的模拟装置如图所示。已知:两电极银的质量均为300 g。下列叙述正确的是(　　)
A.Ag(1)电极为负极,发生氧化反应
B.N由右侧向左侧迁移
C.电池停止工作时两电极的质量差为432 g
D.电池放电时将化学能全部转化成电能
8.(2024·四川成都期末)利用光电化学方法将乙二醇(C2H6O2)转化为甲酸盐,同时产生绿色氢气。该装置以NaOH溶液为电解质溶液,工作原理示意图如图所示。已知:实验测定,实际上电路通过0.4 mol电子时生成6.8 g HCOONa;电解过程中的法拉第效率等于实际甲酸盐量与理论量之比。下列叙述正确的是(　　)
A.Ni-Pi/α-Fe2O3极发生还原反应
B.装置工作时,OH-向Pt极迁移
C.Pt极反应式为C2H6O2-6e-+4OH-===2HCOO-+5H2O
D.生成HCOONa的法拉第效率为75%
9.(2024·陕西安康模拟)亚硒酸(H2SeO3)主要用作分析试剂,也可用做还原剂或氧化剂,还可用于制备显色剂。用电渗析法制备较纯H2SeO3溶液的工作原理如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.膜b应选用阴离子交换膜
B.石墨Ⅰ与铅蓄电池的PbO2电极相连
C.该电解法在制备H2SeO3的同时还能生成NaOH和硫酸
D.理论上Pb电极每增加96 g,会制备1 mol H2SeO3
10.(2024·山东聊城二模)某团队研究发现三价水系(酸性电解质溶液)铟金属电池的比容量大,循环寿命长。其工作原理图如下,已知MnOOH(羟基氧化锰)难溶于水。下说法错误的是(　　)
A.充电时,H+移向电极甲
B.放电时,电路中转移3 mol电子,两电极质量变化数值之和为112 g
C.放电时,总反应:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+
D.充电时,阳极反应:MnOOH-e-===MnO2+H+
11.(2024·重庆沙坪坝模拟)四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]广泛应用于有机硅产品的生产与极谱分析。下图可用于制取四甲基氢氧化铵。下列说法正确的是(　　)
A.b电极为阴极,发生还原反应
B.c、d均为阳离子交换膜
C.a电极上发生的反应为2H2O-4e-===4H++O2↑
D.b电极收集3.36 L(标况)气体时,理论上有0.6 mol Na+透过e膜
热点突破练10　新型化学电源与电解池原理的分析应用
1.(2024·江苏赣榆专题练)研究发现,镁离子的理论体积能量密度几乎是锂的两倍,或将为电池提供高能量密度,镁离子电池未来有望成为锂离子电池的替代品或重要补充。某镁离子电池的放电原理如图所示,下列有关说法不正确的是(　　)
A.该电池不能用水作电解质的溶剂
B.放电时,Mg2+从电势低的电极区通过电解质移向电势高的电极区
C.放电时,该电池总反应式为xMg+Mo3S4===MgxMo3S4
D.充电时,阳极反应式为MgxMo3S4+2xe-===Mo3S4+xMg2+
答案　D
解析　A.镁为活泼金属,能和水反应,故不能用水作电解质的溶剂,正确;B.放电时,Mg2+从A极区通过电解质移向B极区,即从电势低的负极区移向电势高的正极区,正确;C.放电时,Mg失电子,A极为负极,电极反应为Mg-2e-===Mg2+,Mo3S4得电子,B极为正极,电极反应为Mo3S4+2xe-+xMg2+===MgxMo3S4,该电池总反应式为xMg+Mo3S4===MgxMo3S4,正确;D.充电时,B极上MgxMo3S4失电子,作阳极,电极反应为放电时正极反应的逆过程,为MgxMo3S4-2xe-===Mo3S4+xMg2+,错误。
2.(2024·河南开封阶段练)钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等特点,有望成为锂离子电池之后的新型首选电池,如图是一种钠离子电池工作示意图:
下列说法中错误的是(　　)
A.放电时,Na+通过交换膜向N极移动
B.充电时,光照可促进电子的转移
C.充电时,TiO2光电极上发生的电极反应为3I-+2e-===
