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2022届高考化学二轮复习专题06电化学原理应用（2）
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这是一份2022届高考化学二轮复习专题06电化学原理应用（2），共25页。试卷主要包含了单选题，共13小题，非选择题，共6小题等内容，欢迎下载使用。
2022届高考化学二轮复习专题06电化学原理应用（2）
练习
一、单选题，共13小题
1．（2022·安徽省舒城中学高二阶段练习）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是
A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过电子时，薄膜电解质损失
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为
D．电池总反应可表示为
2．（2021·山西·晋城市第一中学校高二阶段练习）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是
A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的
C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理
3．（2022·全国·高三专题练习）将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是
A．阴极的电极反应式为
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
4．（2022·全国·高三专题练习）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用情性电极，用下图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。下列说法错误的是
A．负极反应为
B．b极为正极，发生氧化反应
C．当电路中转移电子时，模拟海水理论上除盐
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1
5．（2022·山东·烟台二中高一阶段练习）一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是
A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C．电池总反应为
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
6．（2021·福建省福州华侨中学高二期中）科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为
D．充电时，正极溶液中OH−浓度升高
7．（2022·全国·高三专题练习）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
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
8．（2022·全国·高三专题练习）利用电化学装置可以实现甲烷、二氧化碳两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：
下列说法不正确的是
A．阴极上的反应式为
B．若生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1，则消耗的CH4和CO2的体积比为6：5
C．该装置中电子转移方向：电源负极→电极A→电极B→电源正极
D．甲烷在电极B上存在碳氢键的断裂和碳碳键的形成
9．（2021·黑龙江·哈尔滨市第一中学校高三期末）一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．电流方向是从吸附层M通过导线到吸附层N
B．放电时，吸附层M发生的电极反应：
C．从右边穿过离子交换膜向左边移动
D．“全氢电池”放电时的总反应式为：
10．（2022·全国·高三专题练习）微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置.某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的催化还原，其工作原理如图所示.下列说法不正确的是
A．电池工作时外电路电流由b极流向a极
B．b极反应式为
C．每生成，右池减少
D．每处理，可生成(标准状况下)
11．（2022·全国·高三专题练习）钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等特点，有望成为锂离子电池之后的新型首选电池，如图是一种钠离子电池工作示意图：
下列说法中不正确的是
A．放电时，Na+通过交换膜向N极移动
B．充电时，光照可促进电子的转移
C．充电时，TiO2光电极上发生的电极反应为3I--2e-=I；
D．放电时，若负极室有2 mol阴离子发生反应，则电路中转移2 mol电子
12．（2022·全国·高三专题练习）微生物燃料电池可用于有机废弃物的处理，某微生物燃料电池工作原理如图所示[废弃物用表示]。下列说法错误的是
A．X是，膜为质子膜
B．负极上的电极反应式：
C．当电路中转移0.4 mol电子时，b极上消耗2.24 L
D．a极的电势低于b极
13．（2022·全国·高三专题练习）设计如图所示装置分离含BaSO4和Na2SO4的浆液，并联合制备硫酸和烧碱。下列说法错误的是
A．电极M上的电势低于电极N上的电势
B．膜b适合选择阴离子交换膜
C．工作时阳极区溶液的pH逐渐减小
D．若导线中流过4mole-，理论上有4mol通过膜b
二、非选择题，共6小题
14．（2021·全国·高三专题练习）银及其化合物在制造钱币、电子工业、医药等方面具有广泛用途。
Ⅰ．银的冶炼及性质
(1)热分解法是金属冶炼方法之一。以Ag2O为原料冶炼银的化学方程式为__。
(2)电解精炼银的工作原理如图所示，___（填“a”或“b”）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为___。
Ⅱ．银的化合物的性质
(3)在AgCl沉淀中加入KBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，写出反应的离子方程式__。
(4)在光照条件下，AgNO3可分解为Ag、O2和某种氮的氧化物。称取34g AgNO3固体，充分光照使其完全分解，测得反应后生成O2的体积（折合成标准状况）为2.24L，反应过程中转移电子的物质的量为__。
(5)纳米硫化(Ag2S)应用广泛。Ag2S溶于浓HNO3后，产生淡黄色固体及无色气体，该气体遇空气迅速变为红棕色。写出反应的化学方程式__。
15．（2020·全国·模拟预测）硼氢化钠(NaBH4)是合成中常用的还原剂。采用NaBO2为主要原料制备NaBH4(B元素化合价为+3)的反应为NaBO2+SiO2+Na+H2NaBH4+Na2SiO3(未配平)。请回答下列问题：
(1)在该反应加料之前，需要将反应容器加热至100 ℃以上并通入氩气，通入氩气的目的是_______。
(2)上述反应中H2与Na的物质的量之比为_______。
(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃，能产生硅酸(H2SiO3)，硬化粘结，且有碱性，其原因是_______(用离子方程式表示)。铸造工艺中可用氯化铵作为水玻璃的硬化剂。请用平衡原理加以解释：_______。
(4)在强碱性条件下，常用NaBH4处理含Au3+的废液生成单质Au，已知，反应后硼元素以形式存在，反应前后硼元素化合价不变，且无气体生成，则发生反应的离子方程式为_______。
(5)最新研究发现以NaBH4和H2O2为原料，NaOH溶液作电解质溶液，可以设计成全液流电池，则每消耗1 L 6 mol·L−1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数为_______(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
16．（2021·山东·高三专题练习）锂电池有广阔的应用前景。用“循环电沉积”法处理某种锂电池，可使其中的Li电极表面生成只允许通过的和C保护层，工作原理如图1，具体操作如下。
i.将表面洁净的Li电极和电极浸在溶有的有机电解质溶液中。
ii.0-5min，a端连接电源正极，b端连接电源负极，电解，电极上生成和C。
iii.5-10min，a端连接电源负极，b端连接电源正极，电解，电极上消耗和C，Li电极上生成和C．步骤ii和步骤iii为1个电沉积循环。
