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微主题热练7 原电池 电解池（含解析）-2024年高考化学二轮复习
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这是一份微主题热练7 原电池 电解池（含解析）-2024年高考化学二轮复习，共8页。试卷主要包含了02×1023等内容，欢迎下载使用。
A. 通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O
B. 放电时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C. 放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动
D. 整个反应过程中，总反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH
2. (2023·徐州考前打靶)利用电化学原理控制反应条件能将CO2电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，反应过程的原理如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 玻碳电极发生还原反应
B. 铂电极发生的电极反应为
4H＋＋CO2＋4e－===HCOOH＋H2
C. 电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极
D. 当电路中转移1 ml e－时，阳极室溶液的质量减少8 g
3. (2023·南通一调)一种将CO2催化转化为C2H4的电化学装置如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该装置工作过程中化学能转化为电能
B. 铂电极发生的反应为2CO2＋12H＋－12e－===C2H4＋4H2O
C. 工作过程中玻碳电极区溶液的pH增大
D. 每产生标准状况下11.2 L O2时，理论上有2 ml H＋通过质子交换膜
4. (2023·苏锡常镇二调)用电解法对酸性含氯氨氮废水进行无害化处理的过程如图所示。下列说法正确的是( )
A. DSA电极与外接电源的负极连接
B. Cl－发生的电极反应为Cl－＋H2O－2e－===ClO－＋2H＋
C. 降解过程中应该控制条件避免发生反应②
D. 1 ml HO·和足量NH3反应，转移的电子数为2×6.02×1023
5. (2023·苏北四市一调)CO2通过电催化法可生成C2H5OH，cNC、iNC是可用于阴极电极的两种电催化剂，其表面发生转化原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. iNC 电极发生氧化反应
B. 合成过程中CO2作为还原剂
C. 合成过程中，用iNC作电极催化剂更利于生成C2H5OH
D. cNC 电极上发生反应：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O
6. (2023·扬州调研)利用如图所示装置可以提取含MnO2废渣中的锰元素。下列说法正确的是 ( )
A. 该装置中主要发生化学能向电能的转化
B. 阴极反应式为H＋＋e－===H·
C. 提取结束后，溶液的pH保持不变
D. 每生成1 ml Mn2＋，阳极上生成11.2 L O2
7. (2023·镇江期中调研)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如图所示(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法错误的是( )
A. 电极A为阴极，发生还原反应
B. 电极B的电极反应式：2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋
C. 电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变
D. 电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
8. (2023·常州期中)利用如图装置(电极材料均为石墨，右侧装置为原电池)从废旧锂离子电池正极材料LiCO2中回收金属钴。工作时借助细菌降解乙酸盐生成CO2，将LiCO2转化为C2＋，并定时将乙室溶液转移至甲室。下列说法不正确的是( )
A. b电极为电解池的阴极，d电极为原电池的正极
B. c电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
C. 为保持细菌所在环境pH稳定，两池均应选择阳离子交换膜
D. 若甲室C2＋减少100 mg，乙室C2＋增加150 mg，则此时还未进行过溶液转移
9. (2023·南通如东期中)用一种新型H2O2液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如图(c、d均为石墨电极)。下列说法正确的是( )
A. a极反应式为
N2＋12OH－－10e－===2NOeq \\al(－,3)＋6H2O
B. 一段时间后，乙池中c极区的pH增大
C. 甲池中H＋从b极区通过质子交换膜转移至a极区