D.放电时,若负极室有2 mol阴离子发生反应,则电路中转移3 mol电子
答案　C
解析　放电时,为原电池,电极M上发生反应4S2--6e-===,所以电极M为原电池的负极,电极N上发生反应+2e-===3I-,所以电极N为原电池的正极。充电时为电解池,据此分析。A.放电时,为原电池,Na+是阳离子,向正极N移动,正确;B.充电时,光照可促进I-在TiO2光电极上转移电子,正确;C.充电时,由图可知在TiO2光电极上发生的电极反应为3I--2e-===,错误;D.放电时,负极发生的反应为4S2--6e-===,所以当负极室有2 mol阴离子发生反应时,电路中转移3 mol电子,正确。
3.某同学组装了如图所示的电化学装置,其中电极Ⅰ的电极材料为Al,电极Ⅱ的电极材料为Cu。下列说法不正确的是(　　)
A.闭合开关,电流由电极Ⅵ经外电路流向电极Ⅰ
B.电极Ⅳ是镀件,电极Ⅵ是粗铜
C.该装置工作一段时间后,忽略溶液体积变化,电镀铜和精炼铜的电解质溶液中S的浓度不变
D.外电路通过1 mol电子,电极Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的质量均增加32 g
答案　B
解析　电极Ⅰ的电极材料为Al,电极Ⅱ的电极材料为Cu,电极Ⅱ浸在CuSO4溶液中,会发生自发的氧化还原反应:2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu,则左边的两个烧杯及电解质溶液、金属电极、导线等构成了原电池,Al为负极,Cu为正极,则后面的两个装置为电解池,Ⅲ和正极铜相连,为电解池的阳极,Ⅳ为阴极,Ⅴ为阳极,Ⅵ为阴极。A.Al比Cu活泼,故电极Ⅰ是原电池的负极,负极在外电路中是电流流入的电极,故闭合开关,电流由电极Ⅵ经外电路流向电极Ⅰ,正确;B.电镀时镀件作阴极,精炼铜时粗铜作阳极,则电极Ⅳ是镀件、电极Ⅴ是粗铜,错误;C.电解过程中电镀铜和精炼铜的电解质溶液中S均不发生反应,故浓度不变,正确;D.电极Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的电极反应式均为Cu2++2e-===Cu,故外电路通过1 mol电子,电极Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ均析出0.5 mol Cu,质量均增加32 g,正确。
4.利用电化学原理可同时将SO2、CO2变废为宝,装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是(　　)
A.a为负极,发生氧化反应
B.装置工作时,电子从c极流入b极
C.若b极消耗16 g O2,则Y中左侧溶液质量减轻16 g
D.d电极反应式为CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O
答案　C
解析　A.a极附近二氧化硫失去电子生成硫酸根离子,故a极为负极,发生氧化反应,正确;B.左侧装置属于原电池,a为负极,b为正极,c为阳极,d为阴极,电子从c极流向b极,正确;C.若b极消耗16 g O2,则反应中转移×4 mol=2 mol电子,则Y中左侧溶液中阴离子即氢氧根离子反应生成氧气,即产生16 g氧气,但同时有2 mol氢离子通过交换膜进入右侧,故左侧溶液减少18 g,错误;D.d极为阴极,由二氧化碳变为甲醇,电极反应为CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O,正确。
5.(2024·广东茂名二模)我国科学家研究了电催化硝酸根高效还原合成氨,电解过程均在碱性条件下进行,过程如图所示,下列说法中正确的是(　　)
A.生成Co和NH3的电极均是连接电源的正极
B.生成NH3的电极方程式为N+5H2O+6e-===7OH-+NH3
C.每消耗1 mol N,两个电解池中转移电子数均为6NA
D.电解生成Co过程中,OH-向阴极区移动
答案　B
