2025版新教材高考化学第二轮复习专题练--专题八 化学反应与电能（含答案）
文档属性
| 名称 | 2025版新教材高考化学第二轮复习专题练--专题八 化学反应与电能（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-02-09 21:16:42 | ||
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文档简介
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2025版新教材高考化学第二轮复习
专题八 化学反应与电能
五年高考
考点1 原电池原理及其应用
1.(2024湖南,1,3分)近年来,我国新能源产业得到了蓬勃发展,下列说法错误的是 ( )
A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌,充电时锂离子从正极脱嵌
D.太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
2.(2024江西,11,3分)我国学者发明了一种新型多功能甲醛—硝酸盐电池,可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 ( )
A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e- 2HCOO-+H2↑+2OH-
B.CuRu电极反应为N+6H2O+8e- NH3↑+9OH-
C.放电过程中,OH-通过质子交换膜从左室传递到右室
D.处理废水过程中溶液pH不变,无需补加KOH
3.(2024安徽,11,3分)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是( )
A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B.电池总反应为+Zn Zn2++3I-
C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP
D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子
4.(2024新课标,12,6分)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时,下列叙述错误的是 ( )
A.电池总反应为2C6H12O6+O2 2C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
5.(2023海南,8,2分)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池,如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.b电极为电池正极
B.电池工作时,海水中的Na+向a电极移动
C.电池工作时,紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1 kg Al,电池最多向外提供37 mol电子的电量
6.(2023广东,6,2分)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 ( )
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
7.(2023福建,9,4分)一种可在较高温下安全快充的铝—硫电池的工作原理如图,电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物),其中氯铝酸根[AlnC(n≥1)]起到结合或释放Al3+的作用。电池总反应:2Al+3xS Al2(Sx)3。
下列说法错误的是 ( )
A.AlnC含4n个Al—Cl键
B.AlnC中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n-1)个
C.充电时,再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子
D.放电时间越长,负极附近熔融盐中n值小的AlnC浓度越高
8.(2023全国乙,12,6分)室温钠—硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:
,,2Na+++2(1-)e- Na2Sx
下列叙述错误的是 ( )
A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B.放电时外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时正极反应为2Na++S8+2e- Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
9.(2023辽宁,11,3分)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+
10.(2023河北,13,3分)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池,其内部结构如图所示,其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时,电极材料转化为。下列说法错误的是 ( )
A.充电时,b电极上发生还原反应
B.充电时,外电源的正极连接b电极
C.放电时,①区溶液中的S向②区迁移
D.放电时,a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O
11.(双选)(2023山东,11,4分)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 ( )
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2++4NH3 [Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
12.(2022湖南,8,3分)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下。下列说法错误的是 ( )
A.海水起电解质溶液作用
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
13.(2022广东,16,4分)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti2(PO4)3。
下列说法正确的是 ( )
A.充电时电极b是阴极
B.放电时NaCl溶液的pH减小
C.放电时NaCl溶液的浓度增大
D.每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 g
14.(2022福建,9,4分)一种化学“自充电”的锌—有机物电池,电解质为KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。将电池暴露于空气中,某电极无需外接电源即能实现化学自充电,该电极充放电原理如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.化学自充电时,c(OH-)增大
B.化学自充电时,电能转化为化学能
C.化学自充电时,锌电极反应式:Zn2++2e- Zn
