高考化学二轮复习专项分层特训练20 电极反应式的书写及电化学相关计算 含答案
展开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.[2021·江苏卷]通过下列方法可分别获得H2和O2:①通过电解获得NiOOH和H2(装置示意图如图所示);②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是( )
A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B.电解时阳极电极反应式:Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O
C.电解的总反应方程式:
2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+O2↑
D.电解过程中转移4 ml电子,理论上可获得22.4 L O2
3.[2021·海南卷]液氨中存在平衡:2NH3⇌NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) +NH eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(2)) 。如图所示为电解池装置,以KNH2的液氨溶液为电解液,电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )
A.b电极连接的是电源的负极
B.a电极的反应为
2NH3+2e-===H2↑+2NH eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(2))
C.电解过程中,阴极附近K+浓度减小
D.理论上两极产生的气体物质的量之比为1∶1
4.[2021·福建卷]催化剂TAPP-Mn(Ⅱ)的应用,使Li-CO2电池的研究取得了新的进展。Li-CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。
下列说法错误的是( )
A.LiCO2电池可使用有机电解液
B.充电时,Li+由正极向负极迁移
C.放电时,正极反应为3CO2+4Li++4e-===2Li2CO3+C
D.*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物
5.[2021·辽宁卷]如图,某液态金属储能电池放电时产生金属间化合物Li3Bi。下列说法正确的是( )
A.放电时,M电极反应为Ni-2e-===Ni2+
B.放电时,Li+由M电极向N电极移动
C.充电时,M电极的质量减小
D.充电时,N电极反应为
Li3Bi+3e-===3Li++Bi
6.[2022·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1 ml NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ,电路中转移5 ml e-
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.[2022·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23 g乙醇,电路中转移的电子的物质的量为6 ml
8.[2022·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2 ml电子时,可得160 g双醛淀粉
9.[2022·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0.4 ml电子时,有0.4 NA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.[2022·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2.8 g,外电路中通过0.4 ml电子
D.充电时,电池总反应为
8Li2Sx===16Li+xS8(2≤x≤8)
练20 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:B
解析:电解总反应式为2Ni(OH)2 eq \(=====,\s\up7(电解)) 2NiOOH+H2↑,故电解后KOH溶液物质的量浓度不变,A、C项错误;电解时阳极Ni(OH)2被氧化为NiOOH,电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O,B项正确;未指明是否在标准状况下测定,故无法计算O2的体积,D项错误。
3.答案:B
解析:A项,b电极为阳极,与电源正极相连,错误;C项,电解过程中,K+移向阴极,故阴极附近K+浓度增大,错误;D项,由得失电子守恒可知,N2~3H2,错误。
4.答案:D
解析:Li是活泼金属,能与水发生反应,因此不能采用水溶液作为电解液,应使用有机电解液,A正确;充电时,电池的负极与外接电源负极相连作阴极,电池的正极与外接电源正极相连作阳极,阳离子由阳极向阴极移动,则Li+由正极向负极迁移,B正确;根据正极反应历程,正极电极反应式为3CO2 +4Li++4e-===2Li2CO3+C,C正确;由正极的反应历程图示可知,C为最终的产物,不是中间产物,D错误。
5.答案:B
解析:根据题意可知,放电时,产生金属间化合物Li3Bi,Li失电子,Bi得电子,M电极为负极,发生氧化反应,电极反应为Li-e-===Li+,A错误;N电极为原电池正极,电解质中阳离子向正极移动,B正确;充电时,M电极为阴极,发生还原反应,电极反应式为Li++e-===Li,M电极质量增加,C错误;充电时,N电极为阳极,发生氧化反应,电极反应为Li3Bi-3e-===Bi+3Li+,D错误。
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1 ml NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ,电路中转移8 ml e-,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;23 g乙醇的物质的量为 eq \f(23 g,46 g·ml-1) =0.5 ml,C元素由CO2中的+4价降低到CH3CH2OH中的-2价,故生成0.5 ml乙醇时转移的电子数目为6 ml,但同时阴极上H+得电子生成H2,故当阴极上产生0.5 ml乙醇时,电路中转移的电子的物质的量一定大于6 ml,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2 ml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8 ml电子时,需消耗8 ml H+,则转移0.4 ml电子时,根据电荷守恒可知,有0.4 NA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(2.8 g,7 g·ml-1) =0.4 ml,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。
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