解析　该装置电催化硝酸根还原合成氨,则电解池2电极反应:N+5H2O+6e-===7OH-+NH3,为电解池阴极;电解Co(OH)2生成Co,发生得电子反应,电解池1电极为阴极。A.根据分析可知,生成NH3和Co的电极应与电源负极相连,错误;B.根据分析可知,生成NH3的电极方程式为N+5H2O+6e-===7OH-+NH3,正确;C.硝酸根离子转化为亚硝酸根离子,1 mol N转移2 mol电子,亚硝酸根离子被还原为氨分子,1 mol N转移6 mol电子,错误;D.电解生成Co过程中,OH-向阳极区移动,错误。
6.(2024·北京丰台一模)用电解法从含MnSO4废水中提取Mn和H2SO4的原理如下图所示,阴极室中会加入适量(NH4)2SO4。
已知:ⅰ.电解时,适当减慢反应速率,有利于得到致密的金属锰。
ⅱ.电解效率η(B)= 100%。
下列说法不正确的是(　　)
A.阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.阴极室产生的NH3可与Mn2+形成配合物,c(Mn2+)降低,利于形成致密的金属锰
D.若η(Mn)=80%,当析出1 mol Mn时,产生O2的体积为8.96 L(标准状况)
答案　D
解析　A.根据图示,阳极放出氧气,阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,正确;B.电解过程中,阴极室硫酸根离子移向阳极室生成硫酸,所以离子交换膜为阴离子交换膜,正确;C.电解时,适当减慢反应速率,有利于得到致密的金属锰,阴极室产生的NH3可与Mn2+形成配合物,c(Mn2+)降低,利于形成致密的金属锰,正确;D.若η(Mn)= 80 %,当析出1 mol Mn时,转移电子=2.5 mol,阳极发生反应2H2O-4e-===O2↑+4H+,产生O2的体积为×22.4 L/mol=14 L,错误。
7.(2024·海南海口三模)利用一种电解质溶液浓度不同引起电势差的装置称为“浓差电池”,其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散而引发的一类电池。某浓差电池的模拟装置如图所示。已知:两电极银的质量均为300 g。下列叙述正确的是(　　)
A.Ag(1)电极为负极,发生氧化反应
B.N由右侧向左侧迁移
C.电池停止工作时两电极的质量差为432 g
D.电池放电时将化学能全部转化成电能
答案　C
解析　浓差电池通过改变电解质溶液浓度实现放电,当浓度相等时停止放电。阴离子交换膜只允许阴离子通过,所以只能通过电极反应改变电解质溶液浓度,左侧电解质溶液浓度减小,右侧电解质溶液浓度增大,Ag(1)极上析出Ag,Ag(2)极上银溶解,由此推知,Ag(1)为正极,Ag(2)为负极。A.根据分析知,Ag(1)为正极,Ag(2)为负极,错误;B.为了维持电荷守恒,左侧电解质溶液中N向右侧迁移,错误;C.当两电极所在电解质溶液浓度相等时达到平衡,停止放电,停止放电时c(AgNO3)=3 mol·L-1,即只转移2 mol电子,负极:Ag-e-===Ag+,正极:Ag++e-===Ag,起始时,两电极的质量相等,停止放电时,正极增加2 mol Ag(216 g),负极减少2 mol Ag(216 g),两电极的质量差为432 g,正确;D.电池放电时将化学能主要转化成电能,还有热能等,错误。
8.(2024·四川成都期末)利用光电化学方法将乙二醇(C2H6O2)转化为甲酸盐,同时产生绿色氢气。该装置以NaOH溶液为电解质溶液,工作原理示意图如图所示。已知:实验测定,实际上电路通过0.4 mol电子时生成6.8 g HCOONa;电解过程中的法拉第效率等于实际甲酸盐量与理论量之比。下列叙述正确的是(　　)
A.Ni-Pi/α-Fe2O3极发生还原反应
B.装置工作时,OH-向Pt极迁移
C.Pt极反应式为C2H6O2-6e-+4OH-===2HCOO-+5H2O
D.生成HCOONa的法拉第效率为75%
答案　D
解析　A.Ni-Pi/α-Fe2O3极乙二醇转化为甲酸钠,碳元素化合价由-1变为+2,失电子,发生氧化反应,错误;B.装置工作时,Pt电极水得电子生成氢气,电极反应式为2H2O+2e-===H2+2OH-,产生OH-,故OH-向Ni-Pi/α-Fe2O3极迁移,错误;C.Pt极反应式为2H2O+2e-===H2+2OH-,错误;D.每生成1 mol HCOONa乙二醇失3 mol电子,故电路通过0.4 mol电子时生成HCOONa的质量(理论质量)为×68 g·mol-1= g,实验测定,电路通过0.4 mol电子时生成6.8 g HCOONa(实际质量),法拉第效率等于实际甲酸盐量与其理论量之比,则法拉第效率为×100%=75%,正确。
