2020届高考化学二轮复习　电化学原理及应用 作业 练习

题型九　电化学原理及应用

(建议用时：25分钟)

一、单项选择题

1．(2019·江苏七市高三三调)某新型锂­空气二次电池放电情况如图所示，关于该电池的叙述正确的是(　　)

A．电解液应选择可传递Li＋的水溶液

B．充电时，应将锂电极与电源正极相连

C．放电时，空气电极上发生的电极反应为2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2

D．充电时，若电路中转移0.5 mol电子，空气电极的质量将减少3.5 g

2．某新型水系钠离子电池工作原理如图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，充电时Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是(　　)

A．充电时，太阳能转化为化学能，化学能又转化为电能

B．放电时，a极为负极

C．充电时，阳极的电极反应式为I－2e－===3I－

D．M可以使用阴离子交换膜

3．近年来，尿素电氧化法处理富含尿素的工业废水和生活污水得到了广泛关注，该法具有操作简易、处理量大、运行周期长等优点，且该过程在碱性条件下产生无毒的CO2、N2。电池工作时，下列说法错误的是(　　)

A．负极发生的反应为CO(NH2)2＋6OH－－6e－===N2↑＋CO2↑＋5H2O

B．正极附近溶液的pH增大

C．隔膜只允许阳离子通过

D．处理掉废水中尿素1.0 g时消耗O2 0.56 L(标准状况)

4．最近，科学家研发出了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．右边吸附层中发生了氧化反应

B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O

C．该电池总反应是H＋＋OH－===H2O

D．电解质溶液中Na＋向右移动、ClO向左移动

5．(2019·淮安高三模拟)LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨和锂，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池的说法正确的是(　　)

A．放电时电池正极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4

B．放电时电池内部Li＋向负极移动

C．充电过程中，电池正极材料的质量增加

D．可加入硫酸以提高电解质的导电性

6．我国科学家研制出的新型铝锂­石墨烯电池具有耐热、抗冻等优良特性，有广泛的应用前景。电池反应原理为AlLi＋C6(PF6)Al＋C6＋Li＋＋PF。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．放电时正极反应为C6(PF6)＋e－===C6＋PF

C．充电时，应将石墨烯电极与电源负极相连

D．充电时，若电路中转移1 mol电子，则阴极质量增加9 g

7．近日，中国科学院深圳先进技术研究院研发出一种高性能的钙离子电池：以溶有六氟磷酸钙Ca(PF6)2的碳酸酯类溶剂为电解液，放电时合金Ca7Sn6发生去合金化反应，阴离子(PF)从石墨烯中脱嵌，进入电解质溶液。放电时其工作原理如图，下列说法错误的是(已知：比能量为单位质量的电极放出电能的大小)(　　)

A．电池放电时，化学能转化为电能和热能

B．放电时，a电极的电极反应式为Ca7Sn6－14e－===7Ca2＋＋6Sn

C．充电时，b电极接电源的正极

D．与锂离子电池相比较钙离子电池具有材料储量丰富、比能量高的优点

8．一种利用生物电化学方法脱除水体中NH的原理如图所示。

下列说法正确的是(　　)

A．M为电源的负极，N为电源的正极

B．装置工作时，电极a周围溶液的pH降低

C．装置内工作温度越高，NH的脱除率一定越大

D．电极b上发生的反应之一为2NO＋8H＋＋8e－===N2↑＋4H2O

二、不定项选择题

9．锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池，某种锂离子电池的结构示意图如下，它在放电时有关离子转化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．Li＋透过膜除允许Li＋通过外，还允许H2O分子通过

B．充电时，电池内部发生的总反应为Li＋＋Fe2＋Li＋Fe3＋

C．充电时，钛电极与外电源的负极相连

D．放电时，进入贮罐的液体发生的离子反应方程式为S2O＋Fe2＋===Fe3＋＋2SO

10．手持技术的氧电化学传感器可用于测定O2含量，如图为某种氧电化学传感器的原理示意图。已知在测定O2含量过程中，电解质溶液的质量保持不变。一定时间内，若通过传感器的待测气体为a L(标准状况)，某电极增重了b g。下列说法正确的是(　　)

A．Pt上发生氧化反应

B．Pb上发生的电极反应式为Pb＋2OH－－2e－===Pb(OH)2

C．反应过程中转移OH－的物质的量为0.125b mol

D．待测气体中氧气的体积分数为

11．碳酸二甲酯(DMC)结构简式为(CH3O)2CO，化学性质非常活泼，极易水解。用电解法制备碳酸二甲酯的模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．图中左侧电极为阳极，右侧电极为阴极

B．阳极反应：CO－2e－＋2CH3OH===(CH3O)2CO＋2H＋

C．质子通过质子交换膜从阴极区移向阳极区

D．离子液体必须是水溶液，目的是传递电荷

12．(2019·江苏七市高三调研)某微生物电解池(MEC)制氢工作原理如图所示。用该电解池电解0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液，下列说法正确的是(　　)

A．Y为电源的正极

B．该电解装置中，阳极的电极反应式为CH3COOH＋2H2O－8e－===2CO2↑＋8H＋

C．当2 mol H＋通过质子交换膜时，产生22.4 L H2

D．电解一段时间后，溶液中的值变小

参考答案与解析

1．解析：选C。A项，根据金属活动顺序可知，金属Li能和水发生反应，故电解液不能选择水溶液，错误；B项，根据题给图示可知，Li电极为电池负极，充电时作为电解池的阴极，与电源负极相连，错误；C项，根据工作原理图可知，空气电极为电池的正极，发生得电子的还原反应，生成Li2O2，电极反应为2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2，正确；D项，充电时空气电极作为电解池的阳极，电极反应为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑，根据得失电子守恒，每转移0.5 mol e－，则有0.25 mol Li2O2参与反应，故电极质量减少11.5 g，错误。

