备战2020年高考化学临考--押题山东卷化学第11题 电化学装置分析(解析版)
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备战2020年高考化学临考--押题山东卷化学第11题 电化学装置分析(解析版)

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资料简介
押山东卷化学第 11 题 电化学装置分析 高考频度:★★★★★ 难易程度:★★★★☆ 考题分析与预测 电化学是高考选择题常考知识点,多考查新型电源装置,有时候也考查电解池装置和电化学腐蚀问题。该 类试题常以新型化学电源为载体,或以电解在工业生产中的应用为背景,由图示装置提供信息,全面考查 原电池、电解池的工作原理。题材广,信息新,注重考查考生阅读提炼信息的分析能力、获取知识并迁移 应用的能力,题目具有一定难度。预测 2020 年的山东卷化学试卷的不定项选择题中会出现电化学问题,难 度中等。命题角度主要有以下几点:离子移动方向的判断(特别注意盐桥中离子的运动以及离子对于指定交 换膜的通过问题),能量转换类型,正负极、阴阳极的判断,电极反应式的书写及判断,电化学腐蚀,有关 计算问题等。另外,还有可能涉及物质结构、氧化还原反应等其他知识,需要考生注意。 真题展现 1.(2019·新课标Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时 MV2+/MV+在电极与酶之间传 递电子,示意图如图所示。下列说法错误的是(  ) A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能 B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应 H2+2MV2+===2H++2MV+ C.正极区,固氮酶为催化剂,N2 发生还原反应生成 NH3 D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 【答案】B 【解析】A 对:该反应中,可产生电流,反应条件比较温和,没有高温高压条件。B 错:该生物燃料电池中, 左端电极反应式为 MV+−e−===MV2+,则左端电极是负极,应为负极区,在氢化酶作用下,发生反应 H2+2MV2+===2H++2MV+。C 对:右端电极反应式为 MV2++e−===MV+,是正极,在正极区 N2 得到电子生成 NH3,发生还原反应。D 对:原电池中,内电路中 H+通过交换膜由负极区向正极区移动。 2.(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)。以下说法不正确的是→←放 充 电 电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。 答案选 D。 3.(2018·新课标Ⅲ)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+(1-x 2 )O2 【答案】D 【解析】当电池放电时,为原电池反应装置,由 O2 与 Li+在多孔碳材料电极处生成 Li2O2−x(x=0 或 1)可知, 此电极反应在反应过程中氧元素的化合价降低,得电子发生还原反应,为原电池的正极,则锂电极为原电 池的负极;放电时,外电路电子从负极流向正极,即由锂电极流向多孔碳材料电极,故 A、B 两项均错。充 电时电解质溶液中的 Li+(带正电的离子)向阴极区迁移即向锂材料区迁移,故 C 项错误。由放电时负极反应 为 Li−e−===Li+,正极反应为(2−x)O2+4Li++4e−===2Li2O2−x,可得总反应式为 (1-x 2 )O2+2Li===Li2O2−x,则充电时反应为放电时的逆反应,故充电时电池总反应为 Li2O2−x===2Li+(1-x 2 )O2,D 正确。 典例引领 例 1 (山东省、高密一中、 2020 届高三下学期第一次在线联考)我国科学家设计的二 氧化碳的熔盐捕获及电化学转化装置如图所示。下列说法正确的是( ) A.a 极是电化学装置的阴极 B.d 极的电极反应式为 CO32− − 4e− = C + 3O2− C.①中,捕获 CO2 时碳元素的化合价发生了变化 D.上述装置中反应的化学方程式为 CO2 C + O2↑ 【答案】D 【解析】由电解装置示意图可知,a 极生成 O2,O 的化合价升高,失去电子,发生氧化反应,则 a 为阳极, 连接电源正极(b 极),电极反应式为:2C2O52−−4e−===4CO2+O2,d 极生成 C,C 的化合价降低,得到电子, 发生还原反应,则 d 为阴极,连接电源负极(c 极),电极反应式为:CO32−+4e−===3O2−+C,电池总反应为 CO2 C + O2↑,据此解答问题。 A.