统考版2024届高考化学二轮专项分层特训卷练14电极反应式的书写及电化学相关计算（附解析）

这是一份统考版2024届高考化学二轮专项分层特训卷练14电极反应式的书写及电化学相关计算（附解析），共6页。

A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．MnO2电极反应：
MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH) eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋Mn2＋＋2H2O
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xml·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2xml·h－1
3．[2023·浙江1月]在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是( )
A.石墨电极为阴极，发生氧化反应
B．电极A的电极反应：
8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O
C．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应
D．电解时，阳离子向石墨电极移动
4．[2023·辽宁卷]某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是( )
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
Pb＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋
5．[2023·浙江6月]氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是( )
A．电极A接电源正极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应式为
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
6．[2023·山东烟台一模]电解法处理含有Cl－、NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的酸性废水，其工作原理及电极b中铁的化合物的催化机理如图所示，H表示氢原子。下列说法错误的是( )
A.电极b接电源负极
B．处理1mlNO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，电路中转移5mle－
C．HClO在阳极生成：
Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
D．H＋与NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 反应的电极方程式为
10H＋＋NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋8e－===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋3H2O
7．[2023·河北百师联盟联考]一种利用CO2制乙醇的光电催化反应器的工作原理如图所示，a、b分别为电源两极。下列说法正确的是( )
A．b为电源的负极
B．该装置中能量转化形式有光能、电能和化学能
C．光催化剂电极反应为
2H2O＋4e－===O2↑＋4H＋
D．每生成23g乙醇，电路中转移的电子的物质的量为6ml
8．[2023·山东淄博一模]双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成H＋和OH－，并分别向两极迁移。用双极膜电解淀粉[(C6H10O5)n]溶液制取双醛淀粉[(C6H8O5)n]的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．搅拌能明显提高电解反应速率
B．b极的电极反应式为Br－＋6OH－－6e－===BrO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋3H2O、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．生成双醛淀粉的反应为(C6H10O5)n＋BrO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ===(C6H8O5)n＋Br－＋3H2O
D．当电路中转移2ml电子时，可得160g双醛淀粉
9．[2023·山东日照联考]一种利用烃(CxHy)来消除氮氧化物污染的装置的工作原理如图所示，装置中的电极均为惰性电极，两侧电解质溶液为同浓度的盐酸。下列说法错误的是( )
A．通入NO2的电极为正极，NO2发生还原反应
B．若使用的烃为C2H6，该电极反应为
C2H6＋4H2O－14e－===2CO2＋14H＋
C．当装置中转移0.4ml电子时，有0.4NA个H＋通过质子交换膜
D．装置工作一段时间后，两侧电极室中溶液的pH不变
10．[2023·山东青岛一模]锂硫电池因其较高的理论比容量和能量密度而成为最有前途的储能系统之一，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．该电池既可采用有机电解液，又可采用水性电解液
B．放电时电极a上发生反应：
3Li2S8＋2Li＋＋2e－===4Li2S6
C．负极材料减少2.8g，外电路中通过0.4ml电子
D．充电时，电池总反应为
8Li2Sx===16Li＋xS8(2≤x≤8)
练14 电极反应式的书写及电化学相关计算
1．答案：A