D.放电时,外电路通过0.02 mol电子,正极材料损耗0.78 g
15.(2022浙江1月选考,21,2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示,以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl电极)和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池,pH与电池的电动势E存在关系:pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是 ( )
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低,则该电极反应式为AgCl(s)+e- Ag(s)+Cl-(0.1 mol·L-1)
B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势,可得出未知溶液的pH
D.pH计工作时,电能转化为化学能
16.(2021河北,9,3分)K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是 ( )
A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过
B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极
C.产生1 Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9 g水
17.(2021辽宁,10,3分)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
18.(2021福建,9,4分)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.Li-CO2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
考点2 电解原理及其应用
19.(2024全国甲,12,6分)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 ( )
A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移
B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2 ZnMn2O4
C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e- MnOOH+OH-
D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
20.(2024湖南,10,3分)在KOH水溶液中,电化学方法合成高能物质K4C6N16时,伴随少量O2生成,电解原理如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.电解时,OH-向Ni电极移动
B.生成C6的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e- C6+8H2O
C.电解一段时间后,溶液pH升高
D.每生成1 mol H2的同时,生成0.5 mol K4C6N16
21.(2024黑、吉、辽,12,3分)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为 +H2。下列说法错误的是 ( )
A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B.阴极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH- 2HCOO-+2H2O+H2↑
22.(2024山东,13,4分)以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。
下列说法错误的是 ( )
A.电极a连接电源负极
B.加入Y的目的是补充NaBr
C.电解总反应式为Br-+3H2O Br+3H2↑
D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2
23.(2024贵州,11,3分)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:HC+2H++2e-,HC+H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是 ( )
A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B.阴极反应式为O2+2H++2e- H2O2
C.光阳极每消耗1 mol H2O,体系中生成2 mol H2O2
D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
24.(2024广东,16,4分)一种基于氯碱工艺的新型电解池如下图,可用于湿法冶铁的研究。电解过程中,下列说法不正确的是 ( )
A.阳极反应:2Cl--2e- Cl2↑
B.阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高
C.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阳极室溶液减少213 g
D.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阴极室物质最多增加138 g
25.(2023新课标,10,6分)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池,其示意图如下所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是 ( )
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应:ZnxV2O5·nH2O-2xe- xZn2++V2O5+nH2O
26.(2023重庆,12,3分)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。下图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是 ( )
A.电极a为阴极
B.H+从电极b移向电极a
C.电极b发生的反应为+2H2O-6e- +6H+
D.生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸
27.(2023辽宁,7,3分)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是 ( )
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e-生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生:Cl-+H2O-2e- HClO+H+
28.(2023全国甲,12,6分)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应能提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e- C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况)