根据上述分析,a 极是电化学装置的阳极,A 选项错误; B.d 为阴极,电极反应式为:CO32−+4e−===3O2−+C,B 选项错误; C.①中,捕获 CO2 时,CO2 变成 C2O52−和 CO32−,碳元素的化合价始终为+4 价,没有发生改变,C 选项错 误; D.电池总反应为 CO2 C + O2↑,D 选项正确; 答案选 D。 通电 通电 通电例 2 (山东省济南二中 2020 届高三线上检测)Li—SOCl2 电池是迄今具有最高能量比的电池。该电池的电 极材料分别为锂和碳,电解液(熔点−110℃、沸点 78.8℃)是 LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为: 4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2。下列说法正确的是( ) A.该电池不能在寒冷地区正常工作 B.SOCl2 分子的空间构型是平面三角形 C.该电池工作时,正极反应为:2SOCl2+4e−=4Cl−+S+SO2 D.该电池组装时,必须在无水无氧条件下进行 【答案】CD 【解析】根据电池的总反应可知,失电子的是 Li,在负极发生反应,得电子的是 SOCl2,在正极发生反应; 电解液的熔点为−110℃、沸点为 78.8℃,电池可以在−110℃~78.8℃温度范围内正常工作。 A.该电池可以在−110℃~78.8℃环境下正常工作,A 项错误; B.SOCl2 分子的中心原子为 S,其价层电子对数=3+ (6−1×2−2×1)=4,VSEPR 模型为四面体形,中心原子 上的孤电子对数= (6−1×2−2×1)=1,则 SOCl2 分子的立体构型为三角锥形,B 项错误; C.根据电池的总反应方程式,可知正极反应为:2SOCl2+4e−=4Cl−+S+SO2,C 项正确; D.Li 是活泼金属,易与 O2 反应,也能与水反应,SOCl2 遇水会发生反应:SOCl2+H2O=SO2+2HCl,因此该 电池组装时,必须在无水无氧条件下进行,D 项正确; 答案选 CD。 提分技巧 一、必备知识 (一)原电池的工作原理(如锌−铜原电池可用简图表示) 总反应离子方程式为 Zn+2H+===Zn2++H2↑ 1.电极 (1)负极:失去电子,发生氧化反应; (2)正极:得到电子,发生还原反应。 2.电子定向移动方向和电流方向 (1)电子从负极流出经外电路流入正极; 1 2 1 2(2)电流从正极流出经外电路流入负极; 故电子定向移动方向与电流方向正好相反。 3.离子移动方向 阴离子向负极移动(如 SO2-4 ),阳离子向正极移动(如 Zn2+和 H+,溶液中 H+在正极上得电子形成氢气在 铜片上冒出)。 [提醒] ①电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合 回路。 ②无论在原电池中还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。 (二)单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥) 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 正、负极电极反应,总反应式,电极现象 不同点 还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2+直接接触,既 有化学能转化为电能,又有化学能转化 为热能,造成能量损耗 Zn 与氧化剂 Cu2+不直接接触,仅有化学 能转化为电能,避免了能量损耗,故电 流稳定,持续时间长 [提醒] 盐桥的作用:使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触;平衡电荷;提高电池效率。 (三)电极反应式的书写 1.八种新型电池的电极反应式 总反应:Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2 正极 Ag2O+H2O+2e−===2Ag+2OH−锌银电池 负极 Zn+2OH−−2e−===Zn(OH)2 总反应:2Zn+O2+4OH−+2H2O===2Zn(OH)2-4 正极 O2+4e−+2H2O===4OH−锌空气电池 负极 Zn+4OH--2e- === Zn(OH)2-4 总反应:NiO2+Fe+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2 正极 NiO2+2e−+2H2O===Ni(OH)2+2OH−镍铁电池 负极 Fe−2e−+2OH−===Fe(OH)2 高铁电池 总反应:3Zn+2FeO2-4 +8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH−  放电 