资源简介

微测4　电化学的综合应用
　
1.室温时,纳米Fe2O3 Li(C石墨)锂离子电池可通过循环充放电实现对磁性的可逆调控(如图所示),下列说法正确的是(　　)
A.X过程为充电,完成后电池被磁铁吸引
B.该电池可以用水溶液作电解质溶液
C.充电时,Li+向阴极移动发生氧化反应
D.放电时,正极的电极反应式为Fe2O3+6Li++6e-2Fe+3Li2O
2.资源再利用有利于保护生态,某实验小组研究电催化CO2和含氮废水()在常温常压下合成尿素,即向一定浓度的KNO3溶液中通入CO2至饱和,在电极a上反应生成CO(NH2)2,电解原理如图所示。下列有关说法错误的是(　　)
A.离子交换膜为质子交换膜
B.电极b发生氧化反应,为电解池的阳极
C.每消耗44 g CO2,理论上可在b处得到4 mol O2
D.电极a的电极反应式为+CO2-16e-+18H+CO(NH2)2+7H2O
3.我国科学家研究的耦合光催化/电催化分解水的装置如图所示,催化电极时产生电子和空穴(空穴指共价键上流失一个电子留下空位的现象,用h+表示),下列有关说法错误的是(　　)
A.光催化装置实现了光能向化学能的转化
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电催化装置阳极电极反应式为4OH-+4h+2H2O+O2↑
D.光催化装置中,每生成0.1 g氢气,产生空穴h+的数目为0.1NA
4.(2024·昆明二模)可充电溴基液流电池因高氧化还原电位等优点被广泛用于大规模储能。一种溴基液流电池放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.放电时,电池内部电流从电极a流向电极b
B.放电时,每生成1 mol BrC,消耗1 mol TiO2+
C.充电时,电极a与电源负极相连
D.充电时,阳极发生的反应为Ti3++H2O-e-TiO2++2H+
5.(2024·湖北T8押题卷)科学家开发WO3/NaBiO3/TiO2/NiOOH光阳极用于持续太阳能制氢,装置如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.能量转化形式太阳能→化学能→电能
B.阳极材料涉及的元素均为前四周期元素
C.电极N的反应式为2H2O-4e-4H++O2↑
D.阴极区c(Zn+)越大,H2产率越高
6.(2024·湖北部分学校三模)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图所示),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。下列说法错误的是(　　)
A.电极电势:电极b>电极a
B.电极a的电极反应式:+8e-+7H2ONH3·H2O+9OH-
C.当阳极产生32 g O2时,“卯榫”结构双极膜处有36 g H2O被解离
D.相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构可提高氨的生成速率
7.我国科学家设计的一种三室电池既能净化污水,又能淡化海水,同时还可回收其中的能量,用葡萄糖溶液(足量,代替污水)、氯化钠溶液(足量,代替海水)和100 mL 1.1 mol·L-1盐酸模拟工作原理的示意图如下,下列说法正确的是(　　)
A.外电路中的电流方向为电极A→电极B
B.该电池的正极反应为O2+4e-+4H+2H2O
C.常温下,当电路中有0.1 mol e-通过时,盐酸的pH=2
D.离子交换膜A可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜,但不能与离子交换膜B相同
8.(2024·大连适应性测试)南开大学陈军团队成功研发出一种以两性羟基乙酸铝[AlAc(OH)2(H2O)3]为电解质的二次电池。两性羟基乙酸铝具有H+和OH-双极电离能力,该电池充电时的原理如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.放电时,N极发生还原反应
B.放电时,负极的电极反应式为H2AQ-2e-AQ+2H+
