新高考化学二轮复习学案第3部分 考前特训 特色练8　电化学基础（含解析）

特色练8　电化学基础

1．水溶液中电解催化还原CO2制甲酸是实现“碳中和”的途径之一。下列说法正确的是(　　)

A．该过程将化学能转化为电能

B．生成甲酸的电极反应为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH

C．阳离子由阴极移向阳极

D．电路中通过4 mol e－，阳极生成22.4 L O2

答案　B

解析　该实验装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误；电解过程中二氧化碳得电子生成甲酸，故电极反应为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，B正确；电解池中阳离子由阳极移向阴极，C错误；电路中通过4 mol e－，阳极生成1 mol O2，但没有说明是否标准状况，无法确定气体的体积，D错误。

2．知识源于实践。学习原电池知识后，某学习小组以Zn和Cu为电极材料，制作了如图所示的水果电池(水果果汁中含游离的H＋)。该组电池放电时，下列说法正确的是(　　)

A．铜a为电池正极，发生氧化反应

B．锌a、b发生的电极反应是2H＋＋2e－===H2↑

C．四个水果电池串联，则电极d为铜片

D．每个水果果汁中的H＋移向正极

答案　D

解析　铜a为电池正极，氢离子得电子生成氢气，发生还原反应，A错误；锌a、b为电池负极，发生的电极反应是Zn－2e－===Zn2＋，B错误；四个水果电池串联，根据图中各电极分布可知，电极d为锌片，C错误；原电池中阳离子移向正极，则每个水果果汁中的H＋移向正极，D正确。

3．我国报道了一种新型的锌-空气电池，如图所示。该电池以一种富含Zn2＋的非碱性水性溶液为电解质溶液，放电时总反应为Zn＋O2===ZnO2。下列有关该电池放电时的说法正确的是(　　)

A．放电时Zn2＋向空气电极迁移

B．正极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．外电路电流的方向：锌电极→负载→空气电极

D．当空气电极消耗22.4 L(标准状况下)空气时，锌电极质量减少65 g

答案　A

解析　由放电时总反应为Zn＋O2===ZnO2，电解质溶液为非碱性水性溶液，则正极为氧气得电子，电极反应式为O2＋Zn2＋＋2e－===ZnO2，负极为锌失电子，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。由分析可知，氧气得电子则空气电极做正极，原电池中阳离子移向正极，则Zn2＋向空气电极迁移，A正确；由分析可知，B错误；外电路电流从正极流向负极，则电流的方向：空气电极→负载→锌电极，C错误；标准状况下，22.4 L空气的物质的量n＝＝＝1 mol，由于空气是混合物，氧气的物质的量小于1 mol，则转移电子小于2 mol，锌电极质量减少小于65 g，D错误。

4．一种氯离子介导的电化学合成方法，能将乙烯高效清洁、选择性地转化为环氧乙烷，电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后，将阴、阳极电解液输出混合，便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是(　　)

A．Ni电极与电源正极相连

B．该过程的总反应为CH2==CH2＋H2O―→＋H2

C．工作过程中阴极附近pH增大

D．在电解液混合过程中会发生反应：HCl＋KOH===KCl＋H2O

答案　A

解析　由反应流程可知，Pt电极区要将Cl－转化为Cl2，发生氧化反应，故Pt为阳极，则Ni电极为阴极，与电源负极相连，A错误；根据反应历程和阴极反应式：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，可知该过程的总反应为CH2==CH2＋H2O―→＋H2，B正确；工作过程中阴极区的反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故阴极附近pH增大，C正确；阳极区发生反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，阴极区生成KOH，故在电解液混合过程中会发生反应：HCl＋KOH===KCl＋H2O，D正确。

5．一种新型水系有机液流电池的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A．放电时多孔石墨电极为负极

B．放电时，Pb电极区溶液pH减小

C．电池总反应可表示为＋Pb＋H2SO4＋PbSO4

D．充电时，外电路通过a mol电子时，Pb电极减重96a g

答案　C

解析　据图可知，放电时Pb电极上Pb转化为PbSO4被氧化，所以Pb电极为负极，多孔石墨电极为正极，故A错误；放电时，Pb电极为负极，电极反应为Pb＋SO－2e－===PbSO4，溶液中的H＋通过质子交换膜移向正极，则Pb电极区溶液pH增大，故B错误；放电时负极反应为Pb＋SO－2e－===PbSO4，正极反应为＋2H＋＋2e－===，两电极反应相加得电池总反应为＋Pb＋H2SO4＋PbSO4，故C正确；充电时，Pb电极为阴极，电极反应为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，外电路通过a mol电子时，Pb电极减重a× g＝48a g，故D错误。

6．近期，我国报道了一种新型Li-NO2电池，为NO2的治理和再利用提供了新的研究思路，其工作原理如图所示。电池放电时的总反应为2Li＋NO2===Li2O＋NO。下列有关该电池放电时的说法不正确的是(　　)