iv.重复步骤ⅱ和步骤ⅲ的操作，继续完成9个电沉积循环。
(1)步骤ii内电路中的由___________向___________迁移(填“Li电极”或“电极”)。
(2)已知下列反应的热化学方程式。
步骤ii电解总反应的热化学方程式为___________。
(3)步骤iii中，Li电极的电极反应式为___________。
(4)和C只有在的催化作用下才能发生步骤ⅲ的电极反应，反应历程中的能量变化如下图。下列说法正确的是___________(填字母序号)。
a.反应历程中存在碳氧键的断裂和形成
b.反应历程中涉及电子转移的变化均释放能量
c.催化剂通过降低电极反应的活化能使反应速率加快
(5)受上述“循环电沉积”法的启示，科学家研发了适用于火星大气(主要成分是)的“”可充电电池，工作原理如图2.“”电池充电时，Li电极表面生成Li而不会形成和C沉积，原因是___________。
17．（2021·北京东城·一模）开发利用核能可以减少对化石能源的依赖。UO2是一种常用的核燃料，其铀元素中需达到5%。该核燃料的一种制备流程如下：
(1)天然铀主要含99.3%和0.7%，和互为_______。
(2)I中，将含有硫酸的UO2SO4溶液通入电解槽，如下图所示。
①A电极是_______(填“阴极”或“阳极”)，其电极反应式是_______。
②U4+有较强的还原性。用质子交换膜隔开两极区溶液可以_______，从而提高U4+的产率。
(3)III中使用的F2可通过电解熔融KF、HF混合物制备，不能直接电解液态HF的理由是HF属于___化合物，液态HF几乎不电离。
(4)IV中利用了相对分子质量对气体物理性质的影响。铀的氟化物的熔沸点如下：
UF4
UF6
熔点/℃
1036
64(150kPa)
沸点/℃
1417
56.5升华
①离心富集时，采用UF6的优点：
a.F只有一种核素，且能与U形成稳定的氟化物；
b._______。
②和的相对分子质量之比约为_______(列出计算表达式)。
18．（2017·江西赣州·一模）燃煤烟气脱硫有很多方法
方法I：先用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再通入空气氧化成(NH4)2SO4。
方法II：用Na2SO3溶液吸收SO2，再经电解转化为H2SO4。
据此回答以下问题：
（1）方法I中发生氧化还原反应的离子方程式__________。能提高方法I燃煤烟气SO2中去除率的措施有__________（填字母）。
A．增大氨水浓度 B．增大燃煤烟气的流速
C．事先去除燃煤烟气中的二氧化碳 D．增大压强
（2）采用方法II脱硫，燃煤烟气中的二氧化碳能否与生成的NaHSO3溶液反应_______(说明理由)。已知H2SO3为的电离平衡常数为K1=1.54×10-2，K2=1.02×10-7。则NaHSO3溶液中含S元素粒子浓度由大到小的顺序为_______。通过右图所示电解装置可将生成的NaHSO3转化为硫酸，电极材料皆为石墨。则A为电解池的______(填“阴极”或“阳极”)。C为______（填物质名称）。若将阴离子交换膜换成阳子交换膜，写出阳极区域发生的电极反应______。
19．（2021·全国·模拟预测）海水的综合利用包括很多方面，下图是一种海水综合利用联合工业体系的简易示例图。
回答下列问题：
(1)实验室中由粗盐制取精盐的过程中，溶解、过滤、蒸发三个阶段都要用到的一种玻璃仪器是_____。
(2)电解饱和食盐水的离子方程式为________。
(3)在溴工业中富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2的水溶液将其还原吸收，发生反应的化学方程式为_________。
(4)镁工业为使苦卤中的Mg2+完全转化为Mg(OH)2(离子浓度小于10-5 mol·L-1时，沉淀就达完全)，溶液的pH至少要控制在__________[常温下，Mg(OH)2的Ksp≈1×10-11]；Mg(OH)2沉淀完全后，过滤，沉淀用盐酸酸化，从MgCl2溶液制得无水MgCl2，应如何操作_______。
(5)海水中也有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如下图所示：
①金属锂在电极___________(填“A”或“B”)上生成。
②阳极产生两种气体单质，电极反应式是___________。
参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
由题中信息可知，该电池充电时得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。
【详解】
A．由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；
B．放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol 通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失，B说法不正确；
C．放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为，C说法正确；
D．电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成，正极上得到电子和变为，故电池总反应可表示为，D说法正确。
综上所述，相关说法不正确的是B，本题选B。
2．D
【解析】
【分析】
海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH-，结合海水成分及电解产物分析解答。
【详解】
A．根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；
B．设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；
C．因为H2是易燃性气体，所以阴极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；
D．阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误。
故选D。
3．C
【解析】
【分析】
该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极，据此分析解答。
【详解】
A.阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；
B.阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；
C.金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；
D.海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；
故选：C。
4．B
【解析】
【分析】
由题中图示可知，该装置为原电池，有机废水中的CH3COO-在a极上发生失电子的氧化反应生成CO2，则a极为负极，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，b极为正极，酸性条件下，H+得电子生成H2，电极反应式为2H++2e-═H2↑，原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，即模拟海水NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜2移向b极、Cl-通过阴离子交换膜1移向a极，则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜；据此分析解答。
【详解】
A．由上述分析可知，a极为负极，CH3COO-在a极上发生失电子的氧化反应生成CO2，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，故A正确；
B．由上述分析可知，b极为正极，酸性条件下，H+得电子生成H2，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-═H2↑，故B错误；
C．由上述分析可知，电路中转移1 mol电子时，向a极和b极分别移动1 mol 和1 mol ，则模拟海水理论上可除盐58.5 g，故C正确；
D．由上述分析可知，电池工作时负极产生，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，正极产生，电极反应式为2H++2e-═H2↑，当电路上通过8mol电子时，负极上产生2molCO2，正极上产生4molH2，则正极和负极产生气体的物质的量之比为4:2=2:1，故D正确；
答案为B。
5．B
【解析】
【分析】