29.(2023湖北,10,3分)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是 ( )
A.b电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1
30.(2023北京,5,3分)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是 ( )
A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B.装置a中溶液显碱性的原因是HC的电离程度
C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D.装置b中的总反应为S
31.(2023浙江1月选考,11,3分)在熔融盐体系中,通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi),电解装置如图,下列说法正确的是 ( )
A.石墨电极为阴极,发生氧化反应
B.电极A的电极反应:8H++TiO2+SiO2+8e- TiSi+4H2O
C.该体系中,石墨优先于Cl-参与反应
D.电解时,阳离子向石墨电极移动
32.(2022海南,9,4分)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如图。下列有关说法正确的是 ( )
A.在b电极上,N2被还原
B.金属Ag可作为a电极的材料
C.改变工作电源电压,反应速率不变
D.电解过程中,固体氧化物电解质中O2-不断减少
33.(2022天津,11,3分)实验装置如图所示。接通电源后,用碳棒(a'、b')作笔,在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字,a'端的字迹呈白色。下列结论正确的是( )
A.a为负极
B.b'端的字迹呈蓝色
C.电子流向为b→b'→a'→a
D.如果将a'、b'换成铜棒,与碳棒作电极时的现象相同
34.(2022湖北,14,3分)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2],过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是( )
A.生成1 mol Li[P(CN)2],理论上外电路需要转移2 mol电子
B.阴极上的电极反应为P4+8CN--4e- 4[P(CN)2]-
C.在电解过程中CN-向铂电极移动
D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH
35.(2022全国甲,10,6分)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中,Zn2+以Zn(OH存在]。电池放电时,下列叙述错误的是 ( )
A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的S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+Mn2++2H2O
36.(2022辽宁,9,3分)如图,c管为上端封口的量气管,为测定乙酸溶液浓度,量取10.00 mL待测样品加入b容器中,接通电源,进行实验。下列说法正确的是 ( )
A.左侧电极反应:2H2O-4e- O2↑+4H+
B.实验结束时,b中溶液红色恰好褪去
C.若c中收集气体11.20 mL,则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L-1
D.把盐桥换为U形铜导线,不影响测定结果
37.(2022重庆,12,3分)硝酮是重要的有机合成中间体,可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是 ( )
A.惰性电极2为阳极
B.反应前后W数量不变
C.消耗1 mol氧气,可得到1 mol硝酮
D.外电路通过1 mol电子,可得到1 mol水
38.(双选)(2022山东,13,4分)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质,右侧装置为原电池。下列说法正确的是 ( )
A.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大
B.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸
C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e- Li++Co2++4OH-
D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加300 mg,则此时已进行过溶液转移
39.(2021海南,9,4分)液氨中存在平衡:2NH3 N。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↑+2N
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
40.(2021辽宁,13,3分)利用(Q)与(QH2)电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。下列说法错误的是 ( )
A.a为电源负极
B.溶液中Q的物质的量保持不变
C.CO2在M极被还原
D.分离出的CO2从出口2排出
41.(2021天津,11,3分)下图所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,下列判断错误的是 ( )
A.a是电源的负极
B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色
C.随着电解的进行,CuCl2溶液浓度变大
D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时,至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
42.(2020山东,13,4分)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是 ( )
A.阳极反应为2H2O-4e- 4H++O2↑
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量
考点3 金属的腐蚀与防护
43.(2024湖北,2,3分)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 ( )
A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆
44.(2024广东,5,2分)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 ( )
A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用
C.该法为外加电流法 D.锌发生反应:Zn-2e- Zn2+
45.(2024浙江6月选考,13,3分)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图:
图1图2
下列说法正确的是 ( )