D. 乙池中若生成15 ml气体m，则甲池a、b两极共消耗8 ml N2
10. (1)(2023·常州期末)近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图所示。
①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极反应式为____________________。
②如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下112 m3 的CH4，则理论上导线中通过的电子的物质的量为____________。
(2)(2023·无锡期终调研)乙醇用途广泛且需求量大，寻求制备乙醇的新方法是研究的热点。CO2电催化制备乙醇。电解原理示意图如图所示。
①a电极的电极反应式为____________________________________。
②有效抑制a电极发生析氢反应的措施有____________________________
______________________________________________________________。
(3)(2023·南京六校联合体)工业上常采用如图电解装置电解K4[Fe(CN)6]和KHCO3混合溶液，电解一段时间后，通入H2S加以处理。利用生成的铁的化合物K3[Fe(CN)6]将气态废弃物中的H2S转化为可利用的硫单质，自身转化为K4[Fe(CN)6]。
电解时，阳极的电极反应式为__________________________________。
微主题热练7 原电池 电解池
1. B 【解析】 锂—铜—空气燃料电池装置中，通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，Cu2O在正极发生得电子的还原反应生成Cu，总反应为Li与O2的反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，A、D正确；放电时，正极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，B错误；放电时，阳离子向正极移动，则Li＋透过固体电解质向Cu极移动，C正确。
2. C 【解析】 玻碳电极上，H2O失去电子生成O2，发生氧化反应，A错误；铂电极上，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，同时伴随着析氢反应：2H＋＋2e－===H2↑，B错误；根据物质的转化可知，玻碳电极为阳极，铂电极为阴极，故电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极，C正确；由2H2O－4e－===4H＋＋O2↑知，转移1 ml电子时，消耗0.5 ml H2O，逸出0.25 ml O2，同时有1 ml H＋经质子交换膜迁移到铂电极区，故阳极质量减少0.5 ml×18 g/ml＝9 g，D错误。
3. D 【解析】 由图可知，CO2催化转化为C2H4的同时，水发生氧化反应生成氧气，则反应中电能转化为化学能，A错误；铂电极上，二氧化碳得到电子发生还原反应生成乙烯，发生的反应为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，B错误；工作过程中玻碳电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，反应生成氢离子，玻碳电极区溶液的pH减小，C错误；每产生标准状况下11.2 L(即0.5 ml )O2时，玻碳电极区生成2 ml 氢离子，失去2 ml e－，故理论上有2 ml H＋通过质子交换膜，D正确。
4. C 【解析】 由“NH3―→N2、Cl－―→Cl2”可知，DSA电极上发生的是失电子的氧化反应，故DSA电极为阳极，与外接电源的正极连接，A错误；HClO是弱电解质，在离子方程式中不拆分，故Cl－发生的电极反应式为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，B错误；N2对环境无污染，反应②生成NOeq \\al(－,3)，降解过程中应该控制条件避免发生反应②，C正确；反应过程中，1 ml HO·可得到1 ml电子，故转移电子数为6.02×1023，D错误。
5. D 【解析】 由图可知，iNC电极上，C元素的化合价由＋4降低到＋2，CO2发生还原反应，A错误；合成过程中，C元素的化合价由＋4降低到＋2，CO2作氧化剂，B错误；由图可知，在iNC电极上CO2得电子生成C2H5OH和CO，而在cNC电极上CO2全部用于生成C2H5OH，故在cNC电极上更有利于生成C2H5OH，C错误；由图可知，在cNC电极上CO2得到电子生成C2H5OH，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，D正确。
6. B 【解析】 该装置中有外接电源，是电解池，可将电能转化为化学能，A错误；阴极H＋得电子被还原成H·，电极反应式为H＋＋e－ ===H·，B正确；电池总反应为2MnO2＋4H＋eq \(=====,\s\up7(通电))2Mn2＋＋O2↑＋2H2O，反应中消耗了H＋，故溶液的pH升高，C错误；气体所处的状况未知，无法计算O2的体积，D错误。