9.(2024·陕西安康模拟)亚硒酸(H2SeO3)主要用作分析试剂,也可用做还原剂或氧化剂,还可用于制备显色剂。用电渗析法制备较纯H2SeO3溶液的工作原理如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.膜b应选用阴离子交换膜
B.石墨Ⅰ与铅蓄电池的PbO2电极相连
C.该电解法在制备H2SeO3的同时还能生成NaOH和硫酸
D.理论上Pb电极每增加96 g,会制备1 mol H2SeO3
答案　C
解析　用电渗析法制备较纯H2SeO3溶液,a、b膜之间为产品室,由图可知,石墨Ⅰ为电解池的阳极,水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,溶液中氢离子通过阳离子交换膜a进入产品室,石墨Ⅱ为阴极,H2O在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,原料室中的钠离子通过阳离子交换膜c进入阴极室,亚硒酸根离子通过阴离子交换膜b进入产品室,与溶液中的氢离子反应生成亚硒酸。A.由分析可知,膜b为阴离子交换膜,正确;B.由分析可知,石墨Ⅰ为电解池的阳极,与铅蓄电池的正极二氧化铅相连,正确;C.由分析可知,石墨Ⅰ为电解池的阳极,水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,溶液中氢离子通过阳离子交换膜a进入产品室,所以该电解法不能制备硫酸,错误;D.铅电极为铅蓄电池的负极,在硫酸根离子作用下铅在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸铅,电极反应式为Pb-2e-+S===PbSO4,电极质量增加96 g时,外电路转移2 mol电子,由得失电子数目守恒可知,产品室中的亚硒酸的物质的量为1 mol,正确。
10.(2024·山东聊城二模)某团队研究发现三价水系(酸性电解质溶液)铟金属电池的比容量大,循环寿命长。其工作原理图如下,已知MnOOH(羟基氧化锰)难溶于水。下说法错误的是(　　)
A.充电时,H+移向电极甲
B.放电时,电路中转移3 mol电子,两电极质量变化数值之和为112 g
C.放电时,总反应:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+
D.充电时,阳极反应:MnOOH-e-===MnO2+H+
答案　B
解析　由题干图示信息可知,放电时,甲电极为负极,电极反应为In-3e-===In3+,电极乙为正极,电极反应为MnO2+e-+H+===MnOOH,充电时电极甲接电源负极是阴极,电极乙接电源正极是阳极。A.充电时,电极甲接电源负极是阴极,电极乙接电源正极是阳极,故H+移向电极甲,正确;B.放电时,负极电极反应为In-3e-===In3+,正极电极反应为MnO2+e-+H+===MnOOH,故电路中转移3 mol电子,负极质量减少:3 mol×115 g·mol-1=345 g,正极质量增加:3 mol×1 g·mol-1=3 g,故两电极质量变化数值之和为348 g,错误;C.由分析可知,放电时,负极电极反应为In-3e-===In3+,正极电极反应为MnO2+e-+H+===MnOOH,故总反应:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+,正确;D.由分析可知,放电时,正极电极反应为MnO2+e-+H+===MnOOH,则充电时,阳极反应:MnOOH-e-===MnO2+H+,正确。
11.(2024·重庆沙坪坝模拟)四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]广泛应用于有机硅产品的生产与极谱分析。下图可用于制取四甲基氢氧化铵。下列说法正确的是(　　)