根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成和，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，据此分析。
【详解】
A．当负极通过0.04mol电子时，正极也通过0.04mol电子，根据正极的电极方程式，通过0.04mol电子消耗0.01mol氧气，在标况下为0.224L，A正确；
B．反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；
C．根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，C正确；
D．电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极，D正确；
故选B。
【点睛】
本题在解答时应注意正极的电极方程式的书写，电解质溶液为碱性，则空气中的氧气得电子生成氢氧根；在判断电池中电流流向时，电流流向与电子流向相反。
6．D
【解析】
【分析】
由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，发生还原反应生成Zn，以此分析解答。
【详解】
A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：，故A正确，不选；
B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确，不选；
C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上转化为Zn，电池总反应为：，故C正确，不选；
D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)•c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D错误，符合题意；
答案选D。
7．D
【解析】
【详解】
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。
8．C
【解析】
【分析】
利用电化学装置将CH4和CO2耦合转化生成乙烯、乙烷、水和一氧化碳，由原理图可知，A电极上CO2→CO、C元素化合价降低、发生还原反应，则A电极为阴极，B电极为阳极，阴极反应式为CO2+2e-=CO+O2-，阳极B上生成一定量的乙烯和乙烷混合气体，
【详解】
A．电极A为阴极，阴极上CO2得电子，则阴极上的反应式为CO2+2e-═CO+O2-，故A正确；
B．生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1时，由得失电子守恒和原子守恒写出反应的总方程式为6CH4+5CO2=2C2H4+C2H6+5CO+5H2O，所以消耗CH4和CO2的体积比为6：5，故B正确；
C．由分析可知，电极A为阴极，电极B为阳极，则电子转移方向：电源负极→电极A，电极B→电源正极，故C错误；
D．甲烷在阳极B上生成一定量的乙烷，由结构可知，甲烷的碳氢键的断裂，乙烷中形成碳碳键，，故D正确；
故选：C。
9．B
【解析】
【分析】
由工作原理图可知，左边吸附层M上氢气失电子与氢氧根结合生成水，发生了氧化反应为负极，电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，右边吸附层N为正极，发生了还原反应，电极反应是2e-+2H+═H2，结合原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极解答该题。
【详解】
A．由工作原理图可知，左边吸附层M为负极，右边吸附层N为正极，则电流方向为从吸附层N通过导线到吸附层M，故A错误；
B．左边吸附层M为负极极，发生了氧化反应，电极反应是H2-2e-+2OH-=2H2O，故B正确；
C．原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质溶液中Na+向右正极移动，故C错误；
D．负极电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，正极电极反应是2e-+2H+═H2，电池的总反应无氧气参加，故D错误；
故选：B。
10．C
【解析】
【分析】
a极为负极乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为：CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2+8H+，b极中铬由+6变成+3价，得电子发生还原反应为正极，电极反应式为+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，电子由负极流向正极，据此分析解题。
【详解】
A．a极为负极乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，b极中铬由+6变成+3价，得电子发生还原反应为正极，所以电池工作过程中电流由b极流向a极，A正确；
B．b极中铬由+6变成+3价，得电子发生还原反应，电极反应式为：+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，B正确；
C．根据反应可知每生成，电路中转移了3mol电子，即有3molH+从进入右池，同时Cr3+水解生成了3molH+，而反应过程中消耗7molH+，故右池减少，C错误；
D、根据得失电子守恒，每处理0.5mol ，转移3mol的电子，所以生成二氧化碳的物质的量为：=0.75mol，标况下的体积为：0.75mol×22.4L/mol=16.8L，D正确；
故答案为：C。
11．D
【解析】
【分析】
根据题意：TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，所以充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能，充电时Na2S4还原为Na2S，电极反应为：+6e-=4S2-，N电极电极反应为：3I--2e-═ ，放电和充电互为逆过程，所以M是负极，N是电池的正极，据此分析解题。
【详解】
A．由图中信息知，放电时，电极N为正极，电极M为负极，Na+由M负极电极区移向正极N电极区，A正确；
B．根据题意：TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，所以充电时，光可以促进I-在TiO2光电极上转移电子，B正确；
C．在充电时，阳极上发生失电子的氧化反应，根据图示知道电极反应为3I--2e-=I，C正确；
D．由分析可知，充电时Na2S4还原为Na2S，电极反应为：+6e-=4S2-，则放电时负极反应为： 4S2--6e-=，由此可知若负极室有2mol阴离子发生反应，则电路中转移3mol电子，D错误；
故答案为D。
12．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由a电极区，被氧化后产物之一为知，a极是负极，电解质溶液呈酸性，由负极向正极迁移，故X是，相应的膜为允许通过的质子膜，A项正确；
B．在负极失去电子转化为、，B项正确；
C．当电路中有0.4 mol电子通过时会消耗0.1 mol，在标准状况下体积为2.24 L，C项错误；
D．原电池中正极的电势高于负极的电势，D项正确。
故选：C。
13．D
【解析】
【分析】
由于设计装置的目的是为了分离硫酸钠和硫酸钡，N极区域为稀硫酸，所以可制备硫酸，M极区域为氢氧化钠溶液，所以可制备氢氧化钠，钠离子移向M极，所以可判断出M为阴极，其电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子增多，所以钠离子要迁移到M极，需采用阳离子交换膜；N为阳极，其电极反应式为：2H2O-2e-=O2↑+4H+，硫酸根离子需迁移到该极，所以采用阴离子交换膜，据此结合电解池原理分析解答。
【详解】
A．根据上述分析可知，M为阴极，N为阳极，则M极电极电势低于N极电极的，A正确；
B．根据上述分析可知，膜b适合选择阴离子交换膜，B正确；
C．工作时阳极区电极反应式为：2H2O-2e-=O2↑+4H+，所以溶液的pH逐渐减小，C正确；
D．若导线中流过4mole-，则消耗4mol氢氧根离子，剩下的4mol氢离子需要2mol通过膜b，使溶液呈现电中性，D错误；
故选D。
14． 2Ag2O4Ag+O2↑ a NO+e-+2H+＝NO2+H2O AgCl+Br-＝AgBr+Cl- 0.4mol 3Ag2S+8HNO3(浓)＝6AgNO3+3S↓+2NO↑+4H2O
【解析】
【分析】
【详解】
(1)Ag的金属活泼性比较弱，用热分解法冶炼金属Ag。以Ag2O为原料冶炼银的化学方程式为2Ag2O4Ag+O2↑；答案为：2Ag2O4Ag+O2↑；
