届高三化学一轮复习 新型电源及电解应用培优训练Word格式文档下载.docx
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C.聚2乙烯吡啶的复合物作正极,因此聚2乙烯吡啶的复合物可以导电,故C错误;
D.锂的比能量高,该电池使用寿命比较长,故D错误。
故选A。
答案 A
3、氨硼烷(NH3·
BH3)电池可在常温下工作,装置如图所示。
该电池工作时的总反应为:
NH3·
BH3+3H2O2===NH4BO2+4H2O。
下列说法正确的是( )
A.正极附近溶液的pH减小
B.电池工作时,H+通过质子交换膜向负极移动
C.消耗3.1g氨硼烷,理论上通过内电路的电子为0.6mol
D.负极电极反应为:
BH3+2H2O-6e-===NH
+BO
+6H+
解析 根据电池总反应,正极上H2O2发生还原反应:
H2O2+2e-+2H+===2H2O,正极附近c(H+)减小,溶液pH增大,A项错误;
原电池工作时,阳离子向正极移动,故H+通过质子交换膜向正极移动,B项错误;
BH3转化为NH4BO2,N的化合价不变,B的化合价升高,根据NH3·
BH3
NH4BO2,消耗3.1g氨硼烷(0.1mol),反应中转移0.6mol电子,但电子不通过内电路,C项错误;
根据电池总反应,负极上氨硼烷发生氧化反应:
+6H+,D项正确。
答案 D
4、[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。
5.流动电池是一种新型电池,其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动,在电池外部设备调节电解质溶液,以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。
某种流动电池如图所示,电池的总反应式为Cu+PbO2+2H2SO4===CuSO4+PbSO4+2H2O。
下列说法不正确的是( )
A.a为负极,b为正极
B.该电池工作时,PbO2电极附近溶液的pH增大
C.a极的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+
D.调节电解质溶液的方法是补充CuSO4
解析 A项,根据电池总反应式Cu+PbO2+2H2SO4===CuSO4+PbSO4+2H2O可知铜为负极,PbO2为正极,正确;
B项,该电池工作时,PbO2电极发生的反应为PbO2+4H++2e-+SO
===PbSO4+2H2O,消耗了溶液中的H+,故溶液的pH增大,正确;
C项,铜电极的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,正确;
D项,通过总反应式可知H2SO4参加了反应,故应补充H2SO4,错误。
6微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。
某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.HS-在硫氧化菌作用下转化为SO
的反应为HS-+4H2O-8e-===SO
+9H+
B.电子从电极b流出,经外电路流向电极a
C.如果将反应物直接燃烧,能量的利用率不会变化
D.若该电池电路中有0.4mol电子发生转移,则有0.5molH+通过质子交换膜
解析 根据题图知,在硫氧化菌作用下HS-转化为SO
,发生氧化反应:
HS-+4H2O-8e-===SO
+9H+,A项正确;
电子从电极a流出,经外电路流向电极b,B项错误;
如果将反应物直接燃烧,有部分化学能转化为热能和光能,能量的利用率降低,C项错误;
若该电池电路中有0.4mol电子发生转移,则有0.4molH+通过质子交换膜,D项错误。
7(2019·
洛阳第一次统考,18)工业上联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极。
测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为1∶2,下列有关说法正确的是( )
A.a电极的电极反应式为:
2H++2e-===H2↑
B.产物丙为硫酸
C.离子交换膜d为阴离子交换膜
D.每转移0.1mol电子,产生1.12L的气体乙
解析 根据题图并结合题意,同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为1∶2,知甲为O2,乙为H2,则a电极上OH-放电,产生氧气,电极反应式为:
2H2O-4e-===4H++O2↑,A项错误;
a电极为阳极,阳极上OH-放电,SO
向阳极移动,因此产物丙为硫酸,B项正确;
b电极为阴极,阴极上H+放电,Na+向阴极移动,则d为阳离子交换膜,C项错误;
根据b电极的电极反应:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-,知每转移0.1mol电子,产生标准状况下1.12L气体乙(H2),D项错误。
答案 B
8.利用普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质,利用如图所示的双膜(阴离子交换膜和过滤膜,其中过滤膜可阻止阳极泥及漂浮物进入阴极区)电解装置可制备高纯度的铜。
下列有关叙述正确的是( )
A.电极a为粗铜,电极b为精铜
B.阳极质量减少64g,则穿过交换膜进入阳极区的阴离子的物质的量为2mol
C.乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区
D.当电路中通过1mol电子时,可生成32g铜