A.b电极为阴极,发生还原反应
B.c、d均为阳离子交换膜
C.a电极上发生的反应为2H2O-4e-===4H++O2↑
D.b电极收集3.36 L(标况)气体时,理论上有0.6 mol Na+透过e膜
答案　D
解析　由装置中稀NaCl溶液变成了浓的NaCl溶液,说明最右侧的Na+往左边移动了,故b为阳极a为阴极,de区域间得到氯化钠浓溶液,说明阳极上不是氯离子放电,则e是阳离子交换膜,阳极(b极)的电极反应式为4OH--4e-===O2↑+2H2O,据左池产物分析,c也是阳离子交换膜,a电极上水电离出的氢离子放电生成氢气。A.由装置中稀 NaCl溶液变成了浓的NaCl溶液,说明最右侧的Na+往左边移动了,故b为阳极,错误;B.c为阳离子交换膜,d为阴离子交换膜,错误;C.a为阴极,电极上发生的反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,错误;D.b电极产生3.36 L(标况)O2,即0.15 mol,转移的电子为0.15 mol×4=0.6 mol,理论上有0.6 mol Na+透过e膜,正确。(共23张PPT)
热点突破练10　新型化学电源与电解池原理的分析应用
第一篇　新高考题型突破
板块Ⅵ　电化学
1.(2024·江苏赣榆专题练)研究发现,镁离子的理论体积能量密度几乎是锂的两倍,或将为电池提供高能量密度,镁离子电池未来有望成为锂离子电池的替代品或重要补充。某镁离子电池的放电原理如图所示,下列有关说法不正确的是(　　)
A.该电池不能用水作电解质的溶剂
B.放电时,Mg2+从电势低的电极区通过电解质移向电势高
的电极区
C.放电时,该电池总反应式为xMg+Mo3S4===MgxMo3S4
D.充电时,阳极反应式为MgxMo3S4+2xe-===Mo3S4+xMg2+
D
解析　A.镁为活泼金属,能和水反应,故不能用水作电解质的溶剂,正确;B.放电时,Mg2+从A极区通过电解质移向B极区,即从电势低的负极区移向电势高的正极区,正确;C.放电时,Mg失电子,A极为负极,电极反应为Mg-2e-===Mg2+,Mo3S4得电子,B极为正极,电极反应为Mo3S4+2xe-+xMg2+===MgxMo3S4,该电池总反应式为xMg+Mo3S4===MgxMo3S4,正确;D.充电时,B极上MgxMo3S4失电子,作阳极,电极反应为放电时正极反应的逆过程,为MgxMo3S4-2xe-===Mo3S4+xMg2+,错误。
2.(2024·河南开封阶段练)钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等特点,有望成为锂离子电池之后的新型首选电池,如图是一种钠离子电池工作示意图:
下列说法中错误的是(　　)
A.放电时,Na+通过交换膜向N极移动
B.充电时,光照可促进电子的转移
C.充电时,TiO2光电极上发生的电极反应为3I-+2e-===
D.放电时,若负极室有2 mol阴离子发生反应,则电路中转移3 mol电子
C
解析　放电时,为原电池,电极M上发生反应4S2--6e-===,所以电极M为原电池的负极,电极N上发生反应+2e-===3I-,所以电极N为原电池的正极。充电时为电解池,据此分析。A.放电时,为原电池,Na+是阳离子,向正极N移动,正确;B.充电时,光照可促进I-在TiO2光电极上转移电子,正确;C.充电时,由图可知在TiO2光电极上发生的电极反应为3I--2e-===,错误;D.放电时,负极发生的反应为4S2--6e-===,所以当负极室有2 mol阴离子发生反应时,电路中转移3 mol电子,正确。
3.某同学组装了如图所示的电化学装置,其中电极Ⅰ的电极材料为Al,电极Ⅱ的电极材料为Cu。下列说法不正确的是(　　)
A.闭合开关,电流由电极Ⅵ经外电路流向电极Ⅰ
B.电极Ⅳ是镀件,电极Ⅵ是粗铜
C.该装置工作一段时间后,忽略溶液体积变化,电镀铜和精炼铜的电解质溶液中S的浓度不变
D.外电路通过1 mol电子,电极Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的质量均增加32 g
B