充电  放电 充电  放电 充电正极 FeO2-4 +3e−+4H2O===Fe(OH)3+5OH− 负极 Zn−2e−+2OH−===Zn(OH)2 总反应:Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2 正极 NiOOH+H2O+e−===Ni(OH)2+OH−镍镉电池 负极 Cd−2e−+2OH−===Cd(OH)2 总反应:H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O 正极 H2O2+2H++2e−===2H2OMg­H2O2 电池 负极 Mg−2e−===Mg2+ 总反应:Mg+2AgCl===2Ag+Mg2++2C l− 正极 2AgCl+2e−===2Ag+2Cl−Mg­AgCl 电池 负极 Mg−2e−===Mg2+ 总反应:2Na2S2+NaBr3 Na2S4+3NaBr 正极 NaBr3+2e−+2Na+===3NaBr钠硫蓄电池 负极 2Na2S2−2e−===Na2S4+2Na+ 2.新型化学电源中电极反应式的书写三步骤 (四)电解池装置分析 1.电解池的工作原理(阳极为惰性电极) 2.电解池中阴、阳极判断的五种方法  放电 充电  放电 充电3.电解池的电极反应及其放电顺序 (1)阳离子在阴极上的放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)。 (2)阴离子在阳极上的放电顺序:S2−>I−>Br−>Cl−>OH−。 4.惰性电极电解电解质溶液的类型 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水 NaOH、H2SO4 或 Na2SO4 水 电解电解质 HCl 或 CuCl2 原电解质 放氢生碱型 NaCl HCl 气体 放氧生酸型 CuSO4 或 AgNO3 CuO 或 Ag2O 5.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性 正极反应 2H++2e−===H2↑ O2+2H2O+4e−===4OH− 负极反应 Fe−2e−===Fe2+ 其他反应 Fe2++2OH−===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3 失去部分水转化为铁锈 6.金属腐蚀快慢的判断方法 (1)金属腐蚀类型的差异 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀。 (2)电解质溶液的影响 ①对同一金属来说,腐蚀的快慢(浓度相同):强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 ②对同一种电解质溶液来说,电解质浓度越大,腐蚀越快。 (3)活泼性不同的两金属活泼性差别越大,腐蚀越快。 7.金属电化学保护的“两种方法” 二、解题技巧 1.原电池中正极、负极判断的 5 种方法 2.不同介质下对电极反应式书写的影响 不同介质下电池电极反应式的书写,对大多数考生来说是个难点。下面以 CH3OH 燃料电池为例,分析 电极反应式的书写。 酸性介质 CH3OH 在 负 极 上 失 去 电 子 生 成 CO2 气 体 , 电 极 反 应 为 CH3OH−6e−+H2O===CO2+6H+,O2 在正极上得到电子,在酸性介质中 生成 H2O,电极反应为 O2+4H++4e−===2H2O 碱性介质 CH3OH 在 负 极 上 失 去 电 子 , 在 碱 性 条 件 下 生 成 CO2-3 : CH3OH−6e−+8OH−===CO2-3 +6H2O;O2 在正极上得到电子生成 OH−: O2+2H2O+4e−===4OH− 熔融碳酸盐介质 在电池工作时,CO2-3 移向负极,CH3OH 在负极上失去电子,在 CO 2-3 的作用下生成 CO2 气体:CH3OH+3CO2-3 −6e−===4CO2+2H2O;O2 在正 极上得到电子,在 CO2 的作用下生成 CO2-3 :O2+2CO2+4e−===2CO2-3 掺杂 Y2O3 的 ZrO2 固体作电解质 在高温下能传导 O2−,根据 O2−移向负极,在负极上 CH3OH 失电子生 成 CO2 气体:CH3OH+3O2−−6e−===CO2+2H2O;而 O2 在正极上得电子 生成 O2−:O2+4e−===2O2− 3.