7. C 【解析】 电极B上，Mn元素的化合价由＋2升高至＋4，发生失电子的氧化反应，则电极B为阳极，电极A为阴极，A正确；由图可知，电极B的反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋，B正确；电极A的反应式为2LiMn2O4＋6e－＋16H＋===2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，总反应为2LiMn2O4＋4H＋eq \(=====,\s\up7(通电))2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2＋，Mn2＋浓度增大，C错误；电解结束后，可通过调节溶液pH将Mn2＋转化为沉淀除去，然后再加入Na2CO3溶液，从而获得Li2CO3，D正确。
8. D 【解析】 由LiCO2―→C知，d电极为原电池的正极，b电极与原电池的负极相连，为电解池的阴极，A正确；c电极为原电池负极，CH3COO－转化为CO2，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，B正确；c电极有氢离子生成，d电极反应式为LiCO2＋e－＋4H＋===Li＋＋C2＋＋2H2O，采用阳离子交换膜可以使H＋进入乙室维持溶液pH稳定，同理，a电极区域产生的H＋也进入甲室，需选择阳离子交换膜，C正确；甲室1个C2＋转化为C转移2个电子，乙室1个LiCO2转化为C2＋转移1个电子，若甲室C2＋减少100 mg，则乙室C2＋增加200 mg，由于乙室C2＋增加150 mg，故此时已经进行过溶液转移，D错误。
9. D 【解析】 a极为阳极，电解质溶液显酸性，电极反应式为N2＋6H2O－10e－===2NOeq \\al(－,3)＋12H＋，A错误；c极为负极，电极反应式为H2O2－2e－＋2OH－===O2↑＋2H2O，c极区的pH减小，B错误；电解池中，H＋从a极(阳极)区通过质子交换膜转移至b极(阴极)区，C错误；气体m为O2，乙池中若生成15 ml O2，由H2O2～O2知，电路中转移30 ml e－，甲池a极消耗3 ml N2，甲池b极消耗5 ml N2，甲池a、b两极共消耗8 ml N2，D正确。
10. (1)①CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
②4×104 ml
(2)①2CO2＋12e－＋9H2O===CH3CH2OH＋12OH－
②增大KOH溶液浓度、选择合适的电极材料、选择高选择性的电化学催化剂
(3)[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－
【解析】 (1)②标准状况下，112 m3的CH4的物质的量为5 000 ml，结合(1)①中的电极反应式可知，导线中通过的电子的物质的量为5 000 ml ×8＝4×104 ml。
A. 通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O
B. 放电时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C. 放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动
D. 整个反应过程中，总反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH
2. (2023·徐州考前打靶)利用电化学原理控制反应条件能将CO2电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，反应过程的原理如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 玻碳电极发生还原反应
B. 铂电极发生的电极反应为
4H＋＋CO2＋4e－===HCOOH＋H2
C. 电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极
D. 当电路中转移1 ml e－时，阳极室溶液的质量减少8 g
3. (2023·南通一调)一种将CO2催化转化为C2H4的电化学装置如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该装置工作过程中化学能转化为电能
B. 铂电极发生的反应为2CO2＋12H＋－12e－===C2H4＋4H2O
C. 工作过程中玻碳电极区溶液的pH增大
D. 每产生标准状况下11.2 L O2时，理论上有2 ml H＋通过质子交换膜
4. (2023·苏锡常镇二调)用电解法对酸性含氯氨氮废水进行无害化处理的过程如图所示。下列说法正确的是( )
A. DSA电极与外接电源的负极连接
B. Cl－发生的电极反应为Cl－＋H2O－2e－===ClO－＋2H＋
C. 降解过程中应该控制条件避免发生反应②
D. 1 ml HO·和足量NH3反应，转移的电子数为2×6.02×1023
5. (2023·苏北四市一调)CO2通过电催化法可生成C2H5OH，cNC、iNC是可用于阴极电极的两种电催化剂，其表面发生转化原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. iNC 电极发生氧化反应
B. 合成过程中CO2作为还原剂
C. 合成过程中，用iNC作电极催化剂更利于生成C2H5OH
