2024届人教版高考化学一轮复习培优提升练(六)电化学原理综合应用作业含答案

培优提升练(六)　电化学原理综合应用

1.下列有关电化学的装置与阐述正确的是(　A　)

A.图A是新型可充电Na-Zn双离子电池,充电时阴极区溶液pH增大

B.图B是验证NaCl溶液(含酚酞)的电解产物

C.图C是外加电流法保护铁管道

D.图D是电解熔融氯化铝制备金属铝

解析:充电时,a极为阴极,电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,阴极区溶液的pH增大,故A正确;该装置目的是用碘化钾淀粉溶液检验生成的氯气,用小试管收集并检验生成的氢气,左侧电极附近溶液变红检验生成的氢氧化钠,因此左侧铁棒应作阴极,右侧电极作阳极,图示装置电子方向有误,故B错误;铁道管被保护,应让铁道管连接电源的负极作阴极,故C错误;氯化铝为共价化合物,熔融态不导电,电解熔融的氯化铝无法冶炼铝,工业电解熔融的氧化铝制取铝,故D错误。

2.模拟工业上电解法制备烧碱的原理,设计的电解装置如图所示。下列说法正确的是(　B　)

A.用湿润的KI淀粉试纸可检验阴极产物

B.离子交换膜可以避免氯气与碱反应

C.阳极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑

D.生成22.4 L H2理论上有2 mol Na+迁移

解析:电解池中,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应,阴极上产生氢气,阳极上产生氯气,用湿润的KI淀粉试纸可检验阳极产物,A错误;阳极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,C错误;没有标明标准状况,无法计算H2的物质的量,D错误。

3.(2021·山东卷)以KOH溶液为离子导体,分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池,下列说法正确的是(　C　)

A.放电过程中,K+均向负极移动

B.放电过程中,KOH物质的量均减小

C.消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大

D.消耗1 mol O2时,理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L

解析:碱性环境下,甲醇燃料电池总反应为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O;N2H4-O2清洁燃料电池总反应为N2H4+O2N2+2H2O;偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为-2价,H的化合价为+1价,所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为(CH3)2NNH2+4O2+4KOH2K2CO3+N2+6H2O。放电过程为原电池工作原理,所以钾离子均向正极移动,A错误;根据上述分析可知,N2H4-O2清洁燃料电池的产物为氮气和水,其总反应中未消耗KOH,所以KOH的物质的量不变,其他两种燃料电池根据总反应可知,KOH的物质的量减小,B错误;理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关,设消耗燃料的质量均为m g,则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量(物质的量表达式)分别是×6、×4和×16,通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大,C正确;根据转移电子数守恒和总反应式可知,消耗1 mol O2生成的氮气的物质的量为1 mol,在标准状况下为22.4 L,D错误。

4.(2022·湖南卷)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂-海水电池构造示意图如图所示。下列说法错误的是(　B　)

A.海水起电解质溶液的作用

B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑

C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能

D.该锂-海水电池属于一次电池

解析:锂-海水电池的总反应为2Li+2H2O2LiOH+H2↑,M极上Li失去电子发生氧化反应,则M极为负极,电极反应为Li-e-Li+,N极为正极,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,海水中的溶解氧也可能得电子,因此可能发生的反应还有O2+4e-+2H2O4OH-,故A正确,B错误;Li为活泼金属,易与水反应,玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应,由电池结构分析知玻璃陶瓷可以传导离子,故C正确;题中电池不可充电,属于一次电池,故D正确。

5.(不定项)(2021·广东卷)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图所示为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(　D　)

A.工作时,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大

B.生成1 mol Co,Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g

C.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变

D.电解总反应:2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+

解析:石墨电极为阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,H+通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室,右侧Co电极为阴极,电极反应式为 Co2++2e-Co,Cl-通过阴离子交换膜由Ⅲ室进入Ⅱ室,与H+结合生成盐酸。由上述分析知,Ⅰ室中水放电使硫酸浓度增大,Ⅱ室中生成盐酸,故 Ⅰ 室和 Ⅱ 室溶液的pH均减小,A错误;生成1 mol Co时,转移2 mol电子,Ⅰ室有0.5 mol(即16 g)O2逸出,有2 mol(即2 g)H+通过阳离子交换膜进入Ⅱ室,则Ⅰ室溶液质量理论上减少18 g,B错误;移除两交换膜后,石墨电极上的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,C错误;根据上述分析可知,电解时生成了O2、Co、H+,则电解总反应为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+,D正确。