A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子
B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O 4OH-
C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应
46.(2024浙江1月选考,13,3分)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀,生成[Zn(NH3)4]2+和H2。下列说法不正确的是 (C)
A.氨水浓度越大,腐蚀趋势越大 B.随着腐蚀的进行,溶液的pH变大
C.铁电极上的电极反应式为2NH3+2e- 2N+H2↑
D.每生成标准状况下224 mL H2,消耗0.010 mol Zn
三年模拟
题型强化练
题型1 新型电化学装置分析与相关计算
1.(2024安徽淮北一模,12,改编)利用废旧锂电池中的LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示,其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可以自由通过。电解过程中体积的变化忽略不计。下列说法错误的是 ( )
A.电极A为阴极 B.电极B发生的反应为Mn2+-2e-+2H2O MnO2↓+4H+
C.电解一段时间后溶液中Mn2+的浓度减小 D.电解结束后,可通过调节溶液pH除去Mn2+
2.(2024河北唐山一模,13)电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛(对乙酰氨基酚,),电极材料均为石墨。下列说法错误的是( )
A.电极d为阴极
B.装置工作时,乙室溶液pH增大
C.电极c的电极反应式为+CH3CN+H2O-2e- +2H+
D.合成1 mol扑热息痛,理论上甲室质量增加96 g
3.(2024广东省一模,5)钇稳定氧化锆浓差电池可用于测定待测环境中氧气的含量,在冶金、能源等领域应用广泛。其原理是利用空气与待测环境中氧气的浓度差对电压的影响,某工作状态如图所示。该电池工作时,下列说法不正确的是 ( )
A.电极A为正极
B.O2-由电极A向电极B迁移
C.电极B发生的反应为2O2--4e-O2↑
D.理论上,电解质中O2-的总物质的量会增加
4.(2024九省联考安徽卷,11)我国学者研制了一种锌基电极,与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池,其示意图如下。放电时,Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是 ( )
A.放电时,正极反应为Ni(OH)2+2e- Ni+2OH-
B.放电时,若外电路有0.2 mol电子转移,则有0.1 mol Zn2+向正极迁移
C.充电时,a为外接电源负极
D.充电时,阴极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e- 5Zn+2C+6OH-
5.(2024福建泉州三模,8)最新研究发现一种“氯介导电化学pH变化”系统,通过调节海水的pH去除海水中CO2,电化学原理为Bi+3AgCl+H2O BiOCl+3Ag+2H++2Cl-,甲系统放电时的原理如图所示,该装置可实现充、放电交替运行,达到节约成本的目的;碱化的海水继续吸收空气中的CO2可缓解温室效应。下列说法正确的是 ( )
A.甲系统放电时,正极反应式为Ag++e- Ag
B.甲系统充电时,Bi电极附近溶液pH变大
C.乙系统放电时,Ag电极作负极
D.乙系统充电时,若有3NA个电子通过,则产生标准状况下44.8 L CO2
6.(2024北京丰台二模,11)科学家开发了一种可植入体内的燃料电池,血糖(葡萄糖)过高时会激活电池,产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素,降低血糖水平。电池工作时的原理如下图所示(G-CHO代表葡萄糖)。
下列说法不正确的是 ( )
A.该燃料电池是否工作与血糖的高低有关,血糖正常时电池不工作
B.工作时,电极Ⅰ附近pH下降
C.工作时,电子流向:电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ
D.工作时,电极Ⅱ的电极反应式为G-CHO+H2O-2e- G-COOH+2H+
7.(2024天津耀华中学第三次月考,12)一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示,该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮。下列叙述正确的是 ( )
A.电池工作时,H+的迁移方向:左→右
B.电池工作时,“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小
C.“好氧阴极”存在反应:N+6H2O
D.“厌氧阳极”区质量减少28.8 g时,该电极输出电子2.4 mol
8.(2024辽宁沈阳一模,13)环氧乙烷(,简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。下列说法错误的是 ( )
A.电极1连接外接电源的正极
B.电极2的电极反应式为2H++2e- H2↑
C.溶液a含有两种溶质,溶液b可循环使用
D.离子膜可选择性透过K+
题型2 隔膜在电化学装置中的应用
9.(2024河北唐山二模,13)一种新型富含氧空位的Co/CoO双功能催化剂,可对Zn-空气电池的充放电过程双向催化。电池的工作原理及催化路径如图所示。*R表示R基团在催化剂表面的吸附态。下列说法错误的是 ( )
A.充电时,b极与直流电源的正极相连
B.放电时11.2 L O2(标准状况)参与反应,有2 mol OH-由a极区移向b极区
C.充电过程中a极的电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e- Zn+4OH-
D.充电时决速步反应为*+OH--e- *OH,氧空位提供更多反应位点,降低了反应的活化能
10.(2024东北三省三校一模,13)用锂硫电池处理含有氯化铵的废水,装置如图所示,锂硫电池的工作原理为16Li+S8 8Li2S。下列说法正确的是 ( )
A.a电极与锂硫电池的正极相连
B.c、e为阴离子交换膜,d为阳离子交换膜
C.当锂硫电池中消耗32 g硫时,N室增加的离子总物质的量为4 mol
D.出口一和出口二的物质分别为H3PO4浓溶液、Na2SO4浓溶液
11.(2024湖北十一校二模,12)利用下图所示装置可合成己二腈[NC(CH2)4CN]。充电时生成己二腈,放电时生成O2,其中a、b是互为反置的双极膜,双极膜中的H2O会解离出H+和OH-向两极移动。下列说法错误的是 ( )
A.N极的电势低于M极的电势
B.充电时双极膜中OH-向N极移动,放电时双极膜中H+向N极移动
C.若充电时制得1 mol NC(CH2)4CN,则放电时需生成0.5 mol O2,才能使左室溶液恢复至初始状态
D.充电时,N极反应式为2CH2 CHCN+2e-+2H+ NC(CH2)4CN
12.(2024湖北武昌二模,12)双阴极微生物燃料电池处理含N废水的工作原理如图2所示,双阴极通过的电流相等,废水在电池中的运行模式如图1所示,下列说法错误的是 ( )
图1 图2
A.Ⅰ、Ⅲ为阴极室,Ⅱ为阳极室
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.Ⅲ室会发生反应N+2H++H2O