C.充电时,电极M连接电源负极
D.充电时,当两性羟基乙酸铝电离出2 mol H+时,阳极板质量增加2 g
9.(2024·江西模拟)浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源,用如图所示装置从含Na2CrO4的浆液中分离得到含Cr2的溶液并制备NaOH。下列说法错误的是(　　)
A.起始加入的CuSO4溶液浓度:c1B.膜a和膜b均适合选用阴离子交换膜
C.工作时,Na2SO4溶液质量减小、NaOH稀溶液质量增加
D.导线中通过1 mol e-,理论上电解池中两极共生成0.75 mol气体
10.(2024·T8联考)光伏电池具有体积小、寿命长、无污染等优点,下图为光伏并网发电装置,以此光伏电池为直流电源,采用电渗析法合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH,M=91 g/mol]。原料为四甲基氯化铵[(CH3)4NCl],其工作原理如图所示(a、b均为惰性电极),下列叙述正确的是(　　)
A.光伏并网发电装置中,P型半导体为负极
B.c、e均为阴离子交换膜,d为阳离子交换膜
C.a极电极反应式:(CH3)4N++2H2O+2e-(CH3)4NOH+H2↑
D.若两极共产生3.36 L气体(标准状况),则可制备18.2 g (CH3)4NOH
11.(2024·吉林四模)某化学兴趣小组利用如图所示装置进行电化学实验(C、D、E、F为铂夹)。断开K3,闭合K1、K2,反应一段时间后,A、B两试管中共收集到气体336 mL(标准状况下)。再断开K2,闭合K1、K3后,下列说法正确的是(　　)
A.电源放电时,电极a的电势比b的低
B.滤纸1的D电极附近橙红色变黄
C.试管B中电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-
D.滤纸2上理论上能析出3.24 g Ag
12.(2024·邯郸三模)铁铬液流电池(总反应为Cr2++Fe3+Fe2++Cr3+)实现了发电、环保一体化。某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的装置如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.d为正极,a膜为阴离子交换膜
B.乙池中阴极的电极反应式为NO+5e-+5H2O6OH-+
C.标准状况下,若乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为31.36 L,则甲池有2 mol质子迁移到c极
D.当浓缩室得到2 L 0.6 mol·L-1的盐酸时,M室溶液的质量变化为9 g(溶液体积变化忽略不计)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案
题号 9 10 11 12
答案
微测4　电化学的综合应用
1.D　解析　由充放电转化关系:Fe2O3+6Li2Fe+3Li2O可知,放电时Li为负极,发生氧化反应生成Li2O,Fe2O3为正极,发生还原反应生成Fe,X过程为放电过程,A项错误;Li与水反应,该电池不能用水溶液作电解质溶液,B项错误;电解池中阳离子移向阴极,充电时Li+向阴极移动,在阴极得电子发生还原反应,C项错误;放电时,正极的电极反应式为Fe2O3+6Li++6e-2Fe+3Li2O,D项正确。
2.D　解析　根据装置可知,该离子交换膜只允许氢离子通过,为质子交换膜,A项正确;b电极是电解池的阳极,阳极上发生氧化反应,B项正确;44 g CO2的物质的量为1 mol,当电极a区消耗1 mol CO2时,由电极反应式+CO2+16e-+18H+CO(NH2)2+7H2O可知,转移电子16 mol,电极b上H2O中的O原子失电子,化合价从-2价变为0价,故得4 mol O2,C项正确;电极a是阴极,得电子,从题图中可知,电极a上端通入CO2,H+移动到电极a参与反应,硝酸根离子转化为CO(NH2)2,其电极反应式为+CO2+16e-+18H+CO(NH2)2+7H2O,D项错误。
