高考化学电解池和原电池专题练习60题Word版含答案及解析.docx
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高考化学电解池和原电池专题练习60题Word版含答案及解析.docx
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高考化学电解池和原电池专题练习60题Word版含答案及解析
高考化学【电解池和原电池】专题练习60题
1、如图,下列关于新型镁锂双离子二次电池的说法不正确的是
A.充电时,导线上每通过1mole—,理论上左室电解液质量减轻12g
B.充电时,外加电源的正极与Y相连
C.放电时,Li由左向右移动
D.放电时,正极的电极反应式为Li1–xFePO4+xLi++xe—=LiFePO4
【答案】A
【解析】A.充电时,左室电极反应式为:
Mg2++2e-=Mg,导线上每通过1mol电子,电解液质量减轻12g,同时右侧极室将有1molLi+移向左室,使电解液质量增加7g,所以左极室溶液质量共减轻12g-7g=5g,A项错误;B.充电时,外加电源的正极与该电池的正极相连,所以外加电源的正极与Y相连,B项正确;C.放电时,溶液中阳离子移向正极,所以Li+由左向右移动,C项正确;D.放电时,右边是正极,发生还原反应,电极反应式为:
Li1–xFePO4+xLi++xe—=LiFePO4,D项正确。
2、科学家开发出Na-CO2电池如下图所示。
下列说法错误的是
A.电池放电时,钠发生氧化反应
B.正极的电极反应式:
2CO2+2H2O+2e-=2HCO3-+H2↑
C.理论上消耗23g钠,同时产生22.4L氢气(标准状况)
D.该装置既可以吸收二氧化碳,又能产生电能、氢燃料
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据图示可知Na电极失去电子,变Na+,所以电池放电时,钠失去电子,发生氧化反应,A正确;B.在正极上,CO2、H2O(碳酸电离产生的H+)获得电子,发生还原反应,产生HCO3-、H2,电极反应式是:
2CO2+2H2O+2e-=2HCO3-+H2↑,B正确;C.23gNa的物质的量是1mol,根据电子守恒,产生H2的物质的量为0.5mol,则其在标准状况下的体积为V(H2)=0.5mol×22.4L/mol=11.2L,C错误;D.通过该装置可以吸收二氧化碳,减少温室效应,同时产生电能,和氢气,产生了清洁能源的燃料——氢燃料,D正确。
3、一种正投入生产的大型蓄电系统如图所示。
放电前,被交换膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后分别变为Na2S4和NaBr。
下列叙述不正确的是
A.放电时,负极的电极反应式为2S22――2e-===S42-
B.充电时,阳极的电极反应式为3Br--2e-===Br3-
C.放电时,Na+经过离子交换膜,由b池移向a池
D.充电时,M接电源负极,N接电源正极
【答案】D
【解析】根据放电后Na2S2转化为Na2S4,S元素化合价升高,知Na2S2被氧化,说明N为负极;NaBr3转化为NaBr,Br元素化合价降低,知NaBr3被还原,说明M为正极,以此解答。
【详解】A.根据放电后Na2S2转化为Na2S4,S元素化合价升高,知Na2S2被氧化,故负极的电极反应式为2S22――2e-===S42-,故A正确;B.充电时阳极发生氧化反应,NaBr转化为NaBr3,故阳极的电极反应式为3Br--2e-===Br3-,故B正确;C.放电时,阳离子向正极移动,故Na+经过离子交换膜,由b池移向a池,故C正确;D.充电时,原电池的负极接电源的负极,原电池的正极接电源的正极,故M接电源正极,N接电源负极,故D错误。
【点睛】解答可充电电池题的关键是理解充放电原理:
①放电时为原电池,充电时为电解池;②放电时的负极反应与充电时的阴极反应互逆,放电时的正极反应与充电时的阳极反应互逆;③电池放电完毕,给电池充电时,电池的负极与外接电源的负极相连,电池的正极与外接电源的正极相连。
4、已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在。
我国研究的Al-H2O2燃料电池可用于深海资源的勘查、军事侦察等国防科技领域,装置示意图如下。
下列说法错误的是