解析　电极Ⅰ的电极材料为Al,电极Ⅱ的电极材料为Cu,电极Ⅱ浸在CuSO4溶液中,会发生自发的氧化还原反应:2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu,则左边的两个烧杯及电解质溶液、金属电极、导线等构成了原电池,Al为负极,Cu为正极,则后面的两个装置为电解池,Ⅲ和正极铜相连,为电解池的阳极,Ⅳ为阴极,Ⅴ为阳极,Ⅵ为阴极。A.Al比Cu活泼,故电极Ⅰ是原电池的负极,负极在外电路中是电流流入的电极,故闭合开关,电流由电极Ⅵ经外电路流向电极Ⅰ,正确;B.电镀时镀件作阴极,精炼铜时粗铜作阳极,则电极Ⅳ是镀件、电极Ⅴ是粗铜,错误;C.电解过程中电镀铜和精炼铜的电解质溶液中S均不发生反应,故浓度不变,正确;D.电极Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的电极反应式均为Cu2++2e-===Cu,故外电路通过1 mol电子,电极Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ均析出0.5 mol Cu,质量均增加32 g,正确。
4.利用电化学原理可同时将SO2、CO2变废为宝,装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是(　　)
A.a为负极,发生氧化反应
B.装置工作时,电子从c极流入b极
C.若b极消耗16 g O2,则Y中左侧溶液
质量减轻16 g
D.d电极反应式为CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O
C
解析　A.a极附近二氧化硫失去电子生成硫酸根离子,故a极为负极,发生氧化反应,正确;B.左侧装置属于原电池,a为负极,b为正极,c为阳极,d为阴极,电子从c极流向b极,正确;C.若b极消耗16 g O2,则反应中转移×4 mol=2 mol电子,则Y中左侧溶液中阴离子即氢氧根离子反应生成氧气,即产生16 g氧气,但同时有2 mol氢离子通过交换膜进入右侧,故左侧溶液减少18 g,错误;D.d极为阴极,由二氧化碳变为甲醇,电极反应为CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O,正确。
5.(2024·广东茂名二模)我国科学家研究了电催化硝酸根高效还原合成氨,电解过程均在碱性条件下进行,过程如图所示,下列说法中正确的是(　　)
A.生成Co和NH3的电极均是连接电源的正极
B.生成NH3的电极方程式为N+
5H2O+6e-===7OH-+NH3
C.每消耗1 mol N,两个电解池
中转移电子数均为6NA
D.电解生成Co过程中,OH-向阴极区移动
B
解析　该装置电催化硝酸根还原合成氨,则电解池2电极反应:N+5H2O+6e-===7OH-+NH3,为电解池阴极;电解Co(OH)2生成Co,发生得电子反应,电解池1电极为阴极。A.根据分析可知,生成NH3和Co的电极应与电源负极相连,错误;B.根据分析可知,生成NH3的电极方程式为N+5H2O+6e-===7OH-+NH3,正确;C.硝酸根离子转化为亚硝酸根离子,1 mol N转移2 mol电子,亚硝酸根离子被还原为氨分子,1 mol N转移6 mol电子,错误;D.电解生成Co过程中,OH-向阳极区移动,错误。
6.(2024·北京丰台一模)用电解法从含MnSO4废水中提取Mn和H2SO4的原理如下图所示,阴极室中会加入适量(NH4)2SO4。
已知:ⅰ.电解时,适当减慢反应速率,有利于得到
致密的金属锰。
ⅱ.电解效率η(B)= 100%。
下列说法不正确的是(　　)
A.阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.阴极室产生的NH3可与Mn2+形成配合物,c(Mn2+)降低,利于形成致密的金属锰
D.若η(Mn)=80%,当析出1 mol Mn时,产生O2的体积为8.96 L(标准状况)
D