解析 电解精炼铜装置中,粗铜作阳极,接电源正极,A项错误;
粗铜中含有在通电条件下可溶解的金属杂质,故阳极溶解64g金属时,转移电子的物质的量不一定是2mol,则穿过交换膜进入阳极区的阴离子的物质的量无法确定,B项错误;
乙膜为过滤膜,对阳极区的阳极泥及漂浮物进行过滤,甲膜为阴离子交换膜,防止阳极溶解的杂质阳离子进入阴极区,同时NO
可穿过该膜,以平衡阳极区电荷,C项错误;
阴极只有Cu2+放电,故当电路中通过1mol电子时,生成0.5molCu,D项正确。
9(2019·
绵阳第一次诊断,13)利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能,装置如图所示。
电池工作时,下列说法正确的是( )
A.a极为正极,发生氧化反应
B.b极的电极反应式为:
2NO
+12H+-10e-===N2↑+6H2O
C.中间室的Cl-向左室移动
D.左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4g时,用电器流过2.4mol电子
解析 由题图可知,在b极上NO
转化为N2,发生得电子的还原反应,故b极为正极,a极为负极,A项错误;
b极的电极反应式为2NO
+12H++10e-===N2↑+6H2O,B项错误;
原电池中阴离子向负极移动,故C项正确;
左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O===6CO2↑+28H+,9.4g苯酚的物质的量为0.1mol,故用电器应流过2.8mol电子,D项错误。
答案 C
10利用光伏电池与膜电解法制备
Ce(SO4)2溶液的装置如图所示,下列说法不正确的是( )
A.该离子交换膜为阴离子交换膜,SO
由右池向左池迁移
B.电解池中发生的总反应为Cu2++2Ce3+===Cu+2Ce4+
C.该装置工作时的能量转化形式只有两种
D.由P电极向N电极转移0.1mol电子时,阳极室生成33.2gCe(SO4)2
解析 电解池左池中Ce2(SO4)3转化为Ce(SO4)2,溶液中SO
的量增多,因此该离子交换膜允许SO
通过,为阴离子交换膜,SO
3+-e-===Ce4+,则右池发生还原反应:
Cu2++2e-===Cu,电解池总反应为2Ce3++Cu2+===2Ce4++Cu,B项正确;
该装置工作时光伏电池将太阳能转化为电能,电解池将电能转化为化学能,但电能同时还会转化为热能,C项错误;
根据阳极反应:
Ce3+-e-===Ce4+,转移0.1mol电子时,生成0.1molCe(SO4)2,其质量为0.1mol×
332g·
mol-1=33.2g,D项正确。
答案C
112018年我国新能源电动汽车使用三元电池已经成为趋势,镍、钴、锰三元材料通常可以表示为LiNixCoyMnzO2x+y+z=1。
充电时电池总反应为LiNixCoyMnzO2+6C===Li1-aNixCoyMnzO2+LiaC6()
A.允许离子X通过的隔膜属于阳离子交换膜
B.充电时,A为阴极,Li+被还原
C.放电时,正极反应式为Li1-aNixCoyMnzO2+aLi++ae-===LiNixCoyMnzO2
D.无法充电的废旧电池可从石墨电极中回收金属锂
解析根据充电时电池总反应知,放电时负极反应式为LiaC6-ae-===6C+
aLi+,正极反应式为Li1-aNixCoyMnzO2+aLi++ae-===LiNixCoyMnzO2,放电时负极、正极反应式左右颠倒,即为充电时阴极、阳极反应式。
放电时,A是负极,B是正极,Li+向正极移动,则X是Li++得到电子被还原,B项正确;
由上述分析可知,C项正确;
根据充电时电池总反应知,充电时锂离子得电子生成LiaC6
答案D
12、某镍冶炼车间排放的废水中含有一定浓度的Ni2+和Cl-,图1是双膜三室电沉积法回收废水中Ni2+的示意图,图2所示的是实验中阴极液pH与镍回收率间的关系。
下列说法不正确的是(Ni的相对原子质量为59)()
A.X为直流电源正极,b为阴离子交换膜
B.阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+
C.当浓缩室中得到1L0.5mol/L盐酸时,阴极回收11.8g镍单质(浓缩室中溶液体积变化忽略不计)
D.pH小于2时,镍的回收率低的主要原因是有较多H2生成
解析该题的突破口为浓缩室进入的是0.1mol/L盐酸,排出的是0.5mol/L盐酸,据此可以判断右侧废水中的氯离子经过交换膜b(阴离子交换膜)进入浓缩室,左侧H2SO4溶液中氢离子经过交换膜a(阳离子交换膜)进入浓缩室,右侧惰性电极为阴极,左侧惰性电极为阳极。
浓缩室中得到1L0.5mol/L盐酸,表明生成了0.4molHCl,电路中通过了0.4mole-,若阴极上只有Ni2+放电,则阴极回收0.2mol镍即11.8g,实际上阴极除
Ni2+放电外,还存在H+g。
答案C
二、非选择
13、[2019新课标Ⅱ节选]环戊二烯(
)是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
回答下列问题:
(4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2,结构简式为
),后者广泛应用于航天、化工等领域中。
二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为____________,总反应为__________________。
电解制备需要在无水条件下进行,原因为_________________________。
【答案】
(4)Fe电极Fe+2
+H2↑(Fe+2C5H6