以“本”为本破解陌生电化学装置 (1)燃料电池的迁移应用  教材装置  ――→迁移   高考装置图示 负极 H2−2e−===2H+(氧化反应) H2+CO+2CO2-3 −4e−===3CO2+H2O(氧化 反应) 正极 1 2O2+2H++2e−=== H2O(还原反应) 2CO2+O2+4e−=== 2CO2-3 (还原反应) 原 理 总反应 H2+1 2O2===H2O H2+CO+O2===CO2+H2O (2)二次电池的迁移应用  教材装置    ――→迁移    高考装置 图示 负极:Pb(s)+SO2-4 (aq)−2e−===PbSO4(s) (氧化反应) 负极: Zn(s)+2OH−(aq)−2e−===ZnO(s)+H2O(l) (氧化反应) 放电 正极:PbO2(s)+4H+(aq)+SO2-4 (aq)+2e−===PbSO4(s)+2H2O(l) (还 原反应) 正极: NiOOH(s)+H2O(l)+e−===Ni(OH)2(s)+O H−(aq)(还原反应) 阴极:PbSO4(s)+2e−===Pb(s)+SO2-4 (aq) (还原反应) 阴极: ZnO(s)+H2O(l)+2e−===Zn(s)+2OH−(aq) (还原反应) 充电 阳极: PbSO4(s)+2H2O(l)−2e−===PbO2(s)+4 H+(aq)+SO2-4 (aq) (氧化反应) 阳极: Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−===NiOOH(s)+ H2O(l) (氧化反应) 原 理 总反应 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)  放电 充电2PbSO4(s)+2H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s) (3)电解装置的迁移应用  教材装置    ――→迁移    高考装置 图 示 阴极 Cu2++2e−===Cu(还原反应) 2H2O+2e−===2OH−+H2↑(还原反应) 阳极 2Cl−−2e−===Cl2↑ (氧化反应) I−+6OH−−6e−===IO-3 +3H2O(氧化反应) 原理 总反应 Cu2++2Cl− =====电解 Cu+Cl2↑ I−+3H2O===IO-3 +3H2↑ (4)电化学防护的迁移应用  教材装置    ――→迁移    高考装置 图 示 实战演练 1.(山东省济宁市 2020 届高三 5 月模拟)甲是一种在微生物作用下将废水中的尿素 CO(NH2)2 转化为环境 友好物质,实现化学能转化为电能的装置,利用甲、乙两装置,实现对冶金硅(Cu−Si 作硅源)进行电解精炼 制备高纯硅。 下列说法正确的是  放电 充电A.电极 M 与 a 相连接 B.液态 Cu−Si 合金作阳极,固体硅作阴极 C.废水中的尿素的含量不会影响硅提纯速率 D.M 电极反应式为 CO(NH2)2+H2O−6e−=CO2↑+N2↑+6H+ 【答案】D 【解析】甲装置为原电池装置,氧气在 N 电极被还原生成水,所以 N 电极为正极,M 电极为负极;乙装置 为电解池,a 电极上 Si 被氧化成 Si4+,发生氧化反应,所以 a 电极为阳极与 N 极相连,b 电极为阴极与 M 极相连。 A.根据分析可知 M 与 b 相连,故 A 错误; B.根据分析可知 a 电极为阳极,即液态 Cu−Si 合金作阳极;但固体硅不导电,所以不能作阴极,Si4+在铝 电极上得电子被还原,故 B 错误; C.废水中尿素含量不同,电流强度不同,单位时间内转移的电子数不同,会影响硅提纯的速率,故 C 错误; D.CO(NH2)2 在负极 M 上失电子发生氧化反应,生成 N2、CO2,结合电荷守恒得到电极反应式为 CO(NH2)2+H2O−6e−=CO2↑+N2↑+6H+,故 D 正确; 故答案为 D。 2.(山东省青岛市 2020 届高三 4 月统一质量检测)以 为原料,采用电解法制备电源 TMAH[化学式 ]是一种高效、绿色工艺技术。原理如图,M、N 是离子交换膜。下列说法错 误的是( ) A.a 是电源正极 B.M 为阴离子交换膜 C. 中 C、N 原子均为 杂化 D.通过 1mol 电子时,电解池中可产生 16.8L(STP)气体 ( )3 34CH NHCO ( )3 4CH NOH ( )3 34CH NHCO 3sp【答案】CD 【解析】A.(CH3)4N+ 移向右室,HCO3−移向左室,阴离子移向阳极,即 a 是电源正极,A 正确; B. HCO3−经过 M 移向左室,M 为阴离子交换膜,B 正确; C. 中,(CH3)4N+ 的 C、N 原子均为 杂化,但是,HCO3−中的 C 原子为 杂化,C 错误; D.通过 1mol 电子时,阴极室 H+放电,2H++2e−=H2↑产生 H2 为 0.5mol,阳极室 OH−放电,4OH− −4e−=2H2O+O2↑,产生 O2 为 0.25mol,同时,溶液中剩下的 H+ 与 HCO3−反应还要产生二氧化碳,因此,产 生的气体大于 0.75 mol,体积大于 16.8L(STP)气体,D 错误。 答案选 CD。 3.市售一种可充电电池,由 LaNi5H6、NiO(OH)、KOH 溶液组成。