解析：根据题图可知Zn为负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn（OH） eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，MnO2为正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O。A项，根据负极反应可知，Ⅲ区中负电荷减少，为了平衡溶液中电荷，放电时Ⅲ区的钾离子向Ⅱ区迁移，错误；B项，根据正极反应可知，Ⅰ区中正电荷减少，为了平衡溶液中电荷，硫酸根离子从Ⅰ区迁移至Ⅱ区，正确；D项，将正、负极电极反应相加即可得到电池总反应，正确。
2．答案：D
解析：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2H2Oeq \(=====,\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1mlH2要消耗1mlH2O，生成H2的速率为xml·h－1，则补水的速率也应是xml·h－1，故D错误；答案选D。
3．答案：C
解析：根据各电极上的物质变化，判断反应类型，确定电极类型。
石墨电极为阳极，A项错误；该电解池的电解质为熔融盐，不存在H＋，B项错误；根据阳极上生成CO知，石墨优先于Cl－参与反应，C项正确；石墨电极为阳极，阴离子O2－向石墨电极移动，D项错误。
4．答案：B
解析：该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2Fe3＋，D错误；故答案选B。
5．答案：B
解析：电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B错误；右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。
6．答案：B
解析：由图知，电极b上硝酸根离子转化为铵根离子，被还原，则电极b为阴极，应接电源负极，A正确；硝酸根离子转化为铵根离子，N元素化合价从＋5价降低到－3价，则处理1mlNO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，电路中转移8mle－，B错误；阳极区氯离子失去电子被氧化，生成HClO：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，C正确；电极b上硝酸根离子得电子并与H＋结合生成铵根离子和水，电极反应式为10H＋＋NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋8e－===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋3H2O，D正确。
7．答案：B
解析：由题图可知，装置为电解池，H＋向左极室移动，说明左侧为电池阴极，则电极a为负极，A错误；反应过程中有光能、电能向化学能的转化，B正确；在光催化剂的作用下，H2O发生失电子的氧化反应，分解成O2和H＋，光催化剂电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C错误；23g乙醇的物质的量为eq \f(23g,46g·ml－1)＝0.5ml，C元素由CO2中的＋4价降低到CH3CH2OH中的－2价，故生成0.5ml乙醇时转移的电子数目为6ml，但同时阴极上H＋得电子生成H2，故当阴极上产生0.5ml乙醇时，电路中转移的电子的物质的量一定大于6ml，D错误。
8．答案：B
解析：电子或离子的定向移动快慢与电源电压有关，搅拌并不能明显提高电解反应速率，A错误；由电解原理图可知，a极氢离子得电子生成氢气，为阴极，b极氢氧根离子失电子生成氧气，溴离子失电子与OH－结合生成溴酸根离子和水，为阳极，电极反应式分别为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑、Br－＋6OH－－6e－===BrO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋3H2O，B正确；由电解原理图可知，生成双醛淀粉的反应为3（C6H10O5）n＋nBrO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ===3（C6H8O5）n＋nBr－＋3nH2O，C错误；阳极既生成氧气，又生成溴酸根离子，所以电路转移2ml电子时无法确定生成的溴酸根离子的量，D错误。
9．答案：D
解析：NO2发生得电子的还原反应生成N2，通入NO2的电极为正极，故A正确；若使用的烃为C2H6，由A项分析可知，通入烃的电极为负极，负极上1分子C2H6失去14个电子生成2分子CO2，电解质溶液呈酸性，则负极的电极反应式为C2H6＋4H2O－14e－===2CO2＋14H＋，故B正确；该原电池中，正极反应式为2NO2＋8e－＋8H＋===N2＋4H2O，当转移8ml电子时，需消耗8mlH＋，则转移0.4ml电子时，根据电荷守恒可知，有0.4NA个H＋通过质子交换膜，故C正确；根据电极反应式可知，电池工作时两侧电极室中H＋的物质的量基本不变，但正极反应生成水，使正极室溶液的酸性减弱，pH增大，同理，负极反应消耗水，使负极室溶液的酸性增强，pH减小，故D错误。
10．答案：A
解析：由图可知，放电时，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，则b电极为原电池的负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，a电极为正极，S8在正极得到电子生成Li2Sx，电极反应式为xS8＋16e－＋16Li＋===8Li2Sx，电池的总反应为xS8＋16Li===8Li2Sx（2≤x≤8），充电时a电极与直流电源负极相连作阴极，b电极与正极相连作阳极。锂能与水反应，所以该电池不可采用水性电解液，故A错误；由分析可知，a电极为正极，放电时发生一系列反应的其中之一为3Li2S8＋2Li＋＋2e－===4Li2S6，故B正确；由分析可知，Li在负极发生反应Li－e－===Li＋，通过电子的物质的量为eq \f(2.8g,7g·ml－1)＝0.4ml，故C正确；充、放电时的总反应互为逆反应，由放电时的总反应xS8＋16Li===8Li2Sx（2≤x≤8）可知，充电时的总反应为8Li2Sx===16Li＋xS8（2≤x≤8），故D正确。