A．外电路电流的方向：b极→电流表→a极

B．b极的电极反应：NO2＋2e－＋2Li＋===Li2O＋NO

C．电解液中Li＋向b极附近迁移

D．当外电路通过1 mol e－时，b极质量增加7 g

答案　D

解析　由放电时的总反应可知，Li元素化合价升高，则a极为负极，电极反应式为Li－e－===

Li＋，b极为正极，N元素化合价降低，电极反应式为NO2＋2e－＋2Li＋===Li2O＋NO。由分析可知，a极为负极，b极为正极，电流从正极流向负极，即外电路电流的方向：b极→电流表→a极，故A正确；电解液中阳离子移向正极，则电解液中Li＋向b极附近迁移，故C正确；a极为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，当外电路通过1 mol e－时，有1 mol Li＋移向b极，质量为m＝n·M＝1 mol×7 g· mol－1＝7 g，b极生成Li2O，则b极增加的质量还包含O元素质量，则b极质量增加大于7 g，故D错误。

7．为适应可再生能源的波动性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3、闭合K2时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法不正确的是(　　)

A．蓄电时，碳锰电极为阳极

B．蓄电时，图中右侧电解池发生的总反应为2ZnO2Zn＋O2↑

C．放电时，每消耗1 mol MnO2，理论上有2 mol H＋由双极膜向碳锰电极迁移

D．理论上，该电化学装置运行过程中需要不断补充H2SO4和KOH溶液

答案　D

解析　当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态，即为电解池，H＋得电子生成H2，H元素化合价降低，则为阴极，Mn2＋失电子生成MnO2，碳锰电极为阳极；ZnO得电子生成Zn，则锌电极为阴极；当打开K1和K3、闭合K2时，装置处于放电状态，即原电池，锌电极为负极，碳锰电极为正极。蓄电时，右侧电解池中ZnO得电子生成Zn，电极反应式为ZnO＋2e－＋H2O===Zn＋2OH－，OH－失电子生成O2，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，发生的总反应为2ZnO2Zn＋O2↑，B正确；放电时，碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，每消耗1 mol MnO2，需要消耗4 mol H＋，但碳锰电极只生成2 mol正电荷，剩余正电荷需要从双极膜间解离出氢离子转移至左侧，因此理论上有2 mol H＋由双极膜向碳锰电极迁移，C正确；该电化学装置运行过程中H＋得电子生成H2，但实际过程消耗的是溶剂水，OH－失电子生成O2，但实际也消耗的是溶剂水，则不需要不断补充H2SO4和KOH溶液，D错误。

8．利用微生物除去废水中的乙酸钠和氯苯()，其原理如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．A极上的电极反应式为＋e－===Cl－＋

B．每除去1 mol氯苯，同时产生11.2 L(标准状况)CO2

C．电子流向：B极→导线→A极→溶液→B极

D．该装置在高温环境中工作效率更高

答案　B

解析　A极上氯苯得电子转化为苯和氯离子，为正极，B极上乙酸根离子失电子转化为二氧化碳，为负极。A为正极，电极反应式为＋2e－＋H＋===Cl－＋，A错误；由A极电极反应式可知，除去1 mol氯苯，转移2 mol电子，由B极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，则B极得到 mol＝0.5 mol CO2，在标准状况下的体积为11.2 L，B正确；电子流向：负极→导线→正极，电解质溶液中无电子移动，C错误；高温环境下，微生物膜被破坏，工作效率降低，D错误。

9．四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作光刻显影剂。以四甲基碳酸氢铵[(CH3)4NHCO3]水溶液为原料，电解制备(CH3)4NOH的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．工作时原料室(CH3)4N＋向Ⅱ室迁移

B．Ⅰ室可得到H2和CO2

C．当外电路中有1 mol电子通过时，理论上能生成l mol (CH3)4NOH

D．电解总反应：4(CH3)4NHCO3＋2H2O4(CH3)4NOH＋2H2↑＋O2↑＋4CO2↑

答案　B

解析　电解池中阳离子向阴极运动，(CH3)4N＋向Ⅱ室迁移，A正确；Ⅰ室为阳极室，水电离出的氢氧根离子放电发生氧化反应生成氧气：2H2O－ 4e－===4H＋＋O2↑，HCO向Ⅰ室迁移与生成的氢离子反应生成水和二氧化碳气体，B错误；阴极室中水电离出的氢离子放电发生还原反应生成氢气：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，溶液中氢氧根离子浓度变大，原料室中(CH3)4N＋向Ⅱ室迁移生成(CH3)4NOH：(CH3)4N＋＋ OH－===(CH3)4NOH，当外电路中有1 mol电子通过时，理论上能生成1 mol (CH3)4NOH，C正确；由B、C项分析可知，电解总反应：4(CH3)4NHCO3＋2H2O4(CH3)4NOH＋2H2↑＋O2↑＋4CO2↑，D正确。