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电化学专题练习

2023-03-14 来源:乌哈旅游
电化学专题提升训练

1.用石墨作电极电解1 000 mL 0.1 mol·L1 AgNO3溶液,通电一段时间后关闭电源,测得溶液的质量减少了13.4

g。下列有关叙述正确的是(NA代表阿伏加德罗常数的值) ( )

A.电解过程中流经外电路的电子数目为0.1NA B.在标准状况下,两极共产生3.92 L气体 C.电解后溶液的pH为2(假设溶液体积不变) D.加入13.8 g Ag2CO3可将溶液彻底复原

2.【2015浙江理综化学】在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO是一种新

的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是( ) ...A.X是电源的负极

B.阴极的反应式是:H2O+2eˉ=H2+O2ˉ CO2+2eˉ=CO+O2ˉ 通电

C.总反应可表示为:H2O+CO2====H2+CO+O2 D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1︰1

2.(2015·四川理综,4)用下图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时,控制溶液pH为9~10,阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( )

A.用石墨作阳极,铁作阴极

B.阳极的电极反应式:Cl+2OH-2e===ClO+H2O C.阴极的电极反应式:2H2O+2e===H2↑+2OH

D.除去CN的反应:2CN+5ClO+2H===N2↑+2CO2↑+5Cl+H2O

3.[2015·广东理综,32(4)(5)](4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为___________________________________________________________________。

(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4和Al2Cl7两种离子在Al电极上相互转化,其他离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为_________________________。

4.用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,则下列有关说法中正确的是( )

A.X为直流电源的正极,Y为直流电源的负极 B.阳极区pH减小 C.图中的b<a

2D.阴极的电极反应为HSO3-2e+H2O===SO24+3H和SO3-2e+

H2O===SO24+2H

5.利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一。某研究小组设计了如图所示的循环系统实现光分解水制氢。反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供,反应体系中I2和Fe2等可循环使用。

(1)写出下列反应中的离子方程式:

电解池A:______________________________________; 电解池B:__________________________________________;

光催化反应池:_______________________________________。

(2)若电解池A中生成3.36 L H2(标准状况),电解池B中生成Fe2的物质的量为________。

(3)若循环系统处于稳定工作状态时,电解池A中流入和流出的HI浓度分别为a mol·L

-1

和b mol·L1,光催化

反应生成Fe3的速率为c mol·min1,循环系统中溶液的流量为Q(流量为单位时间内流过的溶液体积)。试用所给字母的代数式表示溶液的流量Q=__________________。

6.一种碳纳米管能够吸附氢气,可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L

-1

的KOH溶液。

(1)写出放电时的正、负极电极反应式。 (2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。

7.(2014·新课标全国卷Ⅱ,12)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LiMn2O4===Li1-xMn2O4+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

8.[2015·全国卷Ⅱ,26(1)(2)]酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。 (1)该电池的正极反应式为_____________________________________,

电池反应的离子方程式为________________________________________________。

(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌________g。(已知F=96 500 C·mol1)

9.[2015·重庆理综,11(5)]如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。

(1)腐蚀过程中,负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”); (2)环境中的Cl扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉

Cu2(OH)3Cl

____________________________________;

(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。 10.甲醇燃料电池容易携带、容易存储等优点,目前被认为将会替代传统池成为携带型设备的主要电源。如图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型,有关说法正确的是( )

A.Y极为电池的负极 B.X极的电极反应式: CH3OH+H2O-6e===CO2+6H

C.若常温下用该电池电解100 mL KCl溶液至pH=12时,电池质子交换膜迁移的A为0.01 mol D.空气以20%为氧气计算,X极每消耗1 mol甲醇,Y极必消耗168 L空气中的氧气

的电下列

11.人工光合作用能够借助太阳能用CO2和水制备化学原料,如图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图,下列说法中正确的是( )