6.(不定项)新一代电池体系是化学、物理等学科的基础理论研究与应用技术的前沿。锂硒电池具有优异的循环稳定性。下列有关说法不正确的是(　AD　)

A.电极Ⅰ为该电池的负极,被还原

B.电极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液中反应制得,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2

C.锂硒电池放电时正极的电极反应式为2Li++xSe+2e-Li2Sex

D.该电池放电时,电子由电极Ⅰ经电解质溶液通过LAGP隔膜流向电极Ⅱ

解析:电极Ⅰ上Li失电子,被氧化,为该电池的负极,A错误;该电池放电时,电子只能沿导线定向移动,不能进入溶液,D错误。

7.(不定项)2022年北京冬奥会期间,我国使用了“容和一号”大容量电池堆(铁铬液流电池)作为备用电源(原理示意图如图所示)。铁-铬液流电池的寿命远远高于钠硫电池、锂离子电池和铅酸蓄电池等。下列说法错误的是(　D　)

A.该电池总反应为Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+

B.充电时左边的电极电势高于右边的电极电势

C.充电时若1 mol Fe2+被氧化,电池中有 1 mol H+通过质子交换膜由左向右迁移

D.若用该电池电解水,生成22.4 L (标准状况)H2时,则有2 mol Cr3+被还原

解析:由图示可知,放电时正极反应式为Fe3++e-Fe2+,负极反应式为Cr2+-e-Cr3+,充电时阳极反应式为Fe2+-e-Fe3+,阴极反应式为Cr3++e-Cr2+,则电池总反应为Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+,A正确;电解水时,生成氢气的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,生成22.4 L H2(标准状况),即1 mol H2时,转移 2 mol e-,那么该电池需要提供电能,即放电,因此会有 2 mol Cr2+被氧化,D错误。

8.(不定项)2020年,我国一团队实现了两电极体系中将温室气体CO2转化为甲酸的高选择性合成,装置工作原理如图所示(隔膜a只允许OH-通过)。下列说法错误的是(　AD　)

A.Ni2P为阳极,发生还原反应

B.在外电场作用下,OH-由左向右迁移

C.In/In2O3-x电极上发生的反应:CO2+2e-+H2OHCOO-+OH-

D.若Ni2P电极上生成1 mol CH3(CH2)6CN,理论上通过隔膜a的OH-为

2 mol

解析:由题图可知,Ni2P电极上CH3(CH2)7NH2转化为CH3(CH2)6CN发生氧化反应,故Ni2P电极为阳极,A错误;由题图可知,Ni2P电极反应为CH3(CH2)6CH2NH2+4OH--4e-CH3(CH2)6CN+4H2O,故每生成 1 mol CH3(CH2)6CN,转移 4 mol 电子,根据电子守恒,通过隔膜a的OH-应为4 mol,D错误。

9.如图所示是原电池的装置图。请回答:

(1)若C为稀硫酸,电流表指针发生偏转,B电极材料为Fe且作负极,则A电极上发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　;反应进行一段时间后溶液C的pH将　　　(填“增大”“减小”或“基本不变”)。 

(2)若需将反应Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,设计成如图所示的原电池装置,则 A(负)极材料为　　　　,B(正)极材料为　　　　,溶液C为　　　　。 

(3)若C为CuCl2溶液,Zn是　　　　极,Cu极发生　　　　反应,电极反应为　　　　　　　　。反应过程中溶液中 c(Cu2+)　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 

答案:(1)2H++2e-H2↑　增大　(2)Cu　石墨(合理即可)　FeCl3溶液　(3)负　还原　Cu2++2e-Cu　变小