(2)由图可知，电极a与电源正极相连，作阳极。电极b与电源负极相连，作阴极。根据电解原理，可知粗银作阳极，即a极为含有杂质的粗银。红棕色气体为NO2气体，b极有该气体生成，说明NO得到电子发生还原反应，电极反应式为：NO+e-+2H+＝NO2+H2O；答案为：a；NO+e-+2H+＝NO2+H2O；
(3)AgBr为淡黄色沉淀，说明反应中AgCl转化为AgBr，反应的离子方程式为：AgCl+Br-＝AgBr+Cl-；答案为：AgCl+Br-＝AgBr+Cl-；
(4)34gAgNO3的物质的量=，生成的O2的物质的量=，NO中O元素的化合价由-2价变为0价，每生成1molO2转移4mol电子，则生成0.1molO2转移0.4mol电子。答案为：0.4mol；
(5)由题可知，Ag2S溶于浓HNO3后，生成S单质和NO气体，根据电子转移以及原子守恒等规律，可知反应方程式为：3Ag2S+8HNO3(浓)＝6AgNO3+3S↓+2NO↑+4H2O；答案为：3Ag2S+8HNO3(浓)＝6AgNO3+3S↓+2NO↑+4H2O。
15． 排出反应器中的水蒸气和空气 1∶2 +2H2O⇌H2SiO3+2OH− 硅酸钠和氯化铵二者的水解相互促进生成更多硅酸，加速硬化 8Au3++3+24OH−=8Au+3+18H2O 12NA
【解析】
【分析】
【详解】
(1)NaBO2、二氧化硅、钠和氢气加热到100℃以上生成了硼氢化钠，同时生成硅酸钠。因为硼氢化钠能跟水发生反应且有很强的还原性，所以通入氩气，排出反应器中的水蒸气和空气。
(2)配平化学方程式：NaBO2+2SiO2+4Na+2H2NaBH4+2Na2SiO3，得到物质的定量关系，反应中H2与Na的物质的量之比为1∶2。
(3)硅酸钠水溶液产生硅酸(H2SiO3)，硬化粘结，且有碱性，是硅酸根离子水解生成硅酸，+2H2O⇌H2SiO3+2OH−，铸造工艺中可用氯化铵作为水玻璃的硬化剂是因为：硅酸钠和氯化铵二者双水解相互促进生成更多硅酸加速硬化。
(4)硼氢化钠中氢是−1价，体现出很强的还原剂，把Au3+还原成单质，氢本身化合价升高，由于无气体生成，所以氢变成+1价，再根据溶液是强碱性，写出离子方程式：8Au3++3+24OH−=8Au+3+18H2O。
(5)在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L−1 H2O2溶液，消耗双氧水的物质的量为6 mol，由题给信息可知正极反应式为H2O2+2e−=2OH−，理论上流过电路中的电子数×2NA/mol=12NA。
16． Li电极 电极 ac 电池中的膜只允许锂离子通过，二氧化碳被阻隔，充电时锂离子在锂电极放电得到Li
【解析】
【分析】
电解时，与电源负极相连的一极为阴极，与电源正极相连的一极为阳极，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；可根据元素化合价的变化书写电极方程式。
【详解】
(1)从图1可以看出，步骤ii中a端连电源正极，作阳极，阳离子向阴极移动，从Li电极向电极迁移，故填Li电极、电极；
(2)步骤ii的总反应为，根据盖斯定律，可得总反应的反应热为=-1250kJ/mol，即总反应的热化学方程式为，故填；
(3)步骤iii中Li电极作阴极，电极反应式为，故填；
(4)a.从图中可以看出碳酸根到二氧化碳存在碳氧键的断裂，从C到CO存在碳氧键的形成，故a正确；
b.图中涉及电极转移时，能量增加，吸收能量，故b错误；
c.催化剂可以降低活化能，加快反应速率，故c正确；
故填ac；
(5)电池中的膜只允许锂离子通过，二氧化碳被阻隔，充电时锂离子在锂电极放电得到Li，所以只生成Li，故填电池中的膜只允许锂离子通过，二氧化碳被阻隔，充电时锂离子在锂电极放电得到Li；
17． 同位素 阴极 UO+4H++2e-=U4++2H2O 防止U4+移动到阳极附近被氧化 共价 UF6易升华，56.5℃以上为气态 或
【解析】
【分析】
铀矿经多步处理得到UO2SO4，电解将+6价的U元素还原得到U(SO4)2，然后和HF反应得到UF4，再被F2氧化得到UF6，离心富集处理得到UO2。
【详解】
(1)和为同种元素的不同核素，互为同位素；
(2)①电解池中阳离子流向阴极，根据氢离子的流向可知A电极为阴极；UO得电子被还原为U4+，同时生成水，电极反应式为UO+4H++2e-=U4++2H2O；
②电解过程B电极即阳极水电离出的氢氧根放电生成氧气，而U4+有较强还原性，质子交换膜可以防止U4+移动到阳极附近被氧气氧化；
(3)HF只含共价键，为共价化合物，液态HF几乎不导电；
(4)①根据表格数据可知UF6易升华，56.5℃以上为气态，更容易离心富集；
②元素符号左上角数字表示质量数，的相对分子质量为235+19×6，的相对分子质量为238+19×6，二者的相对分子质量之比约为或。
18． 2HSO3— +O2=2SO42— +2H+ AD 不能，亚硫酸的酸性大于碳酸 c(HSO3— )>c(SO32— )>c(H2SO3 ) 阴极 较浓的硫酸溶液 4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+
【解析】
【详解】
试题分析：本题以燃煤烟气脱硫为载体，重点考查氧化还原反应方程式书写、化学平衡移动、强酸制取弱酸的原理、离子浓度的比较、电解原理等知识，考查考生对所学化学知识的综合应用能力和对试题的分析能力。
解析：（1）方法（1）反应原理为NH3+H2O+SO2=NH4HSO3，2NH4HSO3+O2=(NH4)2SO4+2H2O，前者不是氧化还原反应，后者属于氧化还原反应，后者离子方程式为：2HSO3- +O2=2SO42- +2H+。提高SO2的去除率，就是设法使NH3+H2O+SO2NH4HSO3的平衡体系正向移动，使更多的SO2发生反应。A、增大氨水浓度可以是使上述平衡正向移动，A正确。B、增加燃煤烟气流速时，虽然参加反应的SO2增加，但是通入的SO2总量增加量更多，参加反应的SO2所占比例减小，即SO2的去除率减小，B错误。C、事先除CO2后，烟气中SO2浓度增大，所以通入的烟气中SO2增加，参加反应的SO2增加，与B分析相似，通入的SO2总量增加量更多，参加反应的SO2所占比例减小，即SO2的去除率减小，C错误。D、加压时，平衡正向移动，D正确。正确答案：2HSO3- +O2=2SO42- +2H+ 、AD 。（2）根据强酸制备弱酸的原理，由于H2SO3酸性比H2CO3强，所以CO2（水溶液中反应生成H2CO3）不能与NaHSO3反应。 NaHSO3溶液中存在HSO3-+H2O H2SO3 +OH-，水解平衡常数 ，Kc(SO32- )>c(H2SO3 )。电解时，由HSO3-转变成SO42-的过程中S元素失去电子被氧化，该反应在阳极发生。反应原理为HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+，生成的H+使阳极区域酸性增强，部分HSO3-与H+反应生成SO2气体。阴极2H++2e-=H2↑，所以A是电解池的阴极，B是阳极。从阴极通入的NaHSO3的HSO3-通过阴离子交换膜进入阳极，放电生成SO42-，使得阳极区域通入的稀硫酸转变成较浓的硫酸后导出，所以C导出的是较浓的硫酸。如果将阴离子交换膜改成阳离子交换膜，则HSO3-离子不能进入阳极区域，则阳极区域OH-放电生成O2，即4OH--4e-=O2+2H2O。正确答案：不能，亚硫酸的酸性大于碳酸、 c(HSO3- )>c(SO32- )>c(H2SO3 ) 、阴极、较浓的硫酸溶液 、 4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+。
点睛：①电解原理分析中经常会遇到与电极放电基本规律有差别的情况，遇到这种题型，不要去追究具体原因，要从题目的要求联系关联知识、思考解题方案。如本题“电解装置可将生成的NaHSO3转化为硫酸”，是说明电解时HSO3-转变成SO42-，该过程中S元素失去电子被氧化，电解生成H2SO4。②阳离子交换膜只能允许阳离子通过，阴离子、分子不能通过。同样，阴离子交换膜只能允许阴离子通过，阳离子、分子不能通过。
19． 玻璃棒 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr 11 在氯化氢气体的氛围中加热蒸发 A 2Cl--2e-===Cl2↑、2H2O-4e-===O2↑+4H+
【解析】
【分析】
海水中含有很多化学物质，如镁离子和溴离子和氯化钠等，海水经过淡化后变成淡水，剩余的含有较多的氯化镁和溴化镁，称为苦卤，溴离子被氯气反应时生成溴单质，被空气和水蒸气吹出，然后用二氧化硫再吸收富集，最后再用氯气反应得到溴单质，镁离子和碱反应生成氢氧化镁，分离后加入盐酸得到氯化镁溶液，然后在氯化氢的氛围中加热蒸发得到氯化镁晶体，电解得到金属镁，剩余的氯化钠溶液可以作为氯碱工业的原料。据此回答。
【详解】
(1)溶解、过滤、蒸发三个阶段都要用到玻璃棒；