3.B　解析　由题图可知,光催化装置中发生的反应为2H++2e-H2↑、3I-+2h+I,光催化装置中发生的总反应为2H++3I-H2↑+,该装置实现了光能向化学能的转化,A项正确;阳极室的阳离子通过阳离子交换膜进入阴极室,B项错误;电催化装置中,与正极相连的电极为阳极,氢氧根离子在阳极得到空穴发生氧化反应生成氧气和水,电极反应式为4OH-+4h+2H2O+O2↑,C项正确;由得失电子数目守恒可知,光催化装置中,每生成0.1 g氢气,产生空穴的数目为×2×NA mol-1=0.1NA,D项正确。
4.B　解析　放电时,电流从正极流出经过负载流向负极再经过电解液流向正极,电极a为负极,电极b为正极,A项正确;放电时,每生成1 mol BrC,转移电子2 mol,所以应消耗2 mol TiO2+,B项错误;充电时,电池负极与电源负极相连,C项正确;充电时,阳极发生失电子的氧化反应为Ti3++H2O-e-TiO2++2H+,D项正确。
5.C　解析　如图装置利用太阳能制H2,能量转化形式为“太阳能→电能→化学能”,A项错误;阳极材料中W、Bi不属于前四周期元素,B项错误;电极N为阳极,水发生氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,C项正确;阴极区(电极M)的主反应为2H++2e-H2↑,副反应为Zn2++e-Zn+,H2产率等于实际产生H2量与理论产生H2的量之比,根据电子守恒确定理论产生H2的量,由于c(Zn+)越大,发生副反应程度越大,消耗电子数越多,产生H2的量越低,故H2的产率越低,D项错误。
6.C　解析　催化电解KNO3溶液制氨,硝酸钾发生还原反应,则电极a为阴极、电极b为阳极,电极电势:电极b>电极a,A项正确;电极a的电极反应式为+7H2O+8e-NH3·H2O+9OH-,B项正确;阳极反应式为8OH--8e-2O2↑+4H2O,当阳极产生32 g O2时转移电子4 mol,根据电子守恒可知,“卯榫”结构双极膜处有4 mol H+移向阴极、4 mol OH-移向阳极,即有4 mol×18 g·mol-1=72 g H2O被解离,C项错误; “卯榫”结构可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨,单位时间内流过的电量增大,即单位时间内电子转移增大了,提高了氨生成速率,D项正确。
7.B　解析　电极A为负极,外电路中电子的流动方向为电极A→电极B,A项错误;电极B为正极,电解质溶液为盐酸,氧气得电子发生还原反应生成水,电极反应为O2+4e-+4H+2H2O,B项正确;电路中有0.1 mol e-通过时,H+减少了0.1 mol,所以c(H+)==0.1 mol·L-1,盐酸的pH=1,C项错误;电极B是正极,电极A是负极,为淡化海水,离子交换膜A为阴离子交换膜,离子交换膜B为阳离子交换膜,D项错误。
8.D　解析　放电时,电极N为正极,在水分子作用下碱式氧化镍在正极得到电子发生还原反应生成氢氧化镍和氢氧根离子,A项正确;放电时,电极M为原电池的负极,H2AQ在负极失去电子发生氧化反应生成AQ和氢离子,电极反应式为H2AQ-2e-AQ+2H+,B项正确;充电时,与直流电源负极相连的电极M为阴极,C项正确;充电时,电极N为阳极,碱性条件下氢氧化镍在阳极失去电子发生氧化反应生成碱式氧化镍和水,电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-NiO(OH)+H2O,则当两性羟基乙酸铝电离出2 mol氢离子时,阳极板质量减少2 g,D项错误。
9.C　解析　从图中可知,左侧为浓差电池,右边为电解池,NaOH稀溶液中水得电子生成氢气和氢氧根离子,钠离子向NaOH区移动,从而生成NaOH,使NaOH溶液浓度增大,因此惰性电极Ⅱ为阴极,则惰性电极Ⅰ为阳极,阳极上水失电子生成氧气和氢离子,向阳极区移动与氢离子反应生成Cr2,则左侧Cu(Ⅱ)为正极,Cu(Ⅰ)为负极,浓度大的CuSO4溶液中的Cu电极为正极,故起始时CuSO4溶液浓度c2>c1,A项正确;浓差电池中硫酸根离子通过膜a从右向左移动,电解池中通过膜b从右向左移动,故膜a和膜b均选用阴离子交换膜,B项正确;Na2SO4溶液中逸出1 mol氧气的同时移入2 mol ,Na2SO4溶液质量增加,C项错误;电解池阴、阳极反应分别为2H2O+2e-H2↑+2OH-、2H2O-4e-4H++O2↑,转移1 mol电子,阴极上生成0.5 mol氢气,阳极上生成0.25 mol氧气,共生成0.75 mol气体,D项正确。