解析　A.根据图示,阳极放出氧气,阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,正确;B.电解过程中,阴极室硫酸根离子移向阳极室生成硫酸,所以离子交换膜为阴离子交换膜,正确;C.电解时,适当减慢反应速率,有利于得到致密的金属锰,阴极室产生的NH3可与Mn2+形成配合物,c(Mn2+)降低,利于形成致密的金属锰,正确;D.若η(Mn)= 80 %,当析出1 mol Mn时,转移电子=2.5 mol,阳极发生反应2H2O-4e-===O2↑+4H+,产生O2的体积为×22.4 L/mol=14 L,错误。
7.(2024·海南海口三模)利用一种电解质溶液浓度不同引起电势差的装置称为“浓差电池”,其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散而引发的一类电池。某浓差电池的模拟装置如图所示。已知:两电极银的质量均为300 g。下列叙述正确的是(　　)
A.Ag(1)电极为负极,发生氧化反应
B.N由右侧向左侧迁移
C.电池停止工作时两电极的质量差为432 g
D.电池放电时将化学能全部转化成电能
C
解析　浓差电池通过改变电解质溶液浓度实现放电,当浓度相等时停止放电。阴离子交换膜只允许阴离子通过,所以只能通过电极反应改变电解质溶液浓度,左侧电解质溶液浓度减小,右侧电解质溶液浓度增大,Ag(1)极上析出Ag,Ag(2)极上银溶解,由此推知,Ag(1)为正极,Ag(2)为负极。A.根据分析知,Ag(1)为正极,Ag(2)为负极,错误;B.为了维持电荷守恒,左侧电解质溶液中N向右侧迁移,错误;C.当两电极所在电解质溶液浓度相等时达到平衡,停止放电,停止放电时c(AgNO3)=3 mol·L-1,即只转移2 mol电子,负极:Ag-e-===Ag+,正极:Ag++e-===Ag,起始时,两电极的质量相等,停止放电时,正极增加2 mol Ag(216 g),负极减少2 mol Ag(216 g),两电极的质量差为432 g,正确;D.电池放电时将化学能主要转化成电能,还有热能等,错误。
8.(2024·四川成都期末)利用光电化学方法将乙二醇(C2H6O2)转化为甲酸盐,同时产生绿色氢气。该装置以NaOH溶液为电解质溶液,工作原理示意图如图所示。已知:实验测定,实际上电路通过0.4 mol电子时生成6.8 g HCOONa;电解过程中的法拉第效率等于实际甲酸盐量与理论量之比。下列叙述正确的是(　　)
A.Ni-Pi/α-Fe2O3极发生还原反应
B.装置工作时,OH-向Pt极迁移
C.Pt极反应式为C2H6O2-6e-+4OH-===2HCOO-+5H2O
D.生成HCOONa的法拉第效率为75%
D
解析　A.Ni-Pi/α-Fe2O3极乙二醇转化为甲酸钠,碳元素化合价由-1变为+2,失电子,发生氧化反应,错误;B.装置工作时,Pt电极水得电子生成氢气,电极反应式为2H2O+2e-===H2+2OH-,产生OH-,故OH-向Ni-Pi/α-Fe2O3极迁移,错误;C.Pt极反应式为2H2O+2e-===H2+2OH-,错误;D.每生成1 mol HCOONa乙二醇失3 mol电子,故电路通过0.4 mol电子时生成HCOONa的质量(理论质量)为×68 g·mol-1= g,实验测定,电路通过0.4 mol电子时生成6.8 g HCOONa(实际质量),法拉第效率等于实际甲酸盐量与其理论量之比,则法拉第效率为×100%=75%,正确。
9.(2024·陕西安康模拟)亚硒酸(H2SeO3)主要用作分析试剂,也可用做还原剂或氧化剂,还可用于制备显色剂。用电渗析法制备较纯H2SeO3溶液的工作原理如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.膜b应选用阴离子交换膜
B.石墨Ⅰ与铅蓄电池的PbO2电极相连
C.该电解法在制备H2SeO3的同时还能生
成NaOH和硫酸
D.理论上Pb电极每增加96 g,会制备1 mol H2SeO3
C
