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电化学基础复习题
选择题满分策略第一篇专题六电化学基础复习题
1.(2017·全国卷Ⅰ,11)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
下列有关表述不正确的是( )
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案 C
解析 钢管桩接电源的负极,高硅铸铁接电源的正极,通电后,外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极,从负极流向钢管桩(阴极),A、B正确;C项,题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗,错误。
2.(2017·全国卷Ⅱ,11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。
下列叙述错误的是( )
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式:
Al3++3e-===Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案 C
解析 A项,根据电解原理可知,Al要形成氧化膜,化合价升高失电子,因此铝为阳极,正确;B项,阴极仅作导体,可选用不锈钢网,且不锈钢网接触面积大,能增加电解效率,正确;C项,阴极应为氢离子得电子生成氢气,错误;D项,电解时,阴离子移向阳极,正确。
3.(2017·全国卷Ⅲ,11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。
下列说法错误的是( )
A.电池工作时,正极可发生反应:
2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4
B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多
答案 D
解析 A项,原电池电解质中阳离子移向正极,根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li+移动方向可知,电极a为正极,正极发生还原反应,由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应,正确;B项,电池工作时负极电极方程式为Li-e-===Li+,当外电路中流过0.02mol电子时,负极消耗的Li的物质的量为0.02mol,其质量为0.14g,正确;C项,石墨烯具有良好的导电性,故可以提高电极a的导电能力,正确;D项,电池充电时为电解池,此时电解总反应为8Li2Sx
16Li+xS8(2≤x≤8),故Li2S2的量会越来越少,错误。
角度一 原电池原理和化学电池
1.构建原电池模型,类比分析原电池工作原理
构建如图Zn—Cu—H2SO4原电池模型,通过类比模型,结合氧化还原反应知识(如:
化合价的变化、得失电子情况等),能迅速判断原电池的正、负极,弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况,准确书写电极反应式和电池总反应式,掌握原电池的工作原理。
2.化学电源中电极反应式书写的思维模板
(1)明确直接产物:
根据负极氧化、正极还原,明确两极的直接产物。
(2)确定最终产物:
根据介质环境和共存原则,找出参与的介质粒子,确定最终产物。
(3)配平:
根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
注意 ①H+在碱性环境中不存在;②O2-在水溶液中不存在,在酸性环境中结合H+,生成H2O,在中性或碱性环境中结合H2O,生成OH-;③若已知总反应式时,可先写出较易书写的一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即得较难写出的另一极的电极反应式。
3.有关原电池解题的思维路径
例1
(2016·全国卷Ⅱ,11)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↑
[解题思路]
解析 根据题意,Mg—海水—AgCl电池总反应式为Mg+2AgCl===MgCl2+2Ag。
A项,负极反应式为Mg-2e-===Mg2+,正确;B项,正极反应式为2AgCl+2e-===2Cl-+2Ag,错误;C项,对原电池来说,阴离子由正极移向负极,正确;D项,由于镁是活泼金属,则负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑,正确。
答案 B
例2
锂—铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广阔的发展前景。
该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能,其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-,下列说法错误的是( )
A.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动
B.放电时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
D.整个反应过程中,氧化剂为O2
[解题思路] 结合原电池结构,明确原电池的工作原理,结合总反应方程式判断电极及电极反应式是解本题的关键。
解答时注意结合装置图和题干信息分析判断。
