届高三理综化学高考12题题型原电池电解池专题题型特训2.docx
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届高三理综化学高考12题题型原电池电解池专题题型特训2
2020届高三理综化学高考12题题型
——原电池、电解池专题题型特训2
1.根据光合作用原理,设计如图原电池装置。
下列说法正确的是( )
A.a电极为原电池的正极
B.外电路电流方向是a→b
C.b电极的电极反应式为:
O2+2e-+2H+===H2O2
D.a电极上每生成1molO2,通过质子交换膜的H+为2mol
解析 根据图示可知,a电极上H2O转化为H+和O2,发生氧化反应,则a电极为原电池的负极,A项错误;a电极为负极,b电极为正极,外电路电流方向应从正极到负极,即b→a,B项错误;根据图示可知,b电极上O2得电子转化为H2O2,电极反应式为:
O2+2e-+2H+===H2O2,C项正确;a电极上每生成1molO2,转移4mol电子,则通过质子交换膜的H+为4mol,D项错误。
答案 C
2.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。
答案 A
3.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
4.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
5.重铬酸钾是化学实验室中的一种重要分析试剂。
工业上以铬酸钾(K2CrO4)(黄色)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)(橙色)。
制备装置如图所示。
下列说法错误的是( )
A.阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色
B.电解过程中阳极附近溶液的pH变小
C.K2CrO4在阳极区被氧化成K2Cr2O7
D.阴极每生成1mol气体,有2mol带正电荷的阳离子从阳极室移向阴极室
解析 结合题给装置可判断惰性电极为阳极,不锈钢电极为阴极;阳极室中K2CrO4转化为K2Cr2O7,溶液由黄色逐渐变为橙色,A项正确;阳极室发生氧化反应,OH-失电子放电,电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑,阳极附近溶液pH逐渐减小,B项正确;阳极室中H+浓度增大,促使发生反应:
2CrO
+2H+
Cr2O
+H2O,反应前后Cr元素化合价没有发生变化,C项错误;阴极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,每生成1molH2转移2mol电子,为保持溶液呈电中性,有2molK+从阳极室向阴极室移动,D项正确。
答案 C
6.利用如图所示装置,可以模拟铁的电化学防护。
下列说法错误的是( )
A.若X是锌棒,将K与M连接,此方法是牺牲阳极的阴极保护法,使铁不易受腐蚀
B.若X是碳棒,将K与N连接,可减缓铁的腐蚀
C.若X是碳棒,将K与M连接,碳棒的电极反应式是2H++2e-===H2↑
D.若X是锌棒,将K与N连接,锌棒的电极反应式是Zn-2e-===Zn2+
解析 若X是锌棒,将K与M相连,则锌棒作负极,铁棒作正极被保护起来,此方法称为牺牲阳极的阴极保护法,A项正确;若X是碳棒,将K与N相连,铁连接电源的负极,则铁作阴极被保护起来,可减缓铁的腐蚀,此方法称为外加电流的阴极保护法,B项正确;若X是碳棒,将K与M相连,则碳棒作正极,铁发生吸氧腐蚀,碳棒的电极反应式为2H2O+O2+4e-===4OH-,C项错误;若X是锌棒,将K与N相连,则锌棒作阳极,阳极上Zn失电子发生氧化反应,D项正确。
答案 C
7.最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。
示意图如图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:
①EDTAFe2+-e-===EDTAFe3+
②2EDTAFe3++H2S===2H++S+2EDTAFe2+
该装置工作时,下列叙述错误的是( )
A.阴极的电极反应:
CO2+2H++2e-===CO+H2O
B.协同转化总反应:
CO2+H2S===CO+H2O+S
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTAFe3+/EDTAFe2+,溶液需为酸性
解析 阴极发生还原反应,氢离子由交换膜右侧向左侧迁移,阴极的电极反应式为CO2+2e-+2H+===CO+H2O,A项正确;结合阳极区发生的反应,可知协同转化总反应为CO2+H2S===S+CO+H2O,B项正确;石墨烯作阳极,其电势高于ZnO@石墨烯的,C项错误;Fe3+、Fe2+在碱性或中性介质中会生成沉淀,它们只稳定存在于酸性较强的介质中,D项正确。
答案 C
8.我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。
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。
下列说法错误的是( )
A.放电时,ClO
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-===2CO
+C
D.充电时,正极反应为:
Na++e-===Na
解析 电池放电时,ClO
向负极移动,A项正确;结合总反应可知放电时需吸收CO2,而充电时释放出CO2,B项正确;放电时,正极CO2得电子被还原生成单质C,即电极反应式为3CO2+4e-===2CO
+C,C项正确;充电时阳极发生氧化反应,即C被氧化生成CO2,D项错误。
答案 D
9.一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+
O2
解析 根据电池工作原理,多孔碳材料吸附O2,O2在此获得电子,所以多孔碳材料电极为电池的正极,A项错误;放电时电子从负极(锂电极)流出,通过外电路流向正极(多孔碳材料电极),B项错误;Li+带正电荷,充电时,应该向电解池的阴极(锂电极)迁移,C项错误;充电时,电池总反应为Li2O2-x===2Li+
O2,D项正确。
答案 D
10.支撑海港码头基础的防腐技术,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
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。
答案 C
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.阴极的电极反应式为:
Al3++3e-===Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
解析 A项,根据原理可知,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。
答案 C
12.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
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。
答案 D
13.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO
可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的SO
离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O-4e-===O2+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成
解析 电解池中阴离子向正极移动,阳离子向负极移动,即SO
离子向正极区移动,Na+向负极区移动,正极区水电离的OH-发生氧化反应生成氧气,H+留在正极区,该极得到H2SO4产品,溶液pH减小,负极区水电离的H+发生还原反应生成氢气,OH-留在负极区,该极得到NaOH产品,溶液pH增大,故A、C项错误,B正确;该电解池相当于电解水,根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.25mol的O2生成,错误。
答案 B
14.MgAgCl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
15.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
解析 由题意可知,微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应,将化学能转化为电能,B正确;氧气在正极反应,由于质子交换膜只允许H+通过,则正极反应为O2+4e-+4H+===2H2O,没有CO2生成,A项错误;负极发生反应:
C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2+24H+,H+在负极区生成,移向正极区,在正极被消耗,C项正确;总反应为C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O,D项正确。
答案 A
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