LaNi5H6+6NiO(OH) LaNi5+6Ni(OH)2 有关该电池的叙述正确的是(  ) A.放电时,负极反应为 LaNi5H6+6OH−−6e−===LaNi5+6H2O B.放电时,负极材料是 Ni(OH)2 C.充电时,阴极反应为 Ni(OH)2+OH−−e−===NiO(OH)+H2O D.充电时,电池负极接充电器电源的正极 【答案】A 【解析】放电时为原电池,负极发生氧化反应,LaNi5H6+6OH−−6e−===LaNi5+6H2O,A 正确;放电时,负 极材料是 LaNi5H6,B 错误;充电时为电解池,阴极发生还原反应,LaNi5+6H2O+6e−===LaNi5H6+6OH−,C 错误;充电时电解池的阴极应与电源的负极相连,即电池负极接充电器电源的负极,D 错误。 4.(山东省潍坊市 2020 届高三下学期第三次线上检测)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,下列说法错误的是 A.b 电极发生还原反应:4H++O2+4e−=2H2O B.电路中有 4mol 电子发生转移,大约消耗标准状况下 22.4L 空气 C.维持两种细菌存在,该装置才能持续将有机物氧化成 CO2 并产生电子 D.HS−在硫氧化菌作用下转化为 的反应是 = ( )3 34CH NHCO 3sp 2sp  放电 充电 2- 4SO - - 2HS +4H O-8e 2- + 4SO +9H【答案】B 【解析】A.燃料电池通氧气的极为正极,则 b 电极为正极,发生还原反应,电极反应为 4H++O2+4e−= 2H2O,故 A 正确; B.电路中有 4mol 电子发生转移,消耗氧气的物质的量为 =1mol,标准状况下体积为 22.4L,则大约 消耗标准状况下空气 22.4L×5=112L,故 B 错误; C.硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成二氧化碳,而硫氧化菌可以将硫氢根离子氧化成硫酸根离子,则两种 细菌存在,就会循环把有机物氧化成 CO2 放出电子,故 C 正确; D.负极上 HS−在硫氧化菌作用下转化为 SO42−,失电子发生氧化反应,电极反应式是 HS−+4H2O−8e−=SO42−+9H+,故 D 正确; 故答案为 B。 【点睛】考查原电池工作原理以及应用知识,注意知识的迁移应用是解题的关键。 5.( 2020 届高三 4 月份线上化学模拟试题)我国科学家设计二氧化碳熔盐捕获及电化学转化装 置,其示意图如下。下列说法不正确的是( ) A.b 为电源的正极 B.①②中,捕获 CO2 时碳元素的化合价发生了变化 C.a 极的电极反应式为 2C2O52−−4e−=4CO2 +O2 D.上述装置存在的电解总反应式为:CO2 C+O2 【答案】B 【解析】【分析】由电解装置示意图可知,a 电极生成 O2,d 电极生成 C,b 为电源正极,a 极为阳极,发 生氧化反应,电极反应式为 2C2O52−−4e−=4CO2+O2,c 为电源负极,d 极为阴极,发生还原反应,电极反应 式为 5CO2+4e−=2C2O52−+C,电池总反应为 CO2 C+O2,据此分析解答问题。 【详解】A.由电解装置示意图可知,a 电极生成 O2,d 电极生成 C,b 为电源正极,A 选项正确; B.由图可知,捕获 CO2 时生成的 C2O52−和 CO32−,碳元素的化合价均为+4 价,没有发生改变,B 选项错误; 4mol 4 电解 电解C.a 极为阳极,发生氧化反应,电极反应式为 2C2O52−−4e−=4CO2+O2,C 选项正确; D.电池总反应为 CO2 C+O2,D 选项正确; 答案选 B。 6.某新型电池,以 NaBH4(B 的化合价为+3 价)和 H2O2 作原料,负极材料采用 Pt,正极材料采用 MnO2(既 作电极材料又对该极的电极反应具有催化作用),该电池可用作卫星、深水勘探等无空气环境电源,其工作 原理如图所示。下列说法不正确的是(  ) A.每消耗 3 mol H2O2,转移 6 mol e− B.电池工作时 Na+从 b 极区移向 a 极区 C.a 极上的电极反应式为 BH-4 +8OH−−8e−===BO-2 +6H2O D.b 极材料是 MnO2,该电池总反应方程式:NaBH4+4H2O2===NaBO2+6H2O 【答案】B 【 解 析 】 由 图 中 信 息 可 知 , NaBH4 是 还 原 剂 , 其 在 负 极 上 被 氧 化 为 BO-2 , 电 极 反 应 式 为 BH-4 +8OH−−8e−===BO-2 +6H2O,H2O2 是氧化剂,其在正极上被还原为 OH−,电极反应式为 4H2O2+8e−===8OH−, 该电池总反应方程式为 NaBH4+4H2O2===NaBO2+6H2O。所以电极 a 是负极、电极 b 是正极。