Fe(C5H5)2+H2↑)
水会阻碍中间物Na的生成;
水会电解生成OH−,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2
14、[2019北京节选]氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。
(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。
通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。
①制H2时,连接_______________。
产生H2的电极反应式是_______________。
②改变开关连接方式,可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:
________________________。
(2)K12H2O+2e−=H2↑+2OH−连接K1或K2时,电极3分别作为阳极材料和阴极材料,并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移
15、[2019江苏节选]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。
电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。
①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式:
▲。
②电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是▲。
(2)①CO2+H++2e−
HCOO−或CO2+
+2e−
HCOO−+
②阳极产生O2,pH减小,
浓度降低;
K+部分迁移至阴极区
16、KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。
(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式______。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________,其迁移方向是_____________。
③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________(写出一点)。
(3)①2H2O+2e-=2OH-+H2↑②K+;
a到b③产生Cl2易污染环境等
17、.
(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。
某微生物燃料电池的工作原理如下图所示:
①HS-在硫氧化菌作用下转化为SO
的反应式是_______________________________。
②若维持该微生物电池中两种细菌的存在,则电池可以持续供电,原因是__________。
(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。
基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。
该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。
①放电过程中,Li+向________(填“负极”或“正极”)移动。
②负极反应式为____________________________________________________________。
③电路中每转移0.2mol电子,理论上生成________gPb。
(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。
氨氧燃料电池工作原理如下图所示。
①a电极的电极反应式是_____________________________________________________;
②一段时间后,需向装置中补充KOH,请依据反应原理解释原因是_______________。
答案
(1)①HS-+4H2O-8e-===SO
+9H+ ②HS-、SO
浓度不会发生变化,只要有两种细菌存在,就会循环把有机物氧化成CO2放出电子
(2)①正极 ②Ca+2Cl--2e-===CaCl2 ③20.7
(3)①2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O ②发生4NH3+3O2===2N2+6H2O反应,有水生成,使得溶液逐渐变稀,所以要补充KOH
解析
(1)①酸性环境中反应物为HS-,产物为SO
,利用质量守恒和电荷守恒进行配平,电极反应式:
+9H+;
②从质量守恒角度来说,HS-、SO
浓度不会发生变化,只要有两种细菌存在,就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。
(2)③根据方程式,电路中每转移0.2mol电子,生成0.1molPb,即20.7g。
(3)①a电极是通入NH3的电极,失去电子,发生氧化反应,所以该电极作负极,电极反应式是2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O;
②一段时间后,需向装置中补充KOH,原因是发生4NH3+3O2===N2+6H2O反应,有水生成,使得溶液逐渐变稀,为了维持碱的浓度不变,所以要补充KOH。
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