解析 因为原电池放电时,阳离子移向正极,所以Li+透过固体电解质向Cu极移动,A正确;由总反应方程式可知Cu2O中Cu元素化合价降低,被还原,正极反应式应为Cu2O+H2O+2e-===2Cu+2OH-,B错误;放电过程为2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-,可知通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,C正确;由C项分析知,Cu先与O2反应生成Cu2O,放电时Cu2O重新生成Cu,则整个反应过程中,Cu相当于催化剂,O2为氧化剂,D正确。
答案 B
1.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(SO
)减小
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加
D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡
答案 C
解析 A项,由锌的活泼性大于铜,可知铜电极为正极,在正极上Cu2+得电子发生还原反应生成Cu,错误;B项,由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故甲池的c(SO
)不变,错误;C项,在乙池中Cu2++2e-===Cu,同时甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池中,由于M(Zn2+)>M(Cu2+),故乙池溶液的总质量增加,正确;D项,阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,电解过程中Zn2+通过交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡,阴离子是不能通过交换膜的,错误。
2.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
答案 A
解析 由电池结构图可知,在正极上氧气得到电子发生还原反应,与移向正极的H+反应生成水,A错误;微生物在反应中促进葡萄糖的氧化,即促进了电子的转移,B正确;利用原电池工作原理知,质子可通过质子交换膜由负极区移向正极区,C正确;该电池的总反应为葡萄糖发生氧化反应生成二氧化碳和水,D正确。
3.锂锰电池的体积小,性能优良,是常用的一次电池。
该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。
下列有关说法正确的是( )
A.外电路的电流方向是由a极流向b极
B.电池正极反应式为MnO2+e-+Li+===LiMnO2
C.可用水代替电池中的混合有机溶剂
D.每转移0.1mol电子,理论上消耗Li的质量为3.5g
答案 B
解析 Li是负极,MnO2是正极,且Li是活泼金属,能与水直接反应。
4.一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。
下列有关该电池的说法正确的是( )
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,CO
向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-===2CO
答案 D
解析 A项,
H4→
O,则该反应中每消耗1molCH4转移6mol电子,错误;该电池的传导介质为熔融的碳酸盐,所以A电极即负极上H2参与的电极反应为H2-2e-+CO
===CO2+H2O,错误;C项,原电池工作时,阴离子移向负极,而B极是正极,错误;D项,B电极即正极上O2参与的电极反应为O2+4e-+2CO2===2CO
,正确。
[新题预测]
5.科学家设想,N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能又能固氮的新型燃料电池,装置如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.通入N2的电极发生的电极反应式为N2+6e-+8H+===2NH
B.反应过程中溶液的pH会变大,故需要加入盐酸
C.该电池外电路电流从通入H2的电极流向通入N2的电极
D.通入H2的电极为负极,A为NH4Cl
答案 C
解析 A项,该电池的原理是合成氨,所以正极是氮气发生还原反应,电极反应式为N2+6e-+8H+===2NH
,正确;B项,反应过程中,H+不断被消耗,pH变大,需要加入盐酸,正确;C项,该装置是原电池装置,电流由正极通过外电路流向负极,即由通入氮气的电极沿外电路流向通入氢气的电极,错误;D项,通入H2的电极为负极,A为NH4Cl,正确。
6.为了强化安全管理,某油库引进一台空气中汽油含量的测量仪,其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。
下列说法不正确的是( )
A.石墨电极作正极,发生还原反应
B.铂电极的电极反应式:
C8H18+16H2O-50e-===8CO2↑+50H+
C.H+由质子交换膜左侧向右侧迁移
D.每消耗5.6LO2,电路中通过1mol电子
答案 D
解析 由图像知,石墨电极通入O2,发生还原反应O2+4e-+4H+===2H2O,A项不符合题意。
铂电极上发生氧化反应,电极反应式为C8H18+16H2O-50e-===8CO2↑+50H+,B项不符合题意。
在原电池中,阳离子向正极迁移,阴离子向负极迁移,C项不符合题意。
由于没有指明反应温度和压强,不能通过体积计算O2的物质的量,也就无法确定转移电子的物质的量,D项符合题意。
7.最新发明的一种有望用在电动汽车上的锂—硫电池装置如图所示,用有机聚合物作电解质,已知放电时电池反应为Li2S6+10Li===6Li2S。
下列说法正确的是( )
A.放电时,Li+向负极移动
B.充电时,阳极质量减小,阴极质量增加
C.放电时,正极的电极反应为S
-10e-===6S2-
D.可用LiCl水溶液代替聚合物电解质
答案 B
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- 电化学 基础 复习题