每消耗 3 mol H2O2,O 元素的化合价从−1 降到−2,故转移 6 mol e−,电池工作时 Na+从负极区移向正极区,由此知 A、 C、D 项正确,B 项错误。 7.( 2020 届高三 4 月份线上化学模拟试题)下图为利用电化学方法处理有机废 水的原理示意图。下列说法正确的是( ) A.工作时,a 极的电势低于 b 极的电势 B.工作一段时间之后,a 极区溶液的 pH 减小 C.a、b 极不能使用同种电极材料 D.b 极的电极反应式为:CH3COO−+4H2O−8e−=2HCO3−+9H+ 【答案】BD 【解析】【分析】根据图示分析可知,b 电极上 CH3COO−转化为 HCO3−,碳元素的化合价升高,发生了氧 电解化反应,说明 b 为原电池负极,则 a 为原电池的正极,发生还原反应,据此分析解答。 【详解】A.b 电极上 CH3COO−转化为 HCO3−,碳元素的化合价升高,说明 b 为原电池负极,则 a 为原电 池的正极,所以 a 极的电势高于 b 极的电势,A 选项错误; B.b 电极 CH3COO−失去电子生成 HCO3−,电极反应式为:CH3COO−+4H2O−8e−=2HCO3−+9H+,生成的 H+ 可以通过质子交换膜进入 a 电极区,其物质的量与电子转移的物质的量相同,在正极上,迁移的氢离子中 只能有一半的被电极反应所消耗,从而导致 a 极区溶液 pH 减小,B 选项正确; C.据图可知,该装置是燃料电池,能使用同种电极材料,C 选项错误; D.根据上述分析可知,b 电极 CH3COO−失去电子生成 HCO3−,电极反应式为: CH3COO−+4H2O−8e−=2HCO3−+9H+,D 选项正确; 答案选 BD。 8.(山东省淄博市 2020 届高三下学期第二次网考)一种水基二次电池原理如下式,电解液为含 Zn2+的水 溶液,该电池可用于电网贮能。xZn+Zn0.25V2O5﹒yH2O Zn0.25V2O5﹒zH2O+(y−z)H2O。下列说法正 确的是 A.放电时,Zn2+脱离插层 B.放电时,溶液中 Zn2+浓度一直减小 C.充电时,电子由 层经电解质溶液流向 层 D.充电时,阳极反应为:Zn0.25V2O5﹒zH2O+(y−z)H2O−2xe−= Zn0.25V2O5﹒yH2O+xZn2+ 【答案】D 【解析】A.放电时,利用原电池原理,Zn 作负极,失去电子, 得到电子,放电时是溶 液中的 Zn2+与插层结合,故 A 错误; B.根据反应方程式,放电时,负极的锌板失去电子变成锌离子进入溶液中,然后与正极结合,进入溶液的 和结合的 Zn2+守恒,溶液中的锌离子浓度不变,故 B 错误;  放电 充电 0.25 2 5 2Zn V O yH O⋅ 0.25+x 2 5 2Zn V O zH O⋅ 0.25 2 5 2Zn V O yH O⋅C.充电时是电解池原理,电子通过导线转移,不能通过电解质溶液,故 C 错误; D.充电时,阳极失电子,电极反应式为:Zn0.25V2O5﹒zH2O+(y−z)H2O−2xe−= Zn0.25V2O5﹒yH2O+xZn2+,故 D 正确; 答案选 D。 【点睛】已知总反应书写电极反应时,根据得失电子情况加以判断,失电子,则化合价升高,发生氧化反 应,总反应减去阳极反应即为阴极的电极反应。 9.(山东省新高考质量测评联盟 2020 届高三 5 月联考)将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点, 在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主 要包括电化学过程和化学过程,如图所示。下列说法正确的是( ) A.正极发生的电极反应为 Fe3++e−=Fe2+ B.阳极反应为:2C1−−2e−=Cl2↑ C.若消耗 5.6L 氧气,则电路中转移 1mol 电子 D.Fe3+在反应中起催化剂作用 【答案】D 【解析】根据电极反应左边化合价降低,得到电子,为电解池的阴极,右边化合价升高,失去电子,为电 解池的阳极。 A. 阴极发生的电极反应为 Fe3+ + e− = Fe2+,故 A 错误; B. 阳极反应为:2HCl − 2e− = Cl2↑ +2 H+,故 B 错误; C. 不清楚是否为标准状况,无法计算氧气的物质的量,故 C 错误; D. 总的反应为 4HCl + O2 2H2O + Cl2↑,根据题中信息得到 Fe3+在反应中起催化剂作用,故 D 正确。 综上所述,答案为 D。 【点睛】根据化合价升降分析,得到电解池的阴阳极,再根据电解的产物书写电极反应式。 10.(山东省 2020 届高三模拟)一种双室微生物燃料电池,以苯酚(C6H6O)为燃料,同时消除酸性废水 中的硝酸盐的装置示意图如图 1 所示; 研究人员发现的一种“水”电池,其总反应为:5MnO2 +2Ag+2NaCl=Na2Mn5Ol0+2AgCl,用该“水”电池为电源电解 NaCl 溶液的实验装置如图 2 所示,电解过程中 X 电解电极上有无色气体逸出。