(2)电解饱和食盐水得到氯气和氢气和氢氧化钠，离子方程式为2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-；
(3) 二氧化硫和溴和水反应生成硫酸和氢溴酸，反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr；
(4)c(OH-)=，则c(H+)=，pH=11，因为氯化镁能水解，所以为了抑制其水解，在氯化氢气体的氛围中加热蒸发，得到无水氯化镁；
(5)①从海水中提取金属锂，锂元素发生还原反应，故在阴极上放电，即在电极A上放电，故答案为A；
②阳极上氯离子和水中的氢氧根放电，放电反应分别为2Cl--2e-===Cl2↑、2H2O-4e-===O2↑+4H+。
2022届高考化学二轮复习专题06电化学原理应用（2）
练习
一、单选题，共13小题
1．（2022·安徽省舒城中学高二阶段练习）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是
A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过电子时，薄膜电解质损失
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为
D．电池总反应可表示为
2．（2021·山西·晋城市第一中学校高二阶段练习）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是
A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的
C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理
3．（2022·全国·高三专题练习）将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是
A．阴极的电极反应式为
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
4．（2022·全国·高三专题练习）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用情性电极，用下图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。下列说法错误的是
A．负极反应为
B．b极为正极，发生氧化反应
C．当电路中转移电子时，模拟海水理论上除盐
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1
5．（2022·山东·烟台二中高一阶段练习）一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是
A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C．电池总反应为
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
6．（2021·福建省福州华侨中学高二期中）科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为
D．充电时，正极溶液中OH−浓度升高
7．（2022·全国·高三专题练习）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
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
8．（2022·全国·高三专题练习）利用电化学装置可以实现甲烷、二氧化碳两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：
下列说法不正确的是
A．阴极上的反应式为
B．若生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1，则消耗的CH4和CO2的体积比为6：5
C．该装置中电子转移方向：电源负极→电极A→电极B→电源正极
D．甲烷在电极B上存在碳氢键的断裂和碳碳键的形成
9．（2021·黑龙江·哈尔滨市第一中学校高三期末）一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．电流方向是从吸附层M通过导线到吸附层N
B．放电时，吸附层M发生的电极反应：
C．从右边穿过离子交换膜向左边移动
D．“全氢电池”放电时的总反应式为：
10．（2022·全国·高三专题练习）微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置.某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的催化还原，其工作原理如图所示.下列说法不正确的是
A．电池工作时外电路电流由b极流向a极
B．b极反应式为
C．每生成，右池减少
D．每处理，可生成(标准状况下)
11．（2022·全国·高三专题练习）钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等特点，有望成为锂离子电池之后的新型首选电池，如图是一种钠离子电池工作示意图：
下列说法中不正确的是
A．放电时，Na+通过交换膜向N极移动
B．充电时，光照可促进电子的转移
C．充电时，TiO2光电极上发生的电极反应为3I--2e-=I；
D．放电时，若负极室有2 mol阴离子发生反应，则电路中转移2 mol电子
12．（2022·全国·高三专题练习）微生物燃料电池可用于有机废弃物的处理，某微生物燃料电池工作原理如图所示[废弃物用表示]。下列说法错误的是
A．X是，膜为质子膜
B．负极上的电极反应式：
C．当电路中转移0.4 mol电子时，b极上消耗2.24 L
D．a极的电势低于b极
13．（2022·全国·高三专题练习）设计如图所示装置分离含BaSO4和Na2SO4的浆液，并联合制备硫酸和烧碱。下列说法错误的是
A．电极M上的电势低于电极N上的电势
B．膜b适合选择阴离子交换膜
C．工作时阳极区溶液的pH逐渐减小
D．若导线中流过4mole-，理论上有4mol通过膜b
二、非选择题，共6小题
14．（2021·全国·高三专题练习）银及其化合物在制造钱币、电子工业、医药等方面具有广泛用途。
Ⅰ．银的冶炼及性质
(1)热分解法是金属冶炼方法之一。以Ag2O为原料冶炼银的化学方程式为__。
(2)电解精炼银的工作原理如图所示，___（填“a”或“b”）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为___。
Ⅱ．银的化合物的性质
(3)在AgCl沉淀中加入KBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，写出反应的离子方程式__。
(4)在光照条件下，AgNO3可分解为Ag、O2和某种氮的氧化物。称取34g AgNO3固体，充分光照使其完全分解，测得反应后生成O2的体积（折合成标准状况）为2.24L，反应过程中转移电子的物质的量为__。
(5)纳米硫化(Ag2S)应用广泛。Ag2S溶于浓HNO3后，产生淡黄色固体及无色气体，该气体遇空气迅速变为红棕色。写出反应的化学方程式__。
15．（2020·全国·模拟预测）硼氢化钠(NaBH4)是合成中常用的还原剂。采用NaBO2为主要原料制备NaBH4(B元素化合价为+3)的反应为NaBO2+SiO2+Na+H2NaBH4+Na2SiO3(未配平)。请回答下列问题：
(1)在该反应加料之前，需要将反应容器加热至100 ℃以上并通入氩气，通入氩气的目的是_______。
(2)上述反应中H2与Na的物质的量之比为_______。
(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃，能产生硅酸(H2SiO3)，硬化粘结，且有碱性，其原因是_______(用离子方程式表示)。铸造工艺中可用氯化铵作为水玻璃的硬化剂。请用平衡原理加以解释：_______。
(4)在强碱性条件下，常用NaBH4处理含Au3+的废液生成单质Au，已知，反应后硼元素以形式存在，反应前后硼元素化合价不变，且无气体生成，则发生反应的离子方程式为_______。
(5)最新研究发现以NaBH4和H2O2为原料，NaOH溶液作电解质溶液，可以设计成全液流电池，则每消耗1 L 6 mol·L−1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数为_______(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
16．（2021·山东·高三专题练习）锂电池有广阔的应用前景。用“循环电沉积”法处理某种锂电池，可使其中的Li电极表面生成只允许通过的和C保护层，工作原理如图1，具体操作如下。
i.将表面洁净的Li电极和电极浸在溶有的有机电解质溶液中。
