高考化学高频考点专题09 电化学Word文档下载推荐.docx
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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
【答案】A
5.(2014课标Ⅱ)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。
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
【解析】新型化学电源的分析首先要根据原电池原理结合题给信息准确判断电源的正、负极,可从反应类型、电极材料的活泼性、外电路中电流方向及电子流向、电解质溶液中离子的移动方向及相关电极反应的实验现象进行判断;
然后理清两极上的电极反应式及电池反应;
其次要认真审题,审清“错误”、“b的电极材料中含有活泼金属Li”等关键信息,结合选项进行作答。
根据题给装置图判断,b电极的电极材料中含有活泼金属锂,反应中易失电子,发生氧化反应,作原电池的负极,电极反应式为Li—e-
Li+,a电极为原电池的正极,电极反应式为Li1-xMn2O4+xLi++xe-
LiMn2O4,电池反应为Li1-xMn2O4+xLi
LiMn2O4。
A、根据上述分析知,a为电池的正极,正确;
B、电池充电反应为电池反应的逆反应,充电反应为LiMn2O4
Li1-xMn2O4+xLi,正确;
C、放电时,a极锰的化合价降低,而锂的化合价不发生变化,错误;
D、放电时,溶液中Li+由负极向正极迁移,即从b向a迁移,正确。
6.(2014福建)某原电池装置如右图所示,电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。
A.正极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-
B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减
少0.02mol离子
【答案】D
7.(2014课标Ⅰ)次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品,具有较强还原性,回答下列问题:
(1)H3PO2是一元中强酸,写出其电离方程式:
(2)H3PO2及NaH2PO2)均可将溶液中的银离子还原为银单质,从而可用于化学镀银。
①(H3PO2)中,磷元素的化合价为
②利用(H3PO2)进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4︰1,则氧化产物为:
(填化学式)
③NaH2PO2是正盐还是酸式盐?
其溶液显性(填弱酸性、中性、或者弱碱性)
(3)(H3PO2)的工业制法是:
将白磷(P4)与氢氧化钡溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2),后者再与硫酸反应,写出白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式:
(4)(H3PO2)也可以通过电解的方法制备。
工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):
①写出阳极的电极反应式
②分析产品室可得到H3PO2的原因
③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2,将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室,其缺点是杂质。
该杂质产生的原因是:
【答案】
(1)H3PO2
H++H2PO2-;
(2)①+1;
②H3PO4;
③正盐弱碱性;
(3)2P4+3Ba(OH)2+6H2O=3Ba(H2PO2)2+3PH3↑;
(4)①2H2O-4e-=O2↑+4H+;
②阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的H2PO3-穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成)③PO43-;
H3PO3或H2PO2-被氧化。
是因为阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的H2PO2-穿过阴膜扩散至产品室,二者在产品室发生反应反应H++H2PO2=H3PO2。
③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2,将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,合并了阳极室与产品室,其缺点是阳极产生的氧气会把H3PO2、H2PO2-氧化为PO43-,导致产品不纯。
锁定考点
一、选择题
1.甲醇燃料电池体积小、洁净环保、理论能量比高,已在便携式通讯设备、汽车等领域应用。
某型甲燃料电池的总反应式2CH4O+3O2=2CO2+4H2O,下图是该燃料电池的示意图。
下列说法正确的是
A.a是甲醇燃料、b是氧气
B.当转移6mole-时,消耗33.6LO2
C.负极反应:
CH4O-6e-
+H2O=CO2↑+6H+
D.质子从N电极区穿过交换膜移向M电极区
【题型】选择题
【难度】一般
2.以稀硫酸为电解质溶液,利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃,工作原理图如下。
A.a电极为太阳能电池的正极
B.产生丙烯的电极反应式为:
3CO2+18H++18e-===CH3CH=CH2+6H2O
