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专题训练四电化学及其应用
专题训练四:
电化学及其应用(卷1)
1.【2015新课标Ⅰ卷理综化学】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+6O2=6CO2+6H2O
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
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
3.【2015天津理综化学】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(SO42-)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
4.【2015四川理综化学】用右图所示装置除去含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.阳极的电极反应式为:
Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应:
2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
5.【2015四川理综化学】用右图所示装置除去含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.阳极的电极反应式为:
Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应:
2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
6.【2015福建理综化学】某模拟"人工树叶”电化学实验装置如右图所示,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1molO2,有44gCO2被还原
D.a电极的反应为:
3CO2+16H+-18e-=C3H8O+4H2O
7.【2015江苏化学】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。
下列有关说法正确的是()
A.反应CH4+H2O
3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol电子
B.电极A上H2参与的电极反应为:
H2+2OH--2e-=2H2O
C.电池工作时,CO32-向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为:
O2+2CO2+4e-=2CO32-
8.【2015上海化学】研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。
下列有关说法错误的是()
A.d为石墨,铁片腐蚀加快
B.d为石墨,石墨上电极反应为:
O2+2H2O+4e→4OH–
C.d为锌块,铁片不易被腐蚀
D.d为锌块,铁片上电极反应为:
2H++2e→H2↑
9.(2015·沈阳质检)关于右图装置说法正确的是( )
A.装置中电子移动的途径是:
负极→Fe→M溶液→石墨→正极
B.若M为NaCl溶液,通电一段时间后,溶液中可能生成NaClO
C.若M为FeCl2溶液,可以实现石墨上镀铁
D.若M是海水,该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使
铁不被腐蚀
10.(2015·岳阳质检,11)全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。
某城市拟用如
图方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道,。
关于此方法,下列说法不正确的是( )
A.土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池
B.金属棒M的材料应该是比镁活泼的金属
C.金属棒M上发生反应:
M-ne-―→Mn+
D.这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法
11.(2015·洛阳统考)下列装置的线路接通后,经过一段时间,溶液的pH明显下降的是( )
12.(2015·保定期末,15)两个装置中,液体体积均为200mL,开始工作前电解质
溶液的浓度均为0.5mol/L,工作一段时间后,测得有0.2mol电子通过,若忽
略溶液体积的变化,下列叙述正确的是( )
A.产生气体体积①=②
B.①中阴极质量增加,②中正极质量减小
C.电极反应式:
①中阳极:
4OH--4e-===2H2O+O2↑②中负极:
2H++2e-===H2↑
D.溶液的pH变化:
①减小,②增大
13.(2015·豫南九校质检,8)近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”
锂铜空气燃料电池。
该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,其中
放电过程为2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-,下列说法不正确的是( )
A.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动
B.放电时,负极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e-===Cu+2OH-
C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
D.整个反应过程中,铜相当于催化剂
14.(2014·湖北孝感统考,13)气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。
下图为电池的工作示意图:
气体扩散进入传感器,在敏感电极上发生反应,传
感器就会接收到电信号。
下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。
待测气体
部分电极反应产物
NO2
NO
Cl2
HCl
CO
CO2
H2S
H2SO4
则下列说法中正确的是( )
A,上述气体检测时,敏感电极均作电池正极
B.检测Cl2气体时,敏感电极的电极反应式为Cl2+2e-===2Cl-
C.检测H2S气体时,对电极充入空气,对电极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
D.检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时,传感器上产生的电流大小相同
15.(2015·日照质检,14)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。
采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示,发生的反应为:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑。
下列说法正确的是( )
A.钛电极发生氧化反应
B.阳极附近溶液的pH逐渐增大
C.离子交换膜应采用阳离子交换膜
D.阳极反应式是:
2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O
专题训练四:
电化学及其应用(卷1)答案
1.【答案】A
【解析】首先根据原电池反应判断出厌氧反应为负极侧,有氧反应为正极侧。
A、根据厌氧反应中碳元素的化合价的变化:
葡萄糖分子中碳元素平均为0价,二氧化碳中碳元素的化合价为+4价,所以生成二氧化碳的反应为氧化反应,所以在负极生成。
错误;B、在微生物的作用下,该装置为原电池装置。
原电池能加快氧化还原反应速率,故可以说微生物促进了电子的转移。
正确;C、原电池中阳离子向正极移动。
正确;D、电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应。
正确。
2.【答案】D
【解析】A、从图示可看出,与X相连的电极发生H2O→H2、CO2→CO的转化,均得电子,应为电解池的阴极,则X为电源的负极,A正确;B、阴极H2O→H2、CO2→CO均得电子发生还原反应,电极反应式分别为:
H2O+2eˉ=H2+O2ˉ、CO2+2eˉ=CO+O2ˉ,B正确;C、从图示可知,阳极生成H2和CO的同时,阴极有O2生成,所以总反应可表示为:
H2O+CO2
H2+CO+O2,C正确;D、从总反应方程式可知,阴极生成2mol气体(H2、CO各1mol)、阳极生成1mol气体(氧气),所以阴、阳两极生成的气体物质的量之比2∶1,D不正确。
答案选D。
3.【答案】C
【解析】由图像可知该原电池反应原理为Zn+Cu2+=Zn2++Cu,故Zn电极为负极失电子发生氧化反应,Cu电极为正极得电子发生还原反应,故A项错误;该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故两池中c(SO42-)不变,故B项错误;电解过程中溶液中Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进入乙池,乙池中Cu2++2e—=Cu,故乙池中为Cu2+~Zn2+,摩尔质量M(Zn2+)>M(Cu2+)故乙池溶液的总质量增加,C项正确;该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,电解过程中溶液中Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液中电荷平衡,阴离子并不通过交换膜,故D项错误;本题选C。
4.【答案】D
【解析】A、阳极要产生ClO-,则铁只能作阴极,不能作阳极,否则就是铁失电子,A正确;B、阳极是Cl-失电子产生ClO-,电极反应式为:
Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O,B正确;C、阴极是H+产生H2,碱性溶液,故阴极的电极反应式为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-,C正确;D、溶液为碱性,方程式应为2CN-+5ClO-+H2O=N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-。
选D。
5.【答案】D
【解析】A、阳极要产生ClO-,则铁只能作阴极,不能作阳极,否则就是铁失电子,A正确;B、阳极是Cl-失电子产生ClO-,电极反应式为:
Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O,B正确;C、阴极是H+产生H2,碱性溶液,故阴极的电极反应式为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-,C正确;D、溶液为碱性,方程式应为2CN-+5ClO-+H2O=N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-。
选D。
6.【答案】B
【解析】A.根据图示可知,该装置将电能和光能转化为化学能,错误。
B.根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原则,该装置工作时,H+从正电荷较多的阳极b极区向负电荷较多的阴极a极区迁移,正确。
C.该反应的总方程式是:
6CO2+8H2O=2C3H8O+9O2。
根据反应方程式可知,每生成1molO2,有2/3molCO2被还原,其质量是88/3g,错误。
D.根据图示可知与电源负极连接的a电极为阴极,发生还原反应,电极的反应式为:
3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O,错误。
7.【答案】D
【解析】A、1molCH4→CO,化合价由-4价→+2上升6价,1molCH4参加反应共转移6mol电子,故错误;B、环境不是碱性,否则不会产生CO2,其电极反应式:
CO+H2+2CO32--4e-=3CO2+H2O,故B错误;C、根据原电池工作原理,电极A是负极,电极B是正极,阴离子向负极移动,故C错误;D、根据电池原理,O2、CO2共同参加反应,其电极反应式:
O2+2CO2+4e-=2CO32-,故D正确。
8.【答案】D
【解析】由于活动性:
Fe>石墨,所以铁、石墨及海水构成原电池,Fe为负极,失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液,溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原,比没有形成原电池时的速率快,正确。
B.d为石墨,由于是中性电解质,所以发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应为:
O2+2H2O+4e→4OH–,正确。
C.若d为锌块,则由于金属活动性:
Zn>Fe,Zn为原电池的负极,Fe为正极,首先被腐蚀的是Zn,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,正确。
D.d为锌块,由于电解质为中性环境,发生的是吸氧腐蚀,在铁片上电极反应为:
O2+2H2O+4e→4OH–,错误。
9.(解析) 电子移动的途径是:
负极→Fe,石墨→正极,溶液中通过离子导电而不是电子,A错误;石墨为阳极,铁为阴极,若M为NaCl溶液,电解NaCl溶液属于“放氢生碱”型,阳极产生的
氯气与阴
极产生的氢氧化钠可能发生反应生成NaClO,B正确;若M为FeCl2溶液,铁电极(阴极):
Fe2++2e-===Fe;石墨电极(阳极):
2Cl--2e-===Cl2↑,C错误;若M是海水,该装置属于“外加电源的阴极保护法”,D错误。
(答案) B
10.(解析) 钢铁中的铁、碳(原电池的两极)在潮湿的环境(电解质溶液)中构成原电池,铁作负极,易被腐蚀,A项正确;如图所示,利用原电池原理保护钢质管道,说明管道作正极,金属棒M作负极,要比铁活泼,不一定比镁活泼,发生反应:
M-ne-===Mn+,这叫牺牲阳极的阴极保护法,B错误,C、D正确。
(答案) B
11.(解析) A项,发生反应:
Zn+H2SO4==
=ZnSO4+H2↑,c(H+)减小,pH增大;B项,阳极:
Cu-2e-+2OH-===Cu(OH)2↓,阴极:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-,总反应为:
Cu+2H2O
Cu(OH)2↓+H2↑,pH变化不明显;C项,总反应为:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,pH增大;D项,总反应为:
2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4,pH减小。
(答案) D
12.(解析)①发生电解反应,阳极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,阴极反应为2Cu2++4e-===2Cu;②中发生原电池反应,负极反应为:
Zn
-2e-===Zn2+,正极反应为:
2H++2e-===H2↑。
两个电池中的CuSO4和H2SO4的物质的量都是0.1mol,当通过
0.2mol电子时两种物质正好完全反应,①生成0.05molO2,②生成0.1molH2,由此可知只有D正确。
(答案) D
13.(解析) 放电时,负极反应为:
Li-e-===Li+,Li+透过固体电解质向Cu极移动,A项正确;正极反应为:
Cu2O+2e-+H2O===2Cu+2OH-,B项错误;通空气时,铜被氧化为Cu2O:
4Cu+O2===2Cu2O,总反应为:
4Li+O2+2H2O===4LiOH,铜相当于催化剂,C、D正确。
(答案) B
14.(解析) 由待测气体及产物的化合价可知NO2,Cl2作正极,CO、H2S作负极,A选项错误;由H2S氧化后产物为H2SO4可知,电解质溶液为酸性,电极中不能有OH-,C选项错误;D选项,H2S中1个S的化合价升高8、而CO中1个C的化合价只升高2,错误。
(答案) B
15.
(解析) A项,钛电极是阴极,发生还原反应,错误;阳极反应为2Cu-2e-+2OH-===Cu2O+H2O,溶液的pH逐渐减小,B项错误,D项正确;C项,采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度,所以离子交换膜应采用阴离子交换膜,错误。
(答案) D
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