解析　用电渗析法制备较纯H2SeO3溶液,a、b膜之间为产品室,由图可知,石墨Ⅰ为电解池的阳极,水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,溶液中氢离子通过阳离子交换膜a进入产品室,石墨Ⅱ为阴极,H2O在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,原料室中的钠离子通过阳离子交换膜c进入阴极室,亚硒酸根离子通过阴离子交换膜b进入产品室,与溶液中的氢离子反应生成亚硒酸。A.由分析可知,膜b为阴离子交换膜,正确;B.由分析可知,石墨Ⅰ为电解池的阳极,与铅蓄电池的正极二氧化铅相连,正确;C.由分析可知,石墨Ⅰ为电解池的阳极,水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,溶液中氢离子通过阳离子交换膜a进入产品室,所以该电解法不能制备硫酸,错误;D.铅电极为铅蓄电池的负极,在硫酸根离子作用下铅在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸铅,电极反应式为Pb-2e-+S===PbSO4,电极质量增加96 g时,外电路转移2 mol电子,由得失电子数目守恒可知,产品室中的亚硒酸的物质的量为1 mol,正确。
10.(2024·山东聊城二模)某团队研究发现三价水系(酸性电解质溶液)铟金属电池的比容量大,循环寿命长。其工作原理图如下,已知MnOOH(羟基氧化锰)难溶于水。下说法错误的是(　　)
A.充电时,H+移向电极甲
B.放电时,电路中转移3 mol电子,两电极质
量变化数值之和为112 g
C.放电时,总反应:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+
D.充电时,阳极反应:MnOOH-e-===MnO2+H+
B
解析　由题干图示信息可知,放电时,甲电极为负极,电极反应为In-3e-===In3+,电极乙为正极,电极反应为MnO2+e-+H+===MnOOH,充电时电极甲接电源负极是阴极,电极乙接电源正极是阳极。A.充电时,电极甲接电源负极是阴极,电极乙接电源正极是阳极,故H+移向电极甲,正确;B.放电时,负极电极反应为In-3e-===In3+,正极电极反应为MnO2+e-+H+===MnOOH,故电路中转移3 mol电子,负极质量减少:3 mol×115 g·mol-1=345 g,正极质量增加:3 mol×1 g·mol-1=3 g,故两电极质量变化数值之和为348 g,错误;C.由分析可知,放电时,负极电极反应为In-3e-===In3+,正极电极反应为MnO2+e-+H+===MnOOH,故总反应:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+,正确;D.由分析可知,放电时,正极电极反应为MnO2+e-+H+===MnOOH,则充电时,阳极反应:MnOOH-e-===MnO2+H+,正确。
11.(2024·重庆沙坪坝模拟)四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]广泛应用于有机硅产品的生产与极谱分析。下图可用于制取四甲基氢氧化铵。下列说法正确的是(　　)
A.b电极为阴极,发生还原反应
B.c、d均为阳离子交换膜
C.a电极上发生的反应为2H2O-
4e-===4H++O2↑
D.b电极收集3.36 L(标况)气体
时,理论上有0.6 mol Na+透过e膜
D
解析　由装置中稀NaCl溶液变成了浓的NaCl溶液,说明最右侧的Na+往左边移动了,故b为阳极a为阴极,de区域间得到氯化钠浓溶液,说明阳极上不是氯离子放电,则e是阳离子交换膜,阳极(b极)的电极反应式为4OH--4e-===O2↑+2H2O,据左池产物分析,c也是阳离子交换膜,a电极上水电离出的氢离子放电生成氢气。A.由装置中稀 NaCl溶液变成了浓的NaCl溶液,说明最右侧的Na+往左边移动了,故b为阳极,错误;B.c为阳离子交换膜,d为阴离子交换膜,错误;C.a为阴极,电极上发生的反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,错误;D.b电极产生3.36 L(标况)O2,即0.15 mol,转移的电子为0.15 mol×4=0.6 mol,理论上有0.6 mol Na+透过e膜,正确。

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