A.电池工作时,溶液中OH-通过阴离子交换膜向Al极迁移
B.Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-
C.电池工作结束后,电解质溶液的pH降低
D.Al电极质量减轻13.5g,电路中通过9.03×1023个电子
【答案】C
【解析】A.根电池装置图分析,可知Al较活泼,作负极,而燃料电池中阴离子往负极移动,因而可推知OH-(阴离子)穿过阴离子交换膜,往Al电极移动,A正确;B.Ni为正极,电子流入的一端,因而电极附近氧化性较强的氧化剂得电子,又已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在,可知HO2-得电子变为OH-,故按照缺项配平的原则,Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-,B正确;C.根电池装置图分析,可知Al较活泼,Al失电子变为Al3+,Al3+和过量的OH-反应得到AlO2-和水,Al电极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O,Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-,因而总反应为2Al+3HO2-=2AlO2-+H2O+OH-,显然电池工作结束后,电解质溶液的pH升高,C错误;D.A1电极质量减轻13.5g,即Al消耗了0.5mol,Al电极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O,因而转移电子数为0.5×3NA=9.03×1023,D正确。
【点睛】书写燃料电池电极反应式的步骤类似于普通原电池,在书写时应注意以下几点:
1.电极反应式作为一种特殊的离子反应方程式,也必需遵循原子守恒,得失电子守恒,电荷守恒;2.写电极反应时,一定要注意电解质是什么,其中的离子要和电极反应中出现的离子相对应,在碱性电解质中,电极反应式不能出现氢离子,在酸性电解质溶液中,电极反应式不能出现氢氧根离子;3.正负两极的电极反应式在得失电子守恒的条件下,相叠加后的电池反应必须是燃料燃烧反应和燃料产物与电解质溶液反应的叠加反应式。
5、工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂,氟单质的制备通常采用电解法。
已知:
KF+HF===KHF2,电解熔融的氟氢化钾(KHF2)和无水氟化氢的混合物制备F2的装置如图所示。
下列说法错误的是
A.钢电极与电源的负极相连
B.电解过程中需不断补充的X是KF
C.阴极室与阳极室必须隔开
D.氟氢化钾在氟化氢中可以电离
【答案】B
【解析】A、根据装置图,KHF2中H元素显+1价,钢电极上析出H2,表明钢电极上发生得电子的还原反应,即钢电极是电解池的阴极,钢电极与电源的负极相连,故A说法正确;B、根据装置图,逸出的气体为H2和F2,说明电解质无水溶液中减少的是氢和氟元素,因此电解过程需要不断补充的X是HF,故B说法错误;C、阳极室生成氟气,阴极室产生H2,二者接触发生剧烈反应甚至爆炸,因此必须隔开防止氟气与氢气接触,故C说法正确;D、由氟氢化钾的氟化氢无水溶液可以导电,可推知氟氢化钾在氟化氢中发生电离,故D说法正确。
6、处理烟气中的SO2可以采用碱吸——电解法,其流程如左图;模拟过程Ⅱ如右图,下列推断正确的是
A.膜1为阴离子交换膜,膜2为阳离子交换膜
B.若用锌锰碱性电池为电源,a极与锌极相连
C.a极的电极反应式为2H2O一4e一=4H++O2↑
D.若收集22.4L的P(标准状况下),则转移4mol电子
【答案】B
【解析】由流程图可知,氢氧化钠溶液与烟气中的SO2反应生成亚硫酸钠溶液,电解亚硫酸钠溶液制得氢氧化钠溶液和硫酸,制得的氢氧化钠溶液可以循环使用;电解Na2SO3溶液时,亚硫酸根通过阴离子交换膜进入右室,在b极上失电子发生氧化反应生成硫酸根,SO32——2e—+H2O=SO42—+,2H+,则b极为阳极,与电源正极相连,左室中,水在a极得电子发生还原反应生成氢气,电极反应式为2H2O+2e一=2OH—+H2↑,溶液中OH—浓度增大,Na+离子通过阳离子交换膜进入左室,则a极为阴极,与电源负极相连。