ii.0-5min，a端连接电源正极，b端连接电源负极，电解，电极上生成和C。
iii.5-10min，a端连接电源负极，b端连接电源正极，电解，电极上消耗和C，Li电极上生成和C．步骤ii和步骤iii为1个电沉积循环。
iv.重复步骤ⅱ和步骤ⅲ的操作，继续完成9个电沉积循环。
(1)步骤ii内电路中的由___________向___________迁移(填“Li电极”或“电极”)。
(2)已知下列反应的热化学方程式。
步骤ii电解总反应的热化学方程式为___________。
(3)步骤iii中，Li电极的电极反应式为___________。
(4)和C只有在的催化作用下才能发生步骤ⅲ的电极反应，反应历程中的能量变化如下图。下列说法正确的是___________(填字母序号)。
a.反应历程中存在碳氧键的断裂和形成
b.反应历程中涉及电子转移的变化均释放能量
c.催化剂通过降低电极反应的活化能使反应速率加快
(5)受上述“循环电沉积”法的启示，科学家研发了适用于火星大气(主要成分是)的“”可充电电池，工作原理如图2.“”电池充电时，Li电极表面生成Li而不会形成和C沉积，原因是___________。
17．（2021·北京东城·一模）开发利用核能可以减少对化石能源的依赖。UO2是一种常用的核燃料，其铀元素中需达到5%。该核燃料的一种制备流程如下：
(1)天然铀主要含99.3%和0.7%，和互为_______。
(2)I中，将含有硫酸的UO2SO4溶液通入电解槽，如下图所示。
①A电极是_______(填“阴极”或“阳极”)，其电极反应式是_______。
②U4+有较强的还原性。用质子交换膜隔开两极区溶液可以_______，从而提高U4+的产率。
(3)III中使用的F2可通过电解熔融KF、HF混合物制备，不能直接电解液态HF的理由是HF属于___化合物，液态HF几乎不电离。
(4)IV中利用了相对分子质量对气体物理性质的影响。铀的氟化物的熔沸点如下：
UF4
UF6
熔点/℃
1036
64(150kPa)
沸点/℃
1417
56.5升华
①离心富集时，采用UF6的优点：
a.F只有一种核素，且能与U形成稳定的氟化物；
b._______。
②和的相对分子质量之比约为_______(列出计算表达式)。
18．（2017·江西赣州·一模）燃煤烟气脱硫有很多方法
方法I：先用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再通入空气氧化成(NH4)2SO4。
方法II：用Na2SO3溶液吸收SO2，再经电解转化为H2SO4。
据此回答以下问题：
（1）方法I中发生氧化还原反应的离子方程式__________。能提高方法I燃煤烟气SO2中去除率的措施有__________（填字母）。
A．增大氨水浓度 B．增大燃煤烟气的流速
C．事先去除燃煤烟气中的二氧化碳 D．增大压强
（2）采用方法II脱硫，燃煤烟气中的二氧化碳能否与生成的NaHSO3溶液反应_______(说明理由)。已知H2SO3为的电离平衡常数为K1=1.54×10-2，K2=1.02×10-7。则NaHSO3溶液中含S元素粒子浓度由大到小的顺序为_______。通过右图所示电解装置可将生成的NaHSO3转化为硫酸，电极材料皆为石墨。则A为电解池的______(填“阴极”或“阳极”)。C为______（填物质名称）。若将阴离子交换膜换成阳子交换膜，写出阳极区域发生的电极反应______。
19．（2021·全国·模拟预测）海水的综合利用包括很多方面，下图是一种海水综合利用联合工业体系的简易示例图。
回答下列问题：
(1)实验室中由粗盐制取精盐的过程中，溶解、过滤、蒸发三个阶段都要用到的一种玻璃仪器是_____。
(2)电解饱和食盐水的离子方程式为________。
(3)在溴工业中富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2的水溶液将其还原吸收，发生反应的化学方程式为_________。
(4)镁工业为使苦卤中的Mg2+完全转化为Mg(OH)2(离子浓度小于10-5 mol·L-1时，沉淀就达完全)，溶液的pH至少要控制在__________[常温下，Mg(OH)2的Ksp≈1×10-11]；Mg(OH)2沉淀完全后，过滤，沉淀用盐酸酸化，从MgCl2溶液制得无水MgCl2，应如何操作_______。
(5)海水中也有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如下图所示：
①金属锂在电极___________(填“A”或“B”)上生成。
②阳极产生两种气体单质，电极反应式是___________。
参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
由题中信息可知，该电池充电时得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。
【详解】
A．由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；
B．放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol 通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失，B说法不正确；
C．放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为，C说法正确；
D．电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成，正极上得到电子和变为，故电池总反应可表示为，D说法正确。
综上所述，相关说法不正确的是B，本题选B。
2．D
【解析】
【分析】
海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH-，结合海水成分及电解产物分析解答。
【详解】
A．根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；
B．设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；
C．因为H2是易燃性气体，所以阴极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；
D．阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误。
故选D。
3．C
【解析】
【分析】
该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极，据此分析解答。
【详解】
A.阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；
B.阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；
C.金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；
D.海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；
故选：C。
4．B
【解析】
【分析】
由题中图示可知，该装置为原电池，有机废水中的CH3COO-在a极上发生失电子的氧化反应生成CO2，则a极为负极，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，b极为正极，酸性条件下，H+得电子生成H2，电极反应式为2H++2e-═H2↑，原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，即模拟海水NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜2移向b极、Cl-通过阴离子交换膜1移向a极，则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜；据此分析解答。
【详解】
A．由上述分析可知，a极为负极，CH3COO-在a极上发生失电子的氧化反应生成CO2，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，故A正确；
B．由上述分析可知，b极为正极，酸性条件下，H+得电子生成H2，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-═H2↑，故B错误；
C．由上述分析可知，电路中转移1 mol电子时，向a极和b极分别移动1 mol 和1 mol ，则模拟海水理论上可除盐58.5 g，故C正确；
D．由上述分析可知，电池工作时负极产生，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，正极产生，电极反应式为2H++2e-═H2↑，当电路上通过8mol电子时，负极上产生2molCO2，正极上产生4molH2，则正极和负极产生气体的物质的量之比为4:2=2:1，故D正确；
