统考版2024版高考化学一轮复习微专题小练习专练33原电池电解池原理的综合应用二

这是一份统考版2024版高考化学一轮复习微专题小练习专练33原电池电解池原理的综合应用二，共6页。试卷主要包含了一种可充电锂－空气电池如图所示等内容，欢迎下载使用。


A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的pH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g
2．[2023·湖北卷]我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x ml·h－1。下列说法错误的是（ ）
A．b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D．海水为电解池补水的速率为2x ml·h－1
3．[2022·辽宁卷]某储能电池原理如图。下列说法正确的是（ ）
A．放电时负极反应：Na3Ti2（PO4）3－2e－===NaTi2（PO4）3＋2Na＋
B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移
C．放电时每转移1 ml电子，理论上CCl4吸收0.5 ml Cl2
D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大
4．[情境创新]一种新型锰氢二次电池原理如图如示。该电池以MnSO4溶液为电解液，碳纤维与Pt/C分别为电极材料，电池的总反应为Mn2＋＋2H2O eq \(,\s\up7(充电),\s\d5(放电)) MnO2＋2H＋＋H2↑。下列说法错误的是（ ）
A．充电时，碳纤维电极作阳极
B．放电时，电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极
C.充电时，碳纤维电极附近溶液的pH增大
D．放电时，正极反应式为
MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
5．美国一个海军航空站曾安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600 ℃～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为：2H2＋O2===2H2O，负极反应为：2H2＋2CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) －4e－===2H2O＋2CO2，则下列推断中正确的是（ ）
A.正极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．该电池的电极没有参加反应
C．电池供应1 ml水蒸气，转移的电子数为4 ml
D.O2从正极通入，发生氧化反应
6．一种可充电锂－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＋ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1－\f(x,2))) O2
7．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 eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 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 eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋C
D.充电时，正极反应为：Na＋＋e－===Na
8．[2023·黑龙江省实验中学月考]我国科学家报道了机理如图所示的电化学过程。下列相关说法错误的是 （ ）
A．Ni电极为阴极
B．Ni­YSZ电极上发生的反应为
CH4＋2O2－＋4e－===CO2＋2H2
C.理论上，每有1 ml CO2与1 ml O2－结合，电路中转移4 ml电子
D．该电化学过程的总反应为CH4 eq \(=====,\s\up7(通电)) C＋2H2
9．[2023·云南师范大学附中月考]2020年，天津大学张兵教授团队实现了两电极体系中将温室气体CO2转化为甲酸的高选择性合成，装置工作原理如图（隔膜a只允许OH－通过）。下列说法错误的是 （ ）
A．Ni2P为阳极，发生氧化反应
B．在外电场作用下，OH－由左向右迁移
C．In/In2O3－x电极上发生的反应：
CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－
D.若Ni2P电极上生成1 ml CH3（CH2）6CN，理论上通过隔膜a的OH－的物质的量为2 ml
10．[2023·湖南衡阳八中第五次月考]目前可采用“双极膜组”电渗析法淡化海水，同时获得副产品A和B。其模拟工作原理如图所示。M、N为离子交换膜，在直流电作用下，双极阴阳膜（BP）复合层间的H2O解离成H＋和OH－，作为H＋和OH－的离子源。下列说法正确的是（ ）
A．Y电极为阳极，电极反应式为
2Cl－－2e－===Cl2↑
B．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜作用是选择性通过Cl－和Na＋
C．电路中每生成0.25 ml气体a，理论上获得副产品A和B各1 ml
D．“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液（MX）制备相应的酸（HX）和碱（MOH）
专练33 原电池 电解池原理的综合应用二
1．C 由充电时电极a的反应式可知，电极a发生还原反应，则充电时电极a为阴极，电极b为阳极，故A错误；放电时，负极Na3Ti2(PO4)3转化为Na＋，正极Cl2发生还原反应生成Cl－，NaCl溶液的浓度增大，但溶液一直为中性，故放电时NaCl溶液的pH不变，B项错误、C项正确；充电时，每生成1 ml Cl2，则转移2 ml电子，由题干电极a反应式可知，有2 ml Na＋参与反应，则电极a质量理论上增加46 g，D项错误。
2．D 由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池总反应为2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑＋O2↑，据此解答。