D. cNC 电极上发生反应：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O
6. (2023·扬州调研)利用如图所示装置可以提取含MnO2废渣中的锰元素。下列说法正确的是 ( )
A. 该装置中主要发生化学能向电能的转化
B. 阴极反应式为H＋＋e－===H·
C. 提取结束后，溶液的pH保持不变
D. 每生成1 ml Mn2＋，阳极上生成11.2 L O2
7. (2023·镇江期中调研)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如图所示(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法错误的是( )
A. 电极A为阴极，发生还原反应
B. 电极B的电极反应式：2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋
C. 电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变
D. 电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
8. (2023·常州期中)利用如图装置(电极材料均为石墨，右侧装置为原电池)从废旧锂离子电池正极材料LiCO2中回收金属钴。工作时借助细菌降解乙酸盐生成CO2，将LiCO2转化为C2＋，并定时将乙室溶液转移至甲室。下列说法不正确的是( )
A. b电极为电解池的阴极，d电极为原电池的正极
B. c电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
C. 为保持细菌所在环境pH稳定，两池均应选择阳离子交换膜
D. 若甲室C2＋减少100 mg，乙室C2＋增加150 mg，则此时还未进行过溶液转移
9. (2023·南通如东期中)用一种新型H2O2液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如图(c、d均为石墨电极)。下列说法正确的是( )
A. a极反应式为
N2＋12OH－－10e－===2NOeq \\al(－,3)＋6H2O
B. 一段时间后，乙池中c极区的pH增大
C. 甲池中H＋从b极区通过质子交换膜转移至a极区
D. 乙池中若生成15 ml气体m，则甲池a、b两极共消耗8 ml N2
10. (1)(2023·常州期末)近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图所示。
①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极反应式为____________________。
②如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下112 m3 的CH4，则理论上导线中通过的电子的物质的量为____________。
(2)(2023·无锡期终调研)乙醇用途广泛且需求量大，寻求制备乙醇的新方法是研究的热点。CO2电催化制备乙醇。电解原理示意图如图所示。
①a电极的电极反应式为____________________________________。
②有效抑制a电极发生析氢反应的措施有____________________________
______________________________________________________________。
(3)(2023·南京六校联合体)工业上常采用如图电解装置电解K4[Fe(CN)6]和KHCO3混合溶液，电解一段时间后，通入H2S加以处理。利用生成的铁的化合物K3[Fe(CN)6]将气态废弃物中的H2S转化为可利用的硫单质，自身转化为K4[Fe(CN)6]。
电解时，阳极的电极反应式为__________________________________。
微主题热练7 原电池 电解池
1. B 【解析】 锂—铜—空气燃料电池装置中，通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，Cu2O在正极发生得电子的还原反应生成Cu，总反应为Li与O2的反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，A、D正确；放电时，正极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，B错误；放电时，阳离子向正极移动，则Li＋透过固体电解质向Cu极移动，C正确。
2. C 【解析】 玻碳电极上，H2O失去电子生成O2，发生氧化反应，A错误；铂电极上，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，同时伴随着析氢反应：2H＋＋2e－===H2↑，B错误；根据物质的转化可知，玻碳电极为阳极，铂电极为阴极，故电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极，C正确；由2H2O－4e－===4H＋＋O2↑知，转移1 ml电子时，消耗0.5 ml H2O，逸出0.25 ml O2，同时有1 ml H＋经质子交换膜迁移到铂电极区，故阳极质量减少0.5 ml×18 g/ml＝9 g，D错误。