10.D　解析　根据第三个池中浓度变化得出,钠离子从第四个池通过e膜进入,氯离子从第二个池通过d膜进入,由电解池中阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,则a为阴极,b为阳极,a与N型半导体相连,b与P型半导体相连,所以N型半导体为负极,P型半导体为正极,A项错误; 由题中图示信息和分析可知,Na+通过e膜,Cl-通过d膜,(CH3)4N+通过c膜,所以c、e膜为阳离子交换膜,d为阴离子交换膜,B项错误;由题中信息可知,a为阴极,发生得电子的还原反应,其电极反应式为2(CH3)4N++2H2O+2e-2(CH3)4NOH+H2↑,C项错误;18.2 g (CH3)4NOH的物质的量为0.2 mol,由a极电极反应式可知收集氢气0.1 mol,转移电子为0.2 mol,b极电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O ,收集氧气为0.05 mol,标准状况下两极共得气体体积为0.15 mol×22.4 L/mol=3.36 L,D项正确。
11.B　解析　电源放电时b为电源负极,a为电源正极,则电极a的电势比b的高,A项错误;滤纸1的D为阴极,水中氢离子放电生成氢气和OH-,K2Cr2O7存在平衡Cr2(橙色)+H2O(黄色)+2H+,阴极附近氢氧根离子浓度增大,平衡正向移动,黄色变深,B项正确;试管B中电极为正极,即反应为O2+4e-+4H+2H2O,C项错误;A、B两试管中共收集到标准状况下336 mL气体,氢气和氧气的体积比为2∶1,则氢气的体积为×0.336 L=0.224 L,物质的量为n(H2)===0.01 mol,转移电子为0.01 mol×2=0.02 mol,滤纸2上阴极发生反应Ag++e-Ag,即析出Ag的质量为0.02 mol×108 g·mol-1=2.16 g,D项错误。
12.D　解析　由题图可知,甲为原电池,乙和丙为电解池;在甲中c电极上发生的电极反应式为Cr2+-e-Cr3+,发生氧化反应,为负极,d电极上发生的电极反应式为Fe3++e-Fe2+,发生还原反应,为正极,则乙池中通入SO2一极为阳极,乙池中通入一氧化氮的电极为电解池的阴极,二氧化硫在阳极上失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子,通入一氧化氮的电极为阴极,酸性条件下一氧化氮在阴极上得到电子发生还原反应生成铵根离子和水;丙池中,左侧电极为电解池的阳极,水在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,氢离子从M室通过质子交换膜a膜进入浓缩室,右侧电极为阴极,镍离子在阴极得到电子发生还原反应生成镍, N室中氯离子通过阴离子交换膜b膜进入浓缩室,最终在浓缩室得到较浓的盐酸。d为正极,a膜为质子交换膜,A项错误;乙池中通入一氧化氮的电极为阴极,酸性条件下电极反应式为NO+5e-+6H+H2O+,B项错误;在乙池中发生的总反应方程式为2NO+5SO2+8H2O5+2N+8H+,当乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为31.36 L,转移的电子数为2NA,则由电荷守恒,甲池有2 mol质子迁移到d极,C项错误;当浓缩室得到2 L 0.6 mol·L-1盐酸时,从M室通过原子交换膜a膜进入浓缩室的氢离子物质的量为(0.6 mol·L-1-0.1 mol·L-1)×2 L=1 mol,则M室消耗水的质量为1 mol××18 g·mol-1=9 g,D项正确。(共40张PPT)
微测4　电化学的综合应用
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析

展开更多......

收起↑