C.装置中每转移2e-,理论上有2molH+通过质子交换膜从左向右扩散
D.太阳能电池的原理与原电池的原理相同
【难度】一般
3.现在污水治理越来越引起人们重视,可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚(
),其原理如图所示,下列说法正确的是
A.电流方向从B极沿导线经小灯泡流向A极
B.A极的电极反应式为
C.当外电路中有0.2mole-转移时,通过质子交换膜的H+的个数为0.1NA
D.B极为电池的正极,发生还原反应
4.中石化于2012年将年产120万吨的乙烯工程落户大庆,乙烯是有机化工工业的重要原料,有很多重要用途。
如:
乙烯催化氧化成乙醛可设计成如下图所示的燃料电池,在制备乙醛的同时还可获得电能,其总反应化学方程式为:
2CH2=CH2+O2→2CH3CHO。
下列有关说法正确的是
A.该电池电极a为正极,b为负极
B.电子移动方向:
电极a→磷酸溶液→电极b
C.负极反应式为:
CH2=CH2-2e-+H2O=CH3CHO+2H+
D.b电极有2.24LO2反应,溶液中有0.4molH+迁移到b电极上反应
【解析】从已知的反应方程式可以判断,O2得到电子,化合价降低,所以O2在原电池正极被还原;
则CH2=CH2失去电子,在原电池的负极被氧化。
A、a极C2H4失去电子,所以a为负极,b极O2得到电子,所以b为正极,A错误。
B、电子从负极流出,经过外电路流向正极,所以B错误。
C、从题图可以看出,该反应为CH2=CH2-e-→CH3CHO,考虑到电解质溶液含磷酸呈酸性,配平后的反应为CH2=CH2-2e-+H2O=CH3CHO+2H+,C正确。
D、选项中没有指出气体的温度和压强,所以无法进行计算,D错误。
正确答案C。
5.下列说法正确的是
A.①中阳极处能产生使湿润淀粉KI试纸变蓝的气体
B.②中待镀铁制品应与电源正极相连
C.③中钢闸门应与外接电源的正极相连,称为牺牲阳极的阴极保护法
D.④中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应
6.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。
则下列说法中正确的是()
待测气体
部分电极反应产物
NO2
NO
Cl2
HCl
CO
CO2
H2S
H2SO4
A.上述气体检测时,敏感电极均作电池正极
B.检测H2S气体时,对电极充入空气,该电极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
C.检测Cl2气体时,敏感电极的电极反应为:
Cl2+2e-=2Cl-
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
7.以铬酸钾(K2CrO4)为原料用电化学法制备K2Cr2O7的装置如图,下列说法正确的是
A.a极的电极反应为:
2H2O+2e-=2OH-+H2↑
B.电解过程中氢氧化钾溶液的浓度保持不变
C.b极上CrO42-发生氧化反应生成Cr2O72-
D.电解过程中H+从右侧通过离子交换膜迁移到左侧
【解析】由题意知,以铬酸钾为原料用电化学法制备重铬酸钾的过程中,铬酸钾的3种元素的化合价都没有发生变化,阳极材料是石墨为惰性电极,所以被电解的物质一定是水,阳极上电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+,一段时间后酸性明显增强,发生2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O阴极电极反应为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-。
A,a极为阴极,溶液中的阳离子H+放电生成氢气,A正确。
B,电解过程中,被电解的物质是水,水减少,所以氢氧化钾溶液的浓度变大。
C,Cr的化合价不变,C错。
D,电解过程中K+从右侧通过离子交换膜迁移到左侧,若H+从右侧通过离子交换膜迁移到左侧则无法发生2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O,所以D不正确。
8.一种新型金属氢化物镍电池(MH-Ni电池,MH为贮氢材料)工作原理如图所示。
A.隔膜为阴离子交换膜
B.电池的电解液可为硫酸
C.充电时阳极反应为H2O+M+e-=MH+OH-
D.放电时负极反应为Ni(OH)2+OH—-e-==NiOOH+H2O
9.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH
,模拟装置如图所示。
下列说法正确的是( )
A.阳极室溶液由无色变成棕黄色B.阴极的电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑
C.电解一段时间后,阴极室溶液中的pH升高D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
10.电化学在日常生活中用途广泛,图甲是镁一次氯酸钠热料电池,电池总反应为:
Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2↓,图乙是含Cr2O72-的工业废水的处理。
A.图甲中发生的氧化反应是Mg2++ClO-+H2O+2e-=Cl-+Mg(OH)2
B.图乙中惰性电极棒上有02放出
C.图乙中Cr2O72-向惰性电极移动,与该极近的OH-结合转化成Cr(OH)3除去
D.若图甲中3.6g镁产生的电量用于图乙废水处理,理论上图乙中有8.4g阳极材料参与反应
【解析】A.该原电池中,镁作负极,负极上镁失电子发生