3. D 【解析】 由图可知，CO2催化转化为C2H4的同时，水发生氧化反应生成氧气，则反应中电能转化为化学能，A错误；铂电极上，二氧化碳得到电子发生还原反应生成乙烯，发生的反应为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，B错误；工作过程中玻碳电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，反应生成氢离子，玻碳电极区溶液的pH减小，C错误；每产生标准状况下11.2 L(即0.5 ml )O2时，玻碳电极区生成2 ml 氢离子，失去2 ml e－，故理论上有2 ml H＋通过质子交换膜，D正确。
4. C 【解析】 由“NH3―→N2、Cl－―→Cl2”可知，DSA电极上发生的是失电子的氧化反应，故DSA电极为阳极，与外接电源的正极连接，A错误；HClO是弱电解质，在离子方程式中不拆分，故Cl－发生的电极反应式为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，B错误；N2对环境无污染，反应②生成NOeq \\al(－,3)，降解过程中应该控制条件避免发生反应②，C正确；反应过程中，1 ml HO·可得到1 ml电子，故转移电子数为6.02×1023，D错误。
5. D 【解析】 由图可知，iNC电极上，C元素的化合价由＋4降低到＋2，CO2发生还原反应，A错误；合成过程中，C元素的化合价由＋4降低到＋2，CO2作氧化剂，B错误；由图可知，在iNC电极上CO2得电子生成C2H5OH和CO，而在cNC电极上CO2全部用于生成C2H5OH，故在cNC电极上更有利于生成C2H5OH，C错误；由图可知，在cNC电极上CO2得到电子生成C2H5OH，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，D正确。
6. B 【解析】 该装置中有外接电源，是电解池，可将电能转化为化学能，A错误；阴极H＋得电子被还原成H·，电极反应式为H＋＋e－ ===H·，B正确；电池总反应为2MnO2＋4H＋eq \(=====,\s\up7(通电))2Mn2＋＋O2↑＋2H2O，反应中消耗了H＋，故溶液的pH升高，C错误；气体所处的状况未知，无法计算O2的体积，D错误。
7. C 【解析】 电极B上，Mn元素的化合价由＋2升高至＋4，发生失电子的氧化反应，则电极B为阳极，电极A为阴极，A正确；由图可知，电极B的反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋，B正确；电极A的反应式为2LiMn2O4＋6e－＋16H＋===2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，总反应为2LiMn2O4＋4H＋eq \(=====,\s\up7(通电))2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2＋，Mn2＋浓度增大，C错误；电解结束后，可通过调节溶液pH将Mn2＋转化为沉淀除去，然后再加入Na2CO3溶液，从而获得Li2CO3，D正确。
8. D 【解析】 由LiCO2―→C知，d电极为原电池的正极，b电极与原电池的负极相连，为电解池的阴极，A正确；c电极为原电池负极，CH3COO－转化为CO2，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，B正确；c电极有氢离子生成，d电极反应式为LiCO2＋e－＋4H＋===Li＋＋C2＋＋2H2O，采用阳离子交换膜可以使H＋进入乙室维持溶液pH稳定，同理，a电极区域产生的H＋也进入甲室，需选择阳离子交换膜，C正确；甲室1个C2＋转化为C转移2个电子，乙室1个LiCO2转化为C2＋转移1个电子，若甲室C2＋减少100 mg，则乙室C2＋增加200 mg，由于乙室C2＋增加150 mg，故此时已经进行过溶液转移，D错误。
9. D 【解析】 a极为阳极，电解质溶液显酸性，电极反应式为N2＋6H2O－10e－===2NOeq \\al(－,3)＋12H＋，A错误；c极为负极，电极反应式为H2O2－2e－＋2OH－===O2↑＋2H2O，c极区的pH减小，B错误；电解池中，H＋从a极(阳极)区通过质子交换膜转移至b极(阴极)区，C错误；气体m为O2，乙池中若生成15 ml O2，由H2O2～O2知，电路中转移30 ml e－，甲池a极消耗3 ml N2，甲池b极消耗5 ml N2，甲池a、b两极共消耗8 ml N2，D正确。
10. (1)①CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
②4×104 ml
(2)①2CO2＋12e－＋9H2O===CH3CH2OH＋12OH－
②增大KOH溶液浓度、选择合适的电极材料、选择高选择性的电化学催化剂
(3)[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－
【解析】 (1)②标准状况下，112 m3的CH4的物质的量为5 000 ml，结合(1)①中的电极反应式可知，导线中通过的电子的物质的量为5 000 ml ×8＝4×104 ml。
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