下列说法正确的是( ) A.图 1 装置中若右池产生 0.672 L 气体(标准状况下),则电路中通过电子 0.15 mol B.图 1 装置中左池消耗的苯酚与右池消耗的 的物质的量之比为 28:5 C.图 2 装置的电路中每通过 1 mol e−,U 形管中消耗 0.5 mol H2O D.图 2 装置中“水”电池内每生成 1 mol Na2Mn5O10,X 电极上生成 1 mol 气体 【答案】D 【解析】A.图 1 装置中右池产生的气体为氮气,n(N2)= =0.03 mol,由正极的电极反应式(2 +l0e−+12H+=N2↑+6H2O)知电路中通过电子 0.3 mol,故 A 错误; B.图 1 装置中负极的电极反应式为 C6H6O−28e− +11H2O=6CO2↑+28H+,正极的电极反应式(2 +l0e−+12H+=N2↑+6H2O),根据得失电子守恒,5C6H6O~28 结合电极反应式可知图 1 装置中左池消耗的 苯酚与右池消耗的 的物质的量之比为 5:28,故 B 错误; C.图 2 装置的电路中每通过 1mole−,由 2Cl−+2H2O 2OH− +H2↑+ Cl2↑可知生成 0.5mol 氢气,消耗 1mol 水,故 C 错误; D.由题给总反应式可知每生成 1 molNa2Mn5O10,转移 2 mol 电子,又图 2 装置中电解过程中 X 电极上有无 色气体逸出,即 X 极的电极反应式为 2H2O+2e−=2OH−+H2↑,所以转移 2mole−时 X 电极上生成 1 mol 气体, 故 D 正确; 答案选 D。 【点睛】 将电极反应写出后,根据电子转移的数目相等,找到物质间的关系。 11.新型镁−锂双离子二次电池如图,下列关于该电池的说法不正确的是(  ) - 3NO 1 0.672L 22.4L mol−⋅ - 3NO - 3NO - 3NO - 3NO 通电A.放电时,Li+由左向右移动 B.放电时,正极的电极反应式为 Li1−xFePO4+xLi++xe−===LiFePO4 C.充电时,外加电源的正极与 Y 相连 D.充电时,导线上每通过 1 mol e−,左室溶液质量减轻 12 g 【答案】D 【解析】放电时,为原电池,原电池中阳离子移向正极,所以 Li+由左向右移动,故 A 正确;放电时,右边 为正极得电子发生还原反应,反应式为 Li1−xFePO4+xLi++xe−===LiFePO4,故 B 正确;充电时,外加电源的 正极与正极相连,所以外加电源的正极与 Y 相连,故 C 正确;充电时,导线上每通过 1 mol e−,左室得电 子发生还原反应,反应式为 Mg2++2e−===Mg,但右侧将有 1 mol Li+移向左室,所以溶液质量减轻 12 g−7 g= 5 g,故 D 错误。 12.下图是一种新型的光化学电源,当光照射光电极时,通入 O2 和 H2S 即产生稳定的电流(H2AQ 和 AQ 是 两种有机物)。下列说法不正确的是(  ) A.H+通过阳离子交换膜从正极区进入负极区 B.电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化 C.负极的电极反应式为 2I−−2e−===I2 D.总反应为 H2S+O2 =====光照 H2O2+S 【答案】A 【解析】由题意可知原电池工作时,阳离子向正极移动,故 A 错误;由题图可知电源工作时发生了光能、 化学能、电能间的转化,故 B 正确;负极的电极反应为 2I−−2e−===I2,故 C 正确;通入硫化氢和氧气,分别 生成硫、过氧化氢,则总反应为 H2S+O2 =====光照 H2O2+S,故 D 正确。 13.(聊城一中 2020 届高三 4 月份线上模拟)我国科学家开发设计一种天然气脱硫装置,利用如图装置可 实现:H2S+O2=H2O2 +S↓。已知甲池中有如下的转化: 下列说法错误的是(  ) A.该装置将光能只转化为电能 B.该装置工作时,溶液中的 H+从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池 C.甲池碳棒上发生电极反应:AQ+2H+ +2e− =H2AQ D.乙池①处发生反应:H2S+I3−=3I−+S↓+2H+ 【答案】AB 【解析】A. 装置是原电池装置,根据图中信息知道是将光能转化为电能和化学能的装置,A 项错误; B. 原电池中阳离子移向正极,甲池中碳棒是正极,所以氢离子从乙池移向甲池,B 项错误; C. 甲池中碳棒是正极,该电极上发生得电子的还原反应,即 AQ+2H+ +2e− =H2AQ,C 项正确; D. 在乙池中,硫化氢失电子生成硫单质,I3−得电子生成 I−,发生的反应为 H2S+I3−=3I−+S↓+2H+,D 项正确; 答案选 AB。 14.