氧化反应,负极反应为Mg-2e-=Mg2+,电池反应式为Mg+ClO-+H2O=Mg(OH)2↓+Cl-,正极上次氯酸根离子得电子发生还原反应,则总反应减去负极反应可得正极还原反应为Mg2++ClO-+H2O+2e-=Cl-+Mg(OH)2↓,故A错误;
B.图乙中惰性电极为阴极,Fe电极为阳极,惰性电极为阴极,溶液中的H+得电子发生还原反应生成H2,故B错误;
C.图乙中惰性电极为阴极,Fe电极为阳极,则Cr2O2-7离
子向金属铁电极移动,与亚铁离子发生氧化还原反应生成的金属阳离子与惰性电极附近的OH-结合转化成Cr(OH)3除去,故C错误;
D.由电子守恒可知,Mg~2e-~Fe2+,由原子守恒可知Fe2+~Fe(OH)3↓,则n(Mg)=
=0.15mol,阳极氧化Fe的质量为0.15mol×
56g/mol
=8.4g,故D正确;
故选D。
11.碱性硼化钒(VB2)-空气电池工作时反应为:
4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5。
用该电池为电源,选用惰性电极电解硫酸铜溶液,当外电路中通过0.04mol电子时,B装置内共收
集到0.448L气体(标准状况),则下列说法正确的是
A.VB2电极发生的电极反应为:
2VB2+11H2O-22e-=V2O5+2B2O3+22H+
B.外电路中电子由c电极流向VB2电极
C.电解过程中,b电极表面先有红色物质析出,然后有气泡产生
D.若B装置内的液体体积为100
mL,则CuSO4溶液的物质的量浓度为0.2mol/L
12.如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素的化学能直接转化为电能,并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜。
下列说法中正确的是
A.铜电极应与X相连接
B.H+进过质子交换膜由右向左移动
C.当N电极消耗0.25mol气体时,则铁电极增重16g
D.M电极反应式:
CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2↑+N2↑+6H+
13.镁燃料电池作为一种高能化学电源,具有比能量高、使用安全方便、成本低、燃料易于贮运、污染小等特点,拥有良好的应用前景。
如图是镁燃料电池的一种原理图,该装置为圆筒状,其中心为镁柱,圆筒为可透气的导电材料。
下列有关该镁燃料电池的叙述正确的是
A.该电池的总反应为2Mg+O2=2MgO
B.反应生成O2-,该离子有正极移向负极
C.Cl-在阳极失去电子生成Cl2
D.正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
【解析】A、负极电极反应式为:
Mg-2e-=Mg2+,电解质为氯化钠溶液,正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,因此电池反应式为2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2
,故错误;
B、根据上述分析,没有O2-产生,故错误;
C、如果Mg作阳极,则镁失去电子,故错误;
D、根据A的分析,故正确。
14.如右图所示,甲池的总反应式为:
N2H4+O2=N2+2H2O,下列关于该电池工作时的说法正确的是
A.该装置工作时,Ag电极上有气体生成
B.甲池和乙池中的溶液的pH均减小
C.甲池中负极反应为N2H4-4e-=N2+4H+
D.当甲池中消耗0.1molN2H4时,乙池中理沦上最多产生6.4g固体
15.一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。
下列说法错误的是
A.电池的正极反应为H2O2+2e-==2OH-
B.电池放电时Na+从a极区移向b极区
C.电子从电极b经外电路流向电极a
D.b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用
16.因存在浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。
利用如图所示装置进行实验,开始先闭合K2,断开Kl,一段时间后,再断开K2,闭合Kl,形成浓差电池,电流计指针偏转(Ag+浓度越大,氧化性越强)。
下列说法不正确的是
A.闭合K2,断开Kl一段时间后,X电极质量增加
B.闭合K2,断开Kl一段时间后,右池c(AgNO3)增大
C.断开K2,闭合K1,X电极发生氧化反应
D.断开K2,闭合K1,NO3-从左池向右池移动
【解析】A.闭合K2,断开K1后,X为阴极,发生还原反应生成银,质量增大,故A正确;
B.闭合K2,断开K1后,阳极金属银被氧化,阴极析出银,NO3-向阳极移动,右池浓度增大,左池浓度减小,故B正确;
C.断开K2,闭合K2后,X为负极,发生氧化反应,故C正确;
D.断开K2,闭合K1后,形成浓差电池,电流计指针偏转(Ag+浓度越大氧化性越强),可知Y为正极,X为负极,NO3-向负极移动
,故D错误;
17.高铁电池是一种可充电电池,其设计图如下所示:
负极材料是Zn,氧化产物是Zn(OH)2,正极材料是K2FeO4(易溶盐),还原产物是Fe(OH)3,电解质溶液是KOH水溶液。
A.高铁电池放电时正极反应为:
Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
B.高铁电池充电时阴极反应为Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42-+4H2O
C.高铁电池放电时的总反应为:
2FeO42-+8H2O+3Zn=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-
D.高能碱性电池比高铁电池工作电压更稳定
18.我国科学家发明的水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了障碍,装置原理如下图所示,其中固体薄膜只允许Li+通过。
锂离子电池的总反应为xLi+Li1-xMn2O4
LiMn2O4,下列有关说法错误的是
A.放电时,Li+穿过固体薄膜进入到水溶液电解质中
B.放电时,正极反应为Li1-xMn2O4+xLi++xe-
LiMn2O4
C.该电池的缺点是存在副反应:
2Li+2H2O
2LiOH+H2↑
D.充电时,电极b为阳极,发生氧化反应
【解析】A、根据原电池的工作原理,Li是活泼金属,作负极,则电极b正极,阳离子向正极移动,因此Li+进入到水溶液电解质中,故说法正确;
B、根据电池反应,正极反应是Li1-xMn2O4+xLi++xe-
LiMn2O4,故说法正确;
C、固体薄膜只允许Li+通过,因此不会发生Li和H2O的反应,故说法错误;
D、充电时,电池的正极接电源的正极,电池的负极接电源的负极,充电时,电极b为阳极,根据电解原理,阳极上失去电子,化合价升高,被氧化,发生氧化反应,故说法正确。
19.用NaOH溶液吸收尾气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解再生循环脱硫,其原理如图,a、b离子交换膜将电解槽分成为三个区域,电极材料均为石墨。
甲~戊分别代表生产中的原料或产品,其中丙为硫酸溶液。
A.图中a表示阳离子交换膜
B.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.25mol的O2生成
C.甲为NaOH溶液
D.阳极的电极反应式为SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+
20.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。
该固体氧化物电解质的工作温度高达700~900℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应生成物均为无毒无害的物质。
A.电池内的O2-由电极乙移向电极甲
B.电池总反应为N2H4+2O2=2NO+2H2O
C.当甲电极上有1molN2H4消耗时,乙电极上有1mol被氧化
D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
21.Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为:
2Li++FeS+2e═Li2S+Fe,有关该电池的下列中,正确的是
A.Li-Al在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价为+1价
B.该电池的电池反应式为:
2Li+FeS=Li2S+Fe
C.负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+
D.充电时,阴极发生的电极反应式为:
Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS
【解析】试题分析:
A、Li和Al都属于金属,所以Li-Al应该属于合金而不是化合物,因此化合价为0价,故A错误;
B、根据正极反应2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe与负极反应2Li-2e-=2Li+相加可得反应的电池反应式为:
2Li+FeS=Li2S+Fe,故B正确;
C、由正极反应式知负极应该是Li失去电子而不是Al,故C错误;
D、充电时为电解池原理,阴极发生还原反应,正确的反应式是2Li++2e-=2Li,故D错误;
故选B。
22.关于下列装置说法正确的是
A.a气体为氢气,b气体为氧气
B.A溶液为氢氧化钠,B溶液为硫酸
C.c隔膜为阳离子交换膜、d隔膜为阴离子交换膜
D.该电解反应的总方程式可以表示为:
2Na2SO4+6H2O
2H2SO4+4NaOH+O2↑+2H2↑
23.2016年8月,联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市”在江苏如皋落户。
用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。
A.电池总反应为H2+2NiOOH
2Ni(OH)2
B.放电时,甲电极为负极,OH-移向乙电极
C.放电时,乙电极反应为:
NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-
D.充电时,电池的碳电极与直流电源的正极相连
【解析】A.放电时,正极电极反应式为2NiO(OH)+2H2O+2e-═2Ni(OH)2+2OH-,负极电极反应式为:
H2+2OH--2e-═2H2O,则两式相加得总反应:
H2+2NiOOH
2Ni(OH)2,故A错误;
B.放电时,该电池为原电池,甲电极为负极,电解质溶液中阴离子向负极移动,所以OH-向负极甲电极移动,故B错误;
C.放电时,乙电极为正极得电子发生还原反应,电极反应为:
NiO(OH)+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-,故C正确;
D.放电时,氢气在碳电极发生氧化反应,碳电极作负极
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