答案为B。
5．B
【解析】
【分析】
根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成和，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，据此分析。
【详解】
A．当负极通过0.04mol电子时，正极也通过0.04mol电子，根据正极的电极方程式，通过0.04mol电子消耗0.01mol氧气，在标况下为0.224L，A正确；
B．反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；
C．根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，C正确；
D．电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极，D正确；
故选B。
【点睛】
本题在解答时应注意正极的电极方程式的书写，电解质溶液为碱性，则空气中的氧气得电子生成氢氧根；在判断电池中电流流向时，电流流向与电子流向相反。
6．D
【解析】
【分析】
由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，发生还原反应生成Zn，以此分析解答。
【详解】
A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：，故A正确，不选；
B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确，不选；
C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上转化为Zn，电池总反应为：，故C正确，不选；
D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)•c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D错误，符合题意；
答案选D。
7．D
【解析】
【详解】
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。
8．C
【解析】
【分析】
利用电化学装置将CH4和CO2耦合转化生成乙烯、乙烷、水和一氧化碳，由原理图可知，A电极上CO2→CO、C元素化合价降低、发生还原反应，则A电极为阴极，B电极为阳极，阴极反应式为CO2+2e-=CO+O2-，阳极B上生成一定量的乙烯和乙烷混合气体，
【详解】
A．电极A为阴极，阴极上CO2得电子，则阴极上的反应式为CO2+2e-═CO+O2-，故A正确；
B．生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1时，由得失电子守恒和原子守恒写出反应的总方程式为6CH4+5CO2=2C2H4+C2H6+5CO+5H2O，所以消耗CH4和CO2的体积比为6：5，故B正确；
C．由分析可知，电极A为阴极，电极B为阳极，则电子转移方向：电源负极→电极A，电极B→电源正极，故C错误；
D．甲烷在阳极B上生成一定量的乙烷，由结构可知，甲烷的碳氢键的断裂，乙烷中形成碳碳键，，故D正确；
故选：C。
9．B
【解析】
【分析】
由工作原理图可知，左边吸附层M上氢气失电子与氢氧根结合生成水，发生了氧化反应为负极，电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，右边吸附层N为正极，发生了还原反应，电极反应是2e-+2H+═H2，结合原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极解答该题。
【详解】
A．由工作原理图可知，左边吸附层M为负极，右边吸附层N为正极，则电流方向为从吸附层N通过导线到吸附层M，故A错误；
B．左边吸附层M为负极极，发生了氧化反应，电极反应是H2-2e-+2OH-=2H2O，故B正确；
C．原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质溶液中Na+向右正极移动，故C错误；
D．负极电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，正极电极反应是2e-+2H+═H2，电池的总反应无氧气参加，故D错误；
故选：B。
10．C
【解析】
【分析】
a极为负极乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为：CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2+8H+，b极中铬由+6变成+3价，得电子发生还原反应为正极，电极反应式为+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，电子由负极流向正极，据此分析解题。
【详解】
A．a极为负极乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，b极中铬由+6变成+3价，得电子发生还原反应为正极，所以电池工作过程中电流由b极流向a极，A正确；
B．b极中铬由+6变成+3价，得电子发生还原反应，电极反应式为：+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，B正确；
C．根据反应可知每生成，电路中转移了3mol电子，即有3molH+从进入右池，同时Cr3+水解生成了3molH+，而反应过程中消耗7molH+，故右池减少，C错误；
D、根据得失电子守恒，每处理0.5mol ，转移3mol的电子，所以生成二氧化碳的物质的量为：=0.75mol，标况下的体积为：0.75mol×22.4L/mol=16.8L，D正确；
故答案为：C。
11．D
【解析】
【分析】
根据题意：TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，所以充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能，充电时Na2S4还原为Na2S，电极反应为：+6e-=4S2-，N电极电极反应为：3I--2e-═ ，放电和充电互为逆过程，所以M是负极，N是电池的正极，据此分析解题。
【详解】
A．由图中信息知，放电时，电极N为正极，电极M为负极，Na+由M负极电极区移向正极N电极区，A正确；
B．根据题意：TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，所以充电时，光可以促进I-在TiO2光电极上转移电子，B正确；
C．在充电时，阳极上发生失电子的氧化反应，根据图示知道电极反应为3I--2e-=I，C正确；
D．由分析可知，充电时Na2S4还原为Na2S，电极反应为：+6e-=4S2-，则放电时负极反应为： 4S2--6e-=，由此可知若负极室有2mol阴离子发生反应，则电路中转移3mol电子，D错误；
故答案为D。
12．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由a电极区，被氧化后产物之一为知，a极是负极，电解质溶液呈酸性，由负极向正极迁移，故X是，相应的膜为允许通过的质子膜，A项正确；
B．在负极失去电子转化为、，B项正确；
C．当电路中有0.4 mol电子通过时会消耗0.1 mol，在标准状况下体积为2.24 L，C项错误；
D．原电池中正极的电势高于负极的电势，D项正确。
故选：C。
13．D
【解析】
【分析】
由于设计装置的目的是为了分离硫酸钠和硫酸钡，N极区域为稀硫酸，所以可制备硫酸，M极区域为氢氧化钠溶液，所以可制备氢氧化钠，钠离子移向M极，所以可判断出M为阴极，其电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子增多，所以钠离子要迁移到M极，需采用阳离子交换膜；N为阳极，其电极反应式为：2H2O-2e-=O2↑+4H+，硫酸根离子需迁移到该极，所以采用阴离子交换膜，据此结合电解池原理分析解答。
【详解】
A．根据上述分析可知，M为阴极，N为阳极，则M极电极电势低于N极电极的，A正确；
B．根据上述分析可知，膜b适合选择阴离子交换膜，B正确；
C．工作时阳极区电极反应式为：2H2O-2e-=O2↑+4H+，所以溶液的pH逐渐减小，C正确；
D．若导线中流过4mole-，则消耗4mol氢氧根离子，剩下的4mol氢离子需要2mol通过膜b，使溶液呈现电中性，D错误；
故选D。
14． 2Ag2O4Ag+O2↑ a NO+e-+2H+＝NO2+H2O AgCl+Br-＝AgBr+Cl- 0.4mol 3Ag2S+8HNO3(浓)＝6AgNO3+3S↓+2NO↑+4H2O