(山东省日照市 2020 届高三 3 月实验班联考)荣获 2019 年诺贝尔化学奖的吉野彰是最早开发具有商 业价值的锂离子电池的日本科学家,他设计的可充电电池的工作原理示意图如图所示。该可充电电池的放 电反应为 LixCn+Li(1−x)CoO2=LiCoO2+nC。NA 表示阿伏伽德罗常数的值。下列说法错误的是( ) A.该电池用于电动汽车可有效减少光化学烟雾污染 B.充电时,阳极反应为 LiCoO2−xe−=Li(1−x)CoO2+xLi+ C.充电时,Li+由 A 极移向 B 极 D.若初始两电极质量相等,当转移 2NA 个电子时,两电极质量差为 14g【答案】CD 【解析】【分析】可充电电池的放电反应为 LixCn+Li(1−x)CoO2=LiCoO2+nC,则放电时正极反应为 Li(1−x)CoO2+xLi++xe−=LiCoO2,充电时,原电池的正极即为电解池的阳极,反应逆转,则反应为 LiCoO2−xe− =Li(1−x)CoO2+xLi+,根据得失电子守恒,计算两极质量差,由此分析解答。 【详解】A.汽车燃烧汽油等化石燃料,排放的汽车尾气含氮的氧化物,大量氮氧化物排放到空气中,在日 光照射下二氧化氮能使氧气经过复杂的反应生成臭氧,臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生作用后产生了 一种有毒的烟雾,就是光化学烟雾,电动汽车可有效减少光化学烟雾污染,故 A 正确; B.可充电电池的放电反应为 LixCn+Li(1−x)CoO2=LiCoO2+nC,则放电时正极反应为 Li(1−x)CoO2+xLi++xe−= LiCoO2,充电时,原电池的正极即为电解池的阳极,反应逆转,则反应为 LiCoO2−xe−=Li(1−x)CoO2+xLi+, 故 B 正确; C.由图知,A 电极为电解池的阴极,B 电极为电解池的阳极,充电时,Li+由 B 极移向 A 极,故 C 错误; D.若初始两电极质量相等,当转移 2NA 个电子时,负极减少 2molLi 其质量为 14g,正极有 2molLi+迁入, 其质量为 14g,两电极质量差为 28g,故 D 错误; 故答案选 CD。 【点睛】本题需要明确电池反应中元素的化合价变化及工作原理即可解答,注意与氧化还原反应的结合, 找出电池的正负极。 15.(山东省淄博市桓台一中 2020 届高三阶段检测)当电解质中某离子的浓度越大时,其氧化性或还原性 越强,利用这一性质,有人设计出如如图所示“浓差电池”(其电动势取决于物质的浓度差,是由一种物质从 高浓度向低浓度转移而产生的)。其中,甲池为 3 mol/L 的 AgNO3 溶液,乙池为 1 mol/L 的 AgNO3 溶液 A、 B 均为 Ag 电极。实验开始先断开 K1,闭合 K2,发现电流计指针发生偏转。下列说法不正确的是 A.断开 K1、闭合 K2,一段时间后电流计指针归零,此时两池银离子浓度相等 B.断开 K1、闭合 K2,当转移 0.1 mol e−时,乙池溶液质量增加 17.0 g C.当电流计指针归零后,断开 K2、闭合 K1,一段时间后 B 电极的质量增加 D.当电流计指针归零后,断开 K2、闭合 K1,乙池溶液浓度增大【答案】C 【解析】【分析】断开 K1,闭合 K2 后,形成浓差电池,甲池为 3 mol/L 的 AgNO3 溶液,乙池为 1 mol/L 的 AgNO3 溶液,Ag+浓度越大离子的氧化性越强,可知 A 为正极,发生还原反应,B 为负极,发生氧化反应, NO3−向负极移动;闭合 K1,断开 K2,为电解装置,与电源正极相连的 B 极为阳极,阳极金属银被氧化,阴 极 A 析出银,NO3−向阳极移动,乙池浓度增大,甲池浓度减小,据此解答。 【详解】A. 断开 K1,闭合 K2 后,形成浓差电池,当两池银离子浓度相等时,反应停止,电流计指针将归 零,A 正确; B. 断开 K1,闭合 K2 后,形成浓差电池,A 为正极,发生反应:Ag++e−=Ag,B 为负极,发生反应为: Ag−e−=Ag+,当转移 0.1 mol 电子,有 0.1 mol NO3−由甲池通过离子交换膜进入乙池,所以乙池增加的质量是 10.8 g+6.2 g=17.0 g,B 正确; C. 闭合 K1,断开 K2 后,乙池中的 B 极为电解池的阳极,银失电子发生氧化反应,质量减小,C 错误; D. 闭合 K1,断开 K2 后,装置为电解池,与电源正极相连的 B 是阳极,阳极金属银被氧化产生银离子,NO3− 向阳极移动,则乙池硝酸银溶液的浓度增大,D 正确; 故合理选项是 C。 【点睛】 本题综合考查电解池和原电池的工作原理,原电池的负极和电解池的阳极失去电子发生氧化反应;原电池 的正极和电解池的阴极得到电子发生还原反应,对于电解池,若阳极为活性电极,则电极失去电子;若为 惰性电极,则是溶液中的阴离子失去电子,发生氧化反应。

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