突破01 备战2021年高考化学之突破化学反应原理题-电化学选择题（题型精练）

突破01  电化学选择题（1）限时：25分钟1．(2019·浙江4月选考)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是(　　)A．甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降【答案】A【解析】A项，Zn较Cu活泼，作负极，Zn失电子变Zn2＋，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2＋和H＋迁移至铜电极，H＋氧化性较强，得电子生成H2，因而c(H＋)减小，错误；B项，Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，正确；C项，Zn为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，锌溶解，因而锌筒会变薄，正确；D项，铅蓄电池总反应式为PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，正确。2．（山东新高考模拟卷）利用小粒径零价铁（ZVI）的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图所示。H+、O2、NO3_ 等共存物的存在会影响水体修复效果，定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为nt，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量ne。下列说法错误的是A．反应①②③④均在正极发生B．单位时间内，三氯乙烯脱去a mol Cl时ne = a molC．④的电极反应式为NO3_ + 10H+ + 8e_ = NH4+ + 3H2OD．增大单位体积水体中小微粒ZVI的投入量，可使nt增大【答案】B【解析】A．由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知，反应①②③④均为得电子的反应，所以应在正极发生；B．三氯乙烯C2HCl3中C原子化合价为+1价，乙烯中C原子化合价为-2价，1 mol C2HCl3转化为1 molC2H4时，得到6 mol电子，脱去3 mol氯原子，所以脱去a mol Cl时ne  = 2a mol；C．由示意图及N元素的化合价变化可写出如下转化NO3_ + 8e_ — NH4+，由于生成物中有NH4+所以只能用H+和H2O来配平该反应，而不能用H2O和OH_来配平，所以 ④的电极反应式为NO3_ + 10H+ + 8e_ = NH4+ + 3H2O；D．增大单位体积水体中小微粒ZVI的投入量，可以增大小微粒ZVI和正极的接触面积，加快ZVI释放电子的速率，可使nt增大。3．(2019·银川一中高三第一次模拟)近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”的锂—铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法正确的是(　　)A．Li极有机电解质可以换成Cu极的水溶液电解质B．放电时，正极的电极反应式为：Cu2O＋2H＋＋2e－===2Cu＋H2OC．放电时，Cu极的水溶液电解质的pH减小D．通入空气时，整个反应过程中，铜相当于催化剂【答案】　D【解析】　锂是活泼金属，易与水反应，故A错误；该电池通过一种复杂的铜腐蚀而产生电能，由方程式可知铜电极上并非是氧气直接放电，正极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，故B错误；Cu极的水溶液电解质的pH增大，故C错误；铜先与氧气反应生成Cu2O，放电时Cu2O重新生成Cu，则整个反应过程中，铜相当于催化剂，故D正确。4．国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li＋电池体系，该体系正极采用含有I－、Li＋的水溶液，负极采用固体有机聚合物，电解质溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开(原理示意图如下)。已知：I－＋I2===I，则下列有关判断正确的是(　　)A．图甲是原电池工作原理图，图乙是电池充电原理图B．放电时，正极液态电解质溶液的颜色变浅C．充电时，Li＋从右向左通过聚合物离子交换膜D．放电时，负极的电极反应式为：【答案】　B【解析】　A项，甲图是电子传向固体有机聚合物，电子传向负极材料，则图甲是电池充电原理图，图乙是原电池工作原理图，错误；B项，放电时，正极液态电解质溶液的I2也会得电子生成I－，故电解质溶液的颜色变浅，正确；C项，充电时，Li＋向阴极移动，Li＋从左向右通过聚合物离子交换膜，错误；D项，放电时，负极是失电子的，故负极的电极反应式为：5．(2019·洛阳质检)如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是(　　)A．放电时，负极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋B．充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋C．