【解析】
【分析】
【详解】
(1)Ag的金属活泼性比较弱，用热分解法冶炼金属Ag。以Ag2O为原料冶炼银的化学方程式为2Ag2O4Ag+O2↑；答案为：2Ag2O4Ag+O2↑；
(2)由图可知，电极a与电源正极相连，作阳极。电极b与电源负极相连，作阴极。根据电解原理，可知粗银作阳极，即a极为含有杂质的粗银。红棕色气体为NO2气体，b极有该气体生成，说明NO得到电子发生还原反应，电极反应式为：NO+e-+2H+＝NO2+H2O；答案为：a；NO+e-+2H+＝NO2+H2O；
(3)AgBr为淡黄色沉淀，说明反应中AgCl转化为AgBr，反应的离子方程式为：AgCl+Br-＝AgBr+Cl-；答案为：AgCl+Br-＝AgBr+Cl-；
(4)34gAgNO3的物质的量=，生成的O2的物质的量=，NO中O元素的化合价由-2价变为0价，每生成1molO2转移4mol电子，则生成0.1molO2转移0.4mol电子。答案为：0.4mol；
(5)由题可知，Ag2S溶于浓HNO3后，生成S单质和NO气体，根据电子转移以及原子守恒等规律，可知反应方程式为：3Ag2S+8HNO3(浓)＝6AgNO3+3S↓+2NO↑+4H2O；答案为：3Ag2S+8HNO3(浓)＝6AgNO3+3S↓+2NO↑+4H2O。
15． 排出反应器中的水蒸气和空气 1∶2 +2H2O⇌H2SiO3+2OH− 硅酸钠和氯化铵二者的水解相互促进生成更多硅酸，加速硬化 8Au3++3+24OH−=8Au+3+18H2O 12NA
【解析】
【分析】
【详解】
(1)NaBO2、二氧化硅、钠和氢气加热到100℃以上生成了硼氢化钠，同时生成硅酸钠。因为硼氢化钠能跟水发生反应且有很强的还原性，所以通入氩气，排出反应器中的水蒸气和空气。
(2)配平化学方程式：NaBO2+2SiO2+4Na+2H2NaBH4+2Na2SiO3，得到物质的定量关系，反应中H2与Na的物质的量之比为1∶2。
(3)硅酸钠水溶液产生硅酸(H2SiO3)，硬化粘结，且有碱性，是硅酸根离子水解生成硅酸，+2H2O⇌H2SiO3+2OH−，铸造工艺中可用氯化铵作为水玻璃的硬化剂是因为：硅酸钠和氯化铵二者双水解相互促进生成更多硅酸加速硬化。
(4)硼氢化钠中氢是−1价，体现出很强的还原剂，把Au3+还原成单质，氢本身化合价升高，由于无气体生成，所以氢变成+1价，再根据溶液是强碱性，写出离子方程式：8Au3++3+24OH−=8Au+3+18H2O。
(5)在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L−1 H2O2溶液，消耗双氧水的物质的量为6 mol，由题给信息可知正极反应式为H2O2+2e−=2OH−，理论上流过电路中的电子数×2NA/mol=12NA。
16． Li电极 电极 ac 电池中的膜只允许锂离子通过，二氧化碳被阻隔，充电时锂离子在锂电极放电得到Li
【解析】
【分析】
电解时，与电源负极相连的一极为阴极，与电源正极相连的一极为阳极，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；可根据元素化合价的变化书写电极方程式。
【详解】
(1)从图1可以看出，步骤ii中a端连电源正极，作阳极，阳离子向阴极移动，从Li电极向电极迁移，故填Li电极、电极；
(2)步骤ii的总反应为，根据盖斯定律，可得总反应的反应热为=-1250kJ/mol，即总反应的热化学方程式为，故填；
(3)步骤iii中Li电极作阴极，电极反应式为，故填；
(4)a.从图中可以看出碳酸根到二氧化碳存在碳氧键的断裂，从C到CO存在碳氧键的形成，故a正确；
b.图中涉及电极转移时，能量增加，吸收能量，故b错误；
c.催化剂可以降低活化能，加快反应速率，故c正确；
故填ac；
(5)电池中的膜只允许锂离子通过，二氧化碳被阻隔，充电时锂离子在锂电极放电得到Li，所以只生成Li，故填电池中的膜只允许锂离子通过，二氧化碳被阻隔，充电时锂离子在锂电极放电得到Li；
17． 同位素 阴极 UO+4H++2e-=U4++2H2O 防止U4+移动到阳极附近被氧化 共价 UF6易升华，56.5℃以上为气态 或
【解析】
【分析】
铀矿经多步处理得到UO2SO4，电解将+6价的U元素还原得到U(SO4)2，然后和HF反应得到UF4，再被F2氧化得到UF6，离心富集处理得到UO2。
【详解】
(1)和为同种元素的不同核素，互为同位素；
(2)①电解池中阳离子流向阴极，根据氢离子的流向可知A电极为阴极；UO得电子被还原为U4+，同时生成水，电极反应式为UO+4H++2e-=U4++2H2O；
②电解过程B电极即阳极水电离出的氢氧根放电生成氧气，而U4+有较强还原性，质子交换膜可以防止U4+移动到阳极附近被氧气氧化；
(3)HF只含共价键，为共价化合物，液态HF几乎不导电；
(4)①根据表格数据可知UF6易升华，56.5℃以上为气态，更容易离心富集；
②元素符号左上角数字表示质量数，的相对分子质量为235+19×6，的相对分子质量为238+19×6，二者的相对分子质量之比约为或。
18． 2HSO3— +O2=2SO42— +2H+ AD 不能，亚硫酸的酸性大于碳酸 c(HSO3— )>c(SO32— )>c(H2SO3 ) 阴极 较浓的硫酸溶液 4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+
【解析】
【详解】
试题分析：本题以燃煤烟气脱硫为载体，重点考查氧化还原反应方程式书写、化学平衡移动、强酸制取弱酸的原理、离子浓度的比较、电解原理等知识，考查考生对所学化学知识的综合应用能力和对试题的分析能力。
解析：（1）方法（1）反应原理为NH3+H2O+SO2=NH4HSO3，2NH4HSO3+O2=(NH4)2SO4+2H2O，前者不是氧化还原反应，后者属于氧化还原反应，后者离子方程式为：2HSO3- +O2=2SO42- +2H+。提高SO2的去除率，就是设法使NH3+H2O+SO2NH4HSO3的平衡体系正向移动，使更多的SO2发生反应。A、增大氨水浓度可以是使上述平衡正向移动，A正确。B、增加燃煤烟气流速时，虽然参加反应的SO2增加，但是通入的SO2总量增加量更多，参加反应的SO2所占比例减小，即SO2的去除率减小，B错误。C、事先除CO2后，烟气中SO2浓度增大，所以通入的烟气中SO2增加，参加反应的SO2增加，与B分析相似，通入的SO2总量增加量更多，参加反应的SO2所占比例减小，即SO2的去除率减小，C错误。D、加压时，平衡正向移动，D正确。正确答案：2HSO3- +O2=2SO42- +2H+ 、AD 。（2）根据强酸制备弱酸的原理，由于H2SO3酸性比H2CO3强，所以CO2（水溶液中反应生成H2CO3）不能与NaHSO3反应。 NaHSO3溶液中存在HSO3-+H2O H2SO3 +OH-，水解平衡常数 ，K
点睛：①电解原理分析中经常会遇到与电极放电基本规律有差别的情况，遇到这种题型，不要去追究具体原因，要从题目的要求联系关联知识、思考解题方案。如本题“电解装置可将生成的NaHSO3转化为硫酸”，是说明电解时HSO3-转变成SO42-，该过程中S元素失去电子被氧化，电解生成H2SO4。②阳离子交换膜只能允许阳离子通过，阴离子、分子不能通过。同样，阴离子交换膜只能允许阴离子通过，阳离子、分子不能通过。
19． 玻璃棒 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr 11 在氯化氢气体的氛围中加热蒸发 A 2Cl--2e-===Cl2↑、2H2O-4e-===O2↑+4H+
【解析】
【分析】
海水中含有很多化学物质，如镁离子和溴离子和氯化钠等，海水经过淡化后变成淡水，剩余的含有较多的氯化镁和溴化镁，称为苦卤，溴离子被氯气反应时生成溴单质，被空气和水蒸气吹出，然后用二氧化硫再吸收富集，最后再用氯气反应得到溴单质，镁离子和碱反应生成氢氧化镁，分离后加入盐酸得到氯化镁溶液，然后在氯化氢的氛围中加热蒸发得到氯化镁晶体，电解得到金属镁，剩余的氯化钠溶液可以作为氯碱工业的原料。据此回答。
【详解】
(1)溶解、过滤、蒸发三个阶段都要用到玻璃棒；
(2)电解饱和食盐水得到氯气和氢气和氢氧化钠，离子方程式为2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-；
(3) 二氧化硫和溴和水反应生成硫酸和氢溴酸，反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr；
(4)c(OH-)=，则c(H+)=，pH=11，因为氯化镁能水解，所以为了抑制其水解，在氯化氢气体的氛围中加热蒸发，得到无水氯化镁；
(5)①从海水中提取金属锂，锂元素发生还原反应，故在阴极上放电，即在电极A上放电，故答案为A；
②阳极上氯离子和水中的氢氧根放电，放电反应分别为2Cl--2e-===Cl2↑、2H2O-4e-===O2↑+4H+。
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