2．解析：选B。充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能贮存起来，A错误；放电时，a极为负极，Na2S失电子被氧化为Na2S4，B正确；充电时，阳极失电子被氧化，电极反应式为3I－－2e－===I，C错误；M是阳离子交换膜，防止阴离子相互反应，D错误。

3．解析：选C。由题图可知，通尿素的一极为负极，发生氧化反应，电极反应为CO(NH2)2＋6OH－－6e－===N2↑＋CO2↑＋5H2O；通氧气的一极为正极，发生还原反应，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，以此解答该题。A.负极发生的反应为CO(NH2)2＋6OH－－6e－===N2↑＋CO2↑＋5H2O，A正确；B.正极附近发生电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，产生OH－，使溶液的pH增大，B正确；C.为维持溶液的电中性，正极附近产生的OH－通过隔膜进入负极被消耗，隔膜允许阴离子通过，C错误；D.根据电极反应可知负极每消耗尿素1.0 g时转移的电子为0.1 mol，根据正极反应可得消耗的O2为0.1 mol××22.4 L/mol＝0.56 L，D正确。

4．解析：选A。由电子的流动方向可知左边吸附层为负极，发生氧化反应，右边吸附层为正极，发生还原反应，A错误；负极的电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，B正确；正极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，根据正、负极的反应可知总反应为OH－＋H＋===H2O，C正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D正确。

5．解析：选A。当其为原电池时，负极材料为石墨和锂，锂失去电子，正极得到电子，电极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，故A正确；放电时阳离子向正极移动，故B错误；充电过程为电解池，阳极反应为LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋，电池的正极材料质量减少，故C错误；因为锂可以和硫酸反应，则电解质中不能加入硫酸，故D错误。

6．解析：选B。放电时，铝锂电极为负极，石墨电极为正极，放电时外电路中电子向石墨电极移动，A项错误；充电时，应将石墨烯电极与电源正极相连，C项错误；充电时，阴极反应为Al＋Li＋＋e－===AlLi，若电路中转移1 mol电子，则阴极质量增加7 g，D项错误。

7．解析：选D。电池放电时为原电池，化学能转化为电能和热能，A正确；根据图示可知，Ca2＋向b电极移动，因此a电极为负极，发生氧化反应：Ca7Sn6－14e－===7Ca2＋＋6Sn，B正确；充电时为电解池，b电极为原电池的正极，应该接电源的正极，C正确；由于提供1 mol e－时，钙的质量大于锂的质量，所以单位质量的电极放出电能，钙离子电池比能量比锂离子电池要低，D错误。

8．解析：选B。电极a上NH失电子，反应生成NO或NO，电极a为阳极，所以M为电源的正极，N为电源的负极，故A错误；电极a上发生的反应为NH＋2H2O－6e－===NO＋8H＋或NH＋3H2O－8e－===NO＋10H＋，电极a周围溶液的pH降低，故B正确；细菌需要在正常温度范围内才能有效工作，温度太高会使细菌死亡，故C错误；电极b上发生的反应之一应该是2NO＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O，故D错误。

9．解析：选B。该电池的负极是金属锂，Li＋透过膜只允许Li＋通过，不允许H2O分子通过，故A错误；电池反应为Li＋Fe3＋===Li＋＋Fe2＋，则充电时发生的反应为Li＋＋Fe2＋Li＋Fe3＋，故B正确；钛电极是电池的正极，充电时，应该与外电源的正极相连，故C错误；放电时，正极上发生得电子的还原反应，即Fe3＋＋e－===Fe2＋，Fe2＋与S2O发生氧化还原反应：S2O＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2SO，故D错误。

10．解析：选CD。由题图可知，O2在Pt电极上发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，所以Pt电极为正极，Pb电极则为负极，发生氧化反应，电极反应式为Pb＋2OH－－2e－===PbO＋H2O，电池总反应为2Pb＋O2===2PbO。根据以上分析，Pt上发生还原反应，A错误；Pb上发生的电极反应式为Pb＋2OH－－2e－===PbO＋H2O，B错误；反应过程中，负极增加的质量为O的质量，正极消耗氧气 mol，根据O2＋2H2O＋4e－===4OH－，转移OH－的物质的量为 mol×4＝0.125b mol，C正确；电极增加的质量为O的质量，待测气体为a L，含有的氧气体积为 mol×22.4 L/mol＝0.7b L，则待测气体中氧气的体积分数为，D正确。

11．解析：选AB。左侧放电物质CO是还原剂，发生氧化反应为阳极，右侧O2放电为阴极，A正确；质子(H＋)在阳极区生成，通过质子交换膜从阳极区移向阴极区，C错误；依据题干信息“碳酸二甲酯(DMC)极易水解”可知，离子液体必须是非水体系，D错误。

12．解析：选B。A项，由题图可知，右边电极上H＋得电子生成H2，该电极为阴极，所以Y为电源的负极，错误；B项，由题图可知左边电极上CH3COOH失电子生成CO2，正确；C项，未标明标准状况，无法计算H2的体积，错误；D项，电解反应总方程式为CH3COOH＋2H2O2CO2↑＋4H2↑，溶液中＝＝，Ka不变，电解一段时间后c(H＋)减小，故的值变大，错误。