b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，为保持OH－离子浓度不变，则阴极产生的OH－离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；由电解总反应可知，每生成1 ml H2要消耗1 ml H2O，生成H2的速率为x ml·h－1，则补水的速率也应是x ml·h－1，故D错误；答案选D。
3．A 放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl－－2e－===Cl2，A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，B错误；放电时每转移1 ml电子，正极：Cl2＋2e－===2Cl－，理论上CCl4释放0.5 ml Cl2，C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，D错误。
4．C 由题图知，充电时，碳纤维电极表面Mn2＋发生氧化反应生成MnO2，则碳纤维电极作阳极，A项正确；放电时，碳纤维电极为正极，Pt/C电极为负极，则电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极，B项正确；结合电池总反应知，充电时，碳纤维电极发生的反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，附近溶液的pH减小，C项错误；放电时，碳纤维电极表面MnO2发生还原反应生成Mn2＋，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D项正确。
5．B 该原电池的电解质为熔融的K2CO3，没有水作为溶剂，故不含有OH－，正极反应为2CO2＋O2＋4e－===2CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，A错误；该原电池为燃料电池，燃料电池的电极一般不会参与反应，B正确；由总反应式2H2＋O2===2H2O可知转移4 ml电子可产生2 ml水，因此供应1 ml水蒸气只需要转移2 ml电子，故C错误；由正极反应可知氧的化合价从0价变为－2价，化合价降低，发生的是还原反应，D错误。
6．D 放电时，多孔碳材料的电极上的氧气得电子，发生还原反应，所以多孔碳材料为正极，A错误；放电时，锂作为负极，多孔碳材料一极为正极，由于外电路电子由负极流向正极，即由锂电极流向多孔碳材料电极， B错误；充电时，锂连电源负极作阴极，由于阳离子向阴极移动，所以Li＋向锂电极移动，C错误；充电是放电的逆反应，得到Li和O2，所以电极反应式书写正确， D正确。
7．D 放电时是原电池，阴离子ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 向负极移动，A正确；根据电池总反应知B正确；放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2＋4e－===2CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋C，C正确；充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋C－4e－===3CO2↑，D错误。
8．B 由图示可知，该装置为电解池，Ni­YSZ电极为电解池的阳极，Ni电极为阴极，A项正确；在氧离子作用下，甲烷在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢气，电极反应式为CH4＋2O2－－4e－===CO2＋2H2，B项错误；放电生成的二氧化碳在熔融盐中与氧离子结合生成碳酸根离子，碳酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成碳和氧离子，电极反应式为CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋4e－===C＋3O2－，每有1 ml CO2与1 ml O2－结合成1 ml CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，电路中转移4 ml e－，C项正确；电解的总反应化学方程式为CH4 eq \(=====,\s\up7(通电)) C＋2H2，D项正确。
9．D 由图示可知，Ni2P电极上CH3(CH2)7NH2→CH3(CH2)6CN，发生氧化反应，故Ni2P电极为阳极，A项正确；电解过程中，阴离子向阳极移动，则OH－由In/In2O3－x电极区向Ni2P电极区迁移，B项正确；In/In2O3－x电极为阴极，电极反应为CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－，C项正确；Ni2P电极为阳极，阳极反应为CH3(CH2)6CH2NH2＋4OH－－4e－===CH3(CH2)6CN＋4H2O，故每生成1 ml CH3(CH2)6CN，转移4 ml电子，根据得失电子守恒，通过隔膜a的OH－物质的量为4 ml，D项错误。
10．D 在“双极膜组”的左边区域，精制食盐水中的Na＋透过M膜(阳离子交换膜)进入膜右侧，从而获得产品A(NaOH)，精制食盐水中的Cl－继续向左边迁移，在X电极失电子生成Cl2，X电极为阳极；在“双极膜组”的右边区域，精制食盐水中的Cl－透过N膜(阴离子交换膜)进入膜左侧，从而获得产品B(HCl)，精制食盐水中的Na＋继续向右边迁移，在Y电极上，水电离出的H＋得电子生成H2，Y电极为阴极。由以上分析知，Y电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，A错误；M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜作用是选择性通过H＋和OH－，B错误；电路中每生成0.25 ml气体a(Cl2)，理论上获得副产品A(NaOH)和B(HCl)各0.5 ml，C错误；“双极膜组”电渗析法从NaCl溶液获得酸(HCl)和碱(NaOH)，由此推知，也可从MX溶液制备相应的酸(HX)和碱(MOH)，D正确。