放电时，Na＋经过离子交换膜由b池移向a池D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H2时，b池生成17.40 g Na2S4【答案】C【解析】放电时，负极上Na2S2被氧化生成Na2S4，电极反应式为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，A错误；充电时，阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3，电极反应式为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；题目未指明2.24 L H2是否处于标准状况下，无法计算b池中生成Na2S4的质量，D错误。6．(2019·茂名市高三第一次综合测试)煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应，将煤中黄铁矿(FeS2)或有机硫化物氧化成可溶于水的含硫化合物而达到净煤目的，下图是一种脱硫机理，则下列说法正确的是(　　)1—电极a　2—黄铁矿　3—MnSO4、H2SO4混合溶液　4—未反应的黄铁矿　5—电解产品A．Mn3＋充当了电解脱硫过程的催化剂B．电极a应与电源负极相连C．脱硫过程中存在的离子反应为：8H2O＋FeS2＋15Mn3＋===Fe3＋＋16H＋＋2SO＋15Mn2＋D．阴极发生的反应：2H2O＋2e－===4H＋＋O2↑【答案】　C【解析】电解初期，电极a发生Mn2＋－e－===Mn3＋，电解后期Mn3＋又被还原，Mn3＋充当了电解脱硫过程的中间产物，故A错误；电极a发生Mn2＋－e－===Mn3＋，是电解池的阳极，应与电源的正极相连，故B错误；脱硫过程中Mn3＋将FeS2氧化成Fe3＋和SO，存在的离子反应为：8H2O＋FeS2＋15Mn3＋===Fe3＋＋16H＋＋2SO＋15Mn2＋，故C正确；阴极发生的反应：4H＋＋4e－＋O2===2H2O，故D错误。7．(2019·肇庆市高中毕业班第二次统一检测)如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能，下列说法中一定正确的是(　　)A．质子透过阳离子交换膜由右向左移动B．电子流动方向为N→Y→X→MC．M电极反应式：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2＋24nH＋D．当M电极微生物将废水中16.2 g淀粉转化掉时，N电极产生134.4 L N2(标况下)【答案】C【解析】M为负极、N为正极，质子透过阳离子交换膜由负极区移动到正极区，即由左向右移动，故A错误；电子从负极(M极)流出，经外电路到X，经Y流入正极(N极)，故B错误；有机物淀粉在负极(M极)失电子发生氧化反应，结合图示，电极反应式为：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2＋24nH＋，故C正确；16.2 g淀粉(即0.1 mol C6H10O5)反应，转移2.4 mol电子，因为正极(N极)反应为：2NO＋4H＋＋4e－===N2＋2H2O，则N电极产生0.6 mol氮气，在标准状况下的体积为13.44 L，故D错误。8．(2019·潍坊市高考一模)石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而研发的新型可充放电电池，其反应式为LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2，其工作原理如下图所示。下列关于该电池的说法正确的是(　　)A．充电时，Li＋嵌入LiCoO2中B．放电时，LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋C．放电时负极反应为：Li－e－===Li＋D．充电时，若转移1 mol e－，石墨烯电极增重7 g【答案】　D【解析】　根据电池反应式知，负极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋，正极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，B、C错误，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，石墨烯为阴极，C6发生还原反应生成LixC6，则Li＋向石墨烯移动，故A项错误；充电时，石墨烯电极的电极反应式为：C6＋xLi＋＋xe－ ===LixC6，根据关系式xe－～C6～LixC6电极增重的实际质量为锂元素的质量，所以若转移1 mol e－，电极增重为 1 mol×7 g·mol－1 ＝ 7 g，故D项正确。9．(2019·吉林省名校高三下学期第一次联合模拟)铝—石墨双离子电池是一种全新的低成本、高效能电池，反应原理为AlLi＋Cx(PF6)Al＋xC＋Li＋＋PF，电池结构如图所示。下列说法正确的是(　　)A．放电时，外电路中电子向铝锂电极移动B．充电时，应将石墨电极与电源负极相连C．放电时，正极反应式为Cx(PF6) ＋e－===xC＋PFD．