专题08 电化学及其应用 解析版Word文档格式.docx
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C项、右室为正极区,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++e−=MV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+,故C正确;
D项、电池工作时,氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动,故D正确。
故选B。
【点睛】本题考查原池原理的应用,注意原电池反应的原理和离子流动的方向,明确酶的作用是解题的关键。
2.[2019新课标Ⅲ]为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D−Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池,结构如下图所示。
电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)
ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−
NiOOH(s)+H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−
ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区
【答案】D
【解析】A、三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,吸附能力强,所沉积的ZnO分散度高,A正确;
B、充电相当于是电解池,阳极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH,电极反应式为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−=NiOOH(s)+H2O(l),B正确;
C、放电时相当于是原电池,负极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−=ZnO(s)+H2O(l),C正确;
D、原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,则放电过程中OH−通过隔膜从正极区移向负极区,D错误。
答案选D。
3.[2019天津]我国科学家研制了一种新型的高比能量锌−碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。
图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。
下列叙述不正确的是
A.放电时,a电极反应为
B.放电时,溶液中离子的数目增大
C.充电时,b电极每增重
,溶液中有
被氧化
D.充电时,a电极接外电源负极
【分析】放电时,Zn是负极,负极反应式为Zn−2e−═Zn2+,正极反应式为I2Br−+2e−=2I−+Br−,充电时,阳极反应式为Br−+2I−−2e−=I2Br−、阴极反应式为Zn2++2e−=Zn,只有阳离子能穿过交换膜,阴离子不能穿过交换膜,据此分析解答。
【详解】A、放电时,a电极为正极,碘得电子变成碘离子,正极反应式为I2Br−+2e−=2I−+Br−,故A正确;
B、放电时,正极反应式为I2Br−+2e−=2I−+Br−,溶液中离子数目增大,故B正确;
C、充电时,b电极反应式为Zn2++2e−=Zn,每增加0.65g,转移0.02mol电子,阳极反应式为Br−+2I−−2e−=I2Br−,有0.02molI−失电子被氧化,故C正确;
D、充电时,a是阳极,应与外电源的正极相连,故D错误;
故选D。
【点睛】本题考查化学电源新型电池,会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键,会正确书写电极反应式,易错选项是B,正极反应式为I2Br−+2e−=2I−+Br−,溶液中离子数目增大。
4.[2019江苏]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。
下列有关该实验的说法正确的是
A.铁被氧化的电极反应式为Fe−3e−
Fe3+
B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀
【答案】C
【分析】根据实验所给条件可知,本题铁发生的是吸氧腐蚀,负极反应为:
Fe−2e−=Fe2+;
正极反应为:
O2+2H2O+4e−=4OH−;
据此解题;
【详解】A.在铁的电化学腐蚀中,铁单质失去电子转化为二价铁离子,即负极反应为:
Fe−2e−=Fe2+,故A错误;
B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能,还有一部分转化为热能,故B错误;
C.活性炭与铁混合,在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池,加速了铁的腐蚀,故C正确;
D.以水代替氯化钠溶液,水也呈中性,铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀,故D错误;
综上所述,本题应选C.
【点睛】本题考查金属铁的腐蚀。
根据电解质溶液的酸碱性可判断电化学腐蚀的类型,电解质溶液为酸性条件下,铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀,负极反应为:
2H++2e−=H2↑;
电解质溶液为碱性或中性条件下,发生吸氧腐蚀,负极反应为:
O2+2H2O+4e−=4OH−。
5.[2019浙江4月选考]化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是
A.
Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B.
正极的电极反应式为Ag2O+2e−+H2O
2Ag+2OH−
C.
锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄
D.