【详解】A项、电解Na2SO3溶液时,亚硫酸根通过阴离子交换膜进入右室,Na+离子通过阳离子交换膜进入左室,则膜1为阳离子交换膜,膜2为阴离子交换膜,故A错误;B项、a极为阴极,与锌锰碱性电池的负极锌极相连,故B正确;C项、a极为阴极,水在阴极得电子发生还原反应生成氢气,电极反应式为2H2O+2e一=2OH—+H2↑,故C错误;D项、由阴极电极反应式可知,若收集标准状况下22.4LH2,转移2mol电子,故D错误。
【点睛】本题考查了电解原理,注意电解池反应的原理和离子流动的方向,能够正确判断电极名称,明确离子交换膜的作用是解答关键。
7、我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。
下列说法错误的是
A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应
B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-=Zn
D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀
【答案】C
【解析】A.通电时,锌环连接电源正极,所以是阳极,发生氧化反应,故A正确;B.阴极为溶液中氢离子得电子,所以发生的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,故B正确;C.断电时发生原电池反应,锌环失电子做负极,电极反应为Zn-2e-=Zn2+,故C错误;D.断电时有锌做负极,属于牺牲阳极的阴极保护法,故D正确;本题选C。
点睛:
通电时为外加电流的阴极保护法,不通电时为牺牲阳极的阴极保护法。
8、国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li+电池体系,原理示意图如下。
该体系正极采用含有I-、Li+的水溶液,负极采用固体有机聚合物,电解质溶液采用LiNO3溶液,聚合物阳离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开(已知
在水溶液中呈黄色)。
下列有关判断正确的是
A.左图是原电池工作原理图
B.放电时,Li+从右向左通过聚合物离子交换膜
C.放电时,正极区电解质溶液的颜色变深
D.充电时,阴极的电极反应式为:
【答案】B
【解析】题目已知负极采用固体有机聚合物,左图是电子流向固体有机聚合物,左图是电池充电原理图,右图是原电池工作原理图,放电时,负极的电极反应式为:
正极的电极反应式为:
I3-+2e-=3I-。
【详解】A.左图是电子流向固体有机聚合物,则左图是电池充电原理图,故A项错误;B.放电时,Li+由负极向正极移动,即Li+从右向左通过聚合物离子交换膜,B正确;C.放电时,正极液态电解质溶液I3-得电子被还原成I-,使电解质溶液的颜色变浅,故C项错误;D.充电时,阴极发生得电子的还原反应,故阴极的电极反应式为:
,故D错误;
【点睛】易错点:
原电池中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动;电解池中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,注意不要记混淆。
9、将二氧化碳转化为燃料是目前的研究热点,2017年《科学》杂志报道的一种将CO2转化为烃和醇的装置如图所示。
下列说法正确的是
A.图中能量转化的方式只有1种
B.装置工作时,H+向X极区移动,Y极周围溶液的pH增大
C.X极上得到CH3OH的电极反应式为2CO2+4H2O+12e-==2CH3OH+3O2
D.若X极生成1molC2H4和lmolCH3OH,电路中流过18mol电子
【答案】D
【解析】A项,如图所示,至少有太阳能、电能、化学能三种能量转化的方式,故A错误;B项,如图所示,X为阴极、Y为阳极,氢离子通过质子交换膜向阴极(X极)区移动,阳极(Y极)发生氧化反应:
6H2O+12e-=6H++3O2,所以Y极周围溶液的pH减小,故B错误;C项,X极(阴极)上发生还原反应生成CH3OH,电极反应式为:
CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O,故C错误;D项,2molCO2生成1molC2H4,1molCO2生成lmolCH3OH,C元素化合价都是
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