充电时，若电路中转移1 mol电子，则阴极质量增加9 g【答案】　C【解析】　根据反应总方程式可知，该装置放电过程中，锂元素化合价升高发生氧化反应，所以铝锂电极作负极，石墨电极作正极，则外电路电子向石墨电极移动，故A项错误；充电过程为放电过程的逆过程，石墨电极作为阳极与电源的正极相连，故B项错误；放电时正极发生还原反应，其电极反应式可表示为：Cx(PF6) ＋e－===xC＋PF，故C项正确；充电时，阴极锂离子发生还原反应，电极反应为：Al＋Li＋＋e－===AlLi，所以转移1 mol e－，阴极电极从Al变为AlLi将增重1 mol×7 g·mol－1＝ 7 g，故D项错误。10．(2019·菏泽市高三下学期第一次模拟)用石墨烯锂硫电池电解制备Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)，电解池两极材料分别为Fe和石墨，工作一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是(　　)A．X是铁电极，发生氧化反应B．电子流动的方向：B→Y，X→AC．正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4D．锂电极减重0.14 g时，电解池中溶液减重0.18 g【答案】　D【解析】　电解法制备Fe(OH)2，则铁作阳极，根据题给总反应可知，金属锂发生氧化反应，作原电池的负极，所以Y为阴极，故X是铁电极，故A项正确；电子从原电池的负极流至电解池的阴极，然后从电解池的阳极流回到原电池的正极，即电子从B电极流向Y电极，从X电极流回A电极，故B项正确；由图示可知，电极A发生了还原反应，即正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，故C项正确；锂电极减重0.14 g，则电路中转移0.02 mol电子，电解池中发生的总反应为Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑，所以转移0.02 mol电子时，电解池中溶液减少0.02 mol H2O，即减轻0.36 g，故D项错误。11．(2019·青岛二中高三下学期期初考试)图1为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图。图2为“双极室成对电解法”生产乙醛酸原理示意图，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法不正确的是(　　)A．若利用镁燃料电池为电源，则E极连M极B．镁燃料电池负极容易与水发生自腐蚀产生氢气C．F极上的电极反应式为ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－D．图2装置中若有2 mol H＋通过质子交换膜完全反应，则共生成2 mol乙醛酸【答案】　A【解析】　图1镁燃料电池中失电子的为负极，则E为负极，F为正极。图2装置为电解池，根据H＋的流向可以判断N极为阴极，因此若利用镁燃料电池为电源，则E极连N极，A错误；Mg的活泼性较强，能与水反应生成氢气，其反应为：Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，B正确；F为正极，ClO－得电子，所以F极上的电极反应式为ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－，C正确；图2装置中2 mol H＋通过质子交换膜，则电池中转移2 mol电子，根据电极方程式HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，可知生成1 mol乙醛酸，由于两极均有乙醛酸生成，所以生成的乙醛酸为2 mol，D正确。12．Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列有关说法不正确的是(　　)A．右侧电极反应方程式：Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2OB．左侧为阳离子交换膜，当Cu电极生成1 mol气体时，有2 mol Na＋通过阳离子交换膜C．可以将左侧流出的氢氧化钠补充到该装置中部，以保证装置连续工作D．Na2FeO4具有强氧化性且产物为Fe3＋，因此可以利用Na2FeO4除去水中的细菌、固体颗粒以及Ca2＋等【答案】　D【解析】　根据图示，Cu电极为阴极，Fe电极为阳极。A项，右侧电极为Fe电极，Fe失去电子发生氧化反应生成FeO，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，正确；B项，左侧为阴极室，H＋的放电能力大于Na＋，Cu电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当Cu电极上生成1 mol气体时同时产生2 mol OH－，此时有2 mol Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷，正确；C项，根据B项分析，阴极室生成NaOH，左侧流出的NaOH溶液的浓度大于左侧加入的NaOH溶液的浓度，即b%＞a%，根据图示可将左侧流出的NaOH补充到该装置中部，以保证装置连续工作，正确；D项，Na2FeO4具有强氧化性，可利用Na2FeO4除去水中的细菌，Na2FeO4的还原产物为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体可吸附固体颗粒，用Na2FeO4不能除去水中的Ca2＋，错误。