使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降
【答案】A
【解析】A.Zn较Cu活泼,做负极,Zn失电子变Zn2+,电子经导线转移到铜电极,铜电极负电荷变多,吸引了溶液中的阳离子,因而Zn2+和H+迁移至铜电极,H+氧化性较强,得电子变H2,因而c(H+)减小,A项错误;
B.Ag2O作正极,得到来自Zn失去的电子,被还原成Ag,结合KOH作电解液,故电极反应式为Ag2O+2e−+H2O
2Ag+2OH−,B项正确;
C.Zn为较活泼电极,做负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn−2e−=Zn2+,锌溶解,因而锌筒会变薄,C项正确;
D.铅蓄电池总反应式为PbO2+Pb+2H2SO4
2PbSO4+2H2O,可知放电一段时间后,H2SO4不断被消耗,因而电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降,D项正确。
故答案选A。
6.[2018海南]一种镁氧电池如图所示,电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭,电解液为KOH浓溶液。
A.电池总反应式为:
2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2
B.正极反应式为:
Mg-2e-=Mg2+
C.活性炭可以加快O2在负极上的反应速率
D.电子的移动方向由a经外电路到b
【答案】BC
【解析】A.电池总反应式为:
2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2,不符合题意;
B.正极应该是氧气得电子,发生还原反应,反应式为:
O2+4e-+4OH-=2H2O,符合题意;
C.氧气在正极参与反应,符合题意;
D.外电路中,电子由负极移向正极,该反应中a为负极,b为正极,故不符合题意;
故答案为BC。
【点睛】尽管原电池外观形形色色,五花八门,但其原理是相同的,即要紧紧抓住原电池中负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应;
外电路中,电子由负极流向正极,电流方向与电子流动方向相反这一基本规律。
7.[2018新课标Ⅲ]一种可充电锂-空气电池如图所示。
当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。
下列说法正确的是
A.放电时,多孔碳材料电极为负极
B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D.充电时,电池总反应为Li2O2-x=2Li+(1-
)O2
【解析】本题考查的是电池的基本构造和原理,应该先根据题目叙述和对应的示意图,判断出电池的正负极,再根据正负极的反应要求进行电极反应方程式的书写。
A.题目叙述为:
放电时,O2与Li+在多孔碳电极处反应,说明电池内,Li+向多孔碳电极移动,因为阳离子移向正极,所以多孔碳电极为正极,选项A错误。
B.因为多孔碳电极为正极,外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极(由负极流向正极),选项B错误。
C.充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反,放电时,Li+向多孔碳电极移动,充电时向锂电极移动,选项C错误。
D.根据图示和上述分析,电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X,电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+,所以总反应为:
2Li+(1-
)O2=Li2O2-X,充电的反应与放电的反应相反,所以为Li2O2-x=2Li+(1-
)O2,选项D正确。
点睛:
本题是比较典型的可充电电池问题。
对于此类问题,还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂,进而判断出电池的正负极。
本题明显是空气中的氧气得电子,所以通氧气的为正极,单质锂就一定为负极。
放电时的电池反应,逆向反应就是充电的电池反应,注意:
放电的负极,充电时应该为阴极;
放电的正极充电时应该为阳极。
8.[2018新课标Ⅱ]我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。
将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:
3CO2+4Na
2Na2CO3+C。
A.放电时,ClO4-向负极移动
B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2
C.放电时,正极反应为:
3CO2+4e−=2CO32-+C
D.充电时,正极反应为:
Na++e−=Na
【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应,正极发生得到电子的还原反应,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,充电可以看作是放电的逆反应,据此解答。
A.放电时是原电池,阴离子ClO4-向负极移动,A正确;
B.电池的总反应为3CO2+4Na
2Na2CO3+C,因此充电时释放CO2,放电时吸收CO2,B正确;
C.放电时是原电池,正极是二氧化碳得到电子转化为碳,反应为:
3CO2+4e−=2CO32-+C,C正确;
D.充电时是电解,正极与电源的正极相连,作阳极,发生失去电子的氧化反应,反应为2CO32-+C-4e−=3CO2,D错误。
9.[2018新课标Ⅰ]最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协
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