A.催化剂a处通CO2气体,催化剂b处加水

B.催化剂a处发生的反应为2H2O+4e===O2↑+4H C.该电池的电解质溶液可采用HCOOH溶液

D.在合成HCOOH的过程中,电池内部的H的物质的量浓度不发生改变

12.钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点,特别适合于固定式大规模储能应用的需求。一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池总反应为NaTi2(PO4)3 +2Na2NiFe (CN)6

放电充电

Na3Ti2(PO4)3 +2NaNiFe(CN)6(注:其中P的化合价为+5,Fe的上标Ⅱ、Ⅲ代表其价态)。下列说法不正确的是( )

A.放电时,NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应

B.放电时,负极材料中的Na脱离电极进入溶液,同时溶液中的Na嵌入到正极材料中 C.充电过程中阳极反应式为2NaNiFe(CN)6+2Na+2e===2Na2NiFe (CN)6 D.该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na的浓度基本保持不变

13.寻找新能源是解决温室效应的一条重要思路。磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池,总反应为FePO4+Li

放电充电

LiFePO4,电池中的固体电解质可传导离子,下列说法错误的是( )

A.放电时,正极材料是磷酸亚铁锂(LiFePO4) B.放电时,正极反应为FePO4+Li+e===LiFePO4 C.充电时,Li 和Fe2向阴极移动,PO34向阳极移动

D.充电时,阴极反应为Li +e===Li

14.随着各地“限牌”政策的推出,电动汽车成为汽车届的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池,其工作原理如图,A 极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li的高分子材料,隔膜只允许 Li通过,电池反应式为LixC6+Li1-xCoO2C6+LiCoO2。下列说法不正确的是( )

A.充电时Li从右边流向左边 B.放电时,正极锂的化合价未发生改变 C.充电时B作阳极,该电极放电时的电极反应式为Li1-x CoO2+xLi+xe===LiCoO2

D.废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li进入石墨中而有利于回收 15.铁、铜及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题:

(1)①钢铁的电化学腐蚀简单示意图如下,将该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图,请在下图虚线框内作出修改,并用箭头标出电子流动方向。

②写出修改前的钢铁吸氧腐蚀时石墨电极的电极反应式:_________________。

(2)高铁酸钾(K2FeO4)可作净水剂,也可用于制造高铁电池。高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O

放电充电

+-

放电充电

3Zn(OH)2+

-1

2Fe(OH)3+4KOH,该电池放电时正极反应式为________________。用该电池电解100 mL 1 mol·L溶液,当电路中通过0.1 mol电子时,被电解溶液的pH为________(溶液体积变化忽略不计)。

的AgNO3

1.【2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。

装置 实验一 实验二 现象 a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化 下列对实验现象的解释或推测不合理的是( ) A.a、d处:2H2O+2e=H2↑+2OHC.c处发生了反应:Fe-2e=Fe2

---

两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生;…… B.b处:2Cl-2e=Cl2↑

D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜

--

+

2.【2016年高考四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为:

Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )

A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移 B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6 C.充电时,若转移1mole-,石墨C6电极将增重7xg D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+ 3.【2016年高考新课标Ⅰ卷】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SO42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SO42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2 H2O–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

4.【2016年高考新课标Ⅱ卷】Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )

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↑

5.【2016年高考新课标Ⅲ卷】锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应

为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)

。下列说法正确的是( )

逐渐减小

A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动 B.充电时,电解质溶液中C.放电时,负极反应为:Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)

D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)

6.【2016年高考浙江卷】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+2nH2O=4M(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:4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n

D.在M–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

7.【2016年高考浙江卷】(15分)(5)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的

反应发生在 极,该电极反应式是 。

8.【2016年高考天津卷】(14分)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答

下列问题:

(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是_________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低

于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:____________。

(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:

Fe+2H2O+2OH−

FeO42−+3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色的

FeO42−,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。

①电解一段时间后,c(OH)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是_______。

N两点中的一点,③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:_____________。

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