D.生成3.5 g N2,理论上需要消耗10 g O2
13.(2024福建厦门二模,6)太阳能驱动N和CO2制备CO(NH2)2的装置如图。下列说法错误的是 ( )
A.阳极区电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O
B.双极膜替换为阳离子交换膜可提高制备效率
C.在阳极区中补充S可提高制备效率
D.理论上,每生成44.8 L O2(已折算为标准状况)时,阴极区溶液质量增加30 g
14.(2024河北石家庄一模,13)苯甲醇电催化氧化制备苯甲醛的电解原理如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.理论上,1 mol苯甲醇被氧化成苯甲醛时,电极B上有22.4 L H2放出
B.电解过程中,电极室A和电极室B的pH均减小
C.电极A的电极反应式:Mn2++2H2O-2e- MnO2+4H+
D.b端电势高于a端电势
15.(2024广东深圳一模,15)我国科学家研发了一种由废水(含U等)提铀并同步产电的工艺,其工作原理和相关物质转化关系如图所示。下列有关该过程的说法不正确的是 ( )
A.电子从Fe电极经导线流向CCF电极
B.CCF电极上发生的反应有:O2+2H2O+2e- H2O2+2OH-
C.生成(UO2)O2·2H2O的反应中,n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2
D.利用电解法再次获得含U溶液,需将附着UO2、(UO2)O2·2H2O的电极置于阳极
综合拔高练
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1.(2024江西九江十校第二次联考,10)科学家研制出了一种薄如纸片,可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”。将经过特殊工艺加工后的电极材料涂在纸上,就可形成效率比普通锂电池效率高10倍的“纸电池”。其电池总反应为Zn+2MnO2+H2O ZnO+2MnO(OH)。下列有关说法正确的是 ( )
A.电池的正极反应式为2MnO2+2H++2e- 2MnO(OH)
B.涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2
C.每生成1 mol MnO(OH),电池中转移2NA个电子
D.电池中MnO(OH)既是氧化产物又是还原产物
2.(2024广东湛江一模,6)下图是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹起、流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是 ( )
A.电子由O2通入的Pt电极流出
B.H+通过质子交换膜从负极流向正极
C.每消耗22.4 L O2,会产生1 mol醋酸
D.左侧Pt电极表面发生反应:CH3CH2OH+2e- CH3COOH+2H+
3.(2024辽宁部分重点中学协作体模拟,7)盐酸羟胺(NH2OH·HCl)可用作合成抗癌药,其化学性质类似NH4Cl。工业上制备盐酸羟胺的装置及含Fe的催化电极反应机理如图。下列说法正确的是 ( )
A.电子从含Fe的催化电极流出沿导线流入Pt电极
B.电池工作一段时间后,正极区溶液的pH减小
C.电池工作时,当有标准状况下3.36 L H2参与反应,左室溶液质量增加3.3 g
D.A为H+和e-,B为NH3OH+
4.(2024湖北八市3月联考,12,改编)工业上采用电化学方法实现反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),装置如图所示。同温同压下,相同时间内,若进口Ⅰ处n(CO)∶n(H2O)=a∶b,出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的m倍。
下列说法正确的是 ( )
A.固体电解质可采用氧离子导体
B.电极p是外电源的负极
C.CO的转化率为
D.阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
5.(2024河北邯郸第四次调研,12)香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作,证明了TiO2纳米片在酸性条件下具有的本征差的析氢活性,展现出快速选择性地将N还原为NH3的催化性能,下列有关该装置放电过程(如图所示)的叙述错误的是 ( )
A.电子由a极经用电器流向b极
B.a极为负极,b极发生还原反应
C.b极的电极反应式为N+8e-+6H2O NH3+9OH-
D.a极质量减少2.60 g时,b极区有0.09 mol OH-向双极膜迁移
6.(2024东北三省一模,13)我国学者首次开发出一种耦合H2O2生成和废弃PET高值化反应过程的电化学合成系统,装置如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.溶液中OH-移向电极B
B.电极B的电势高于电极A的电势
C.理论上消耗3 mol O2,电极B消耗乙二醇124 g
D.正极区发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH- 2HCOO-+6H2O
7.(2024湖南永州三模,11)苯酚作为质子穿梭剂可用于高效连续性催化合成氨,电解装置中使用LiBF4的四氢呋喃有机电解液。下列说法错误的是 ( )
已知法拉第效率(FE)的定义:FE(X)=×100%。
生成氨气的电极反应为(未配平):
Li+N2++e- LiNxHy+
LiNxHy++e- +Li+NH3
A.a接电源的正极
B.电解过程中,Pt电极区生成了Li和LiNxHy
C.N2与生成NH3的总电极反应式为N2+6+6e- 6+2NH3
D.若生成NH3的法拉第效率为75%,则生成1 mol氨气,消耗H2为1.5 mol
8.(2024九省联考吉林卷,11)如图所示,b为H+/H2标准氢电极,可发生还原反应(2H++2e- H2↑)或氧化反应(H2-2e- 2H+),a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现:1与2相连a电极质量减小,2与3相连c电极质量增大。下列说法正确的是 ( )
A.1与2相连,盐桥1中阳离子向b电极移动
B.2与3相连,电池反应为2Ag+2I-+2H+ 2AgI+H2↑
C.1与3相连,a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D.1与2、2与3相连,b电极均为e-流出极
9.(2024安徽合肥二模,11)热电化学电池是一种新型的低成本低品位热富集体系,工作原理如下图所示,含羧酸的纳米颗粒在不同温度下溶胀或收缩,从而释放或吸收H+驱动电极反应发生。下列说法错误的是 ( )
A.该电池工作时电子由热端经外电路流向冷端
B.冷端的电极反应为+2e-+2H+
C.含羧酸的纳米颗粒在热端溶胀释放H+
D.温差恒定,该体系会形成连续的反应和持续的电流
10.(2024吉林延边一模,18,节选)如图所示是绿色电源“二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性Pt电极)。负极是 (填“a”或“b”),该电极的电极反应式
是 。若有8 mol H+通过质子交换膜,则b极在标准状况下吸收 L O2。
专题八 化学反应与电能
五年高考
考点1 原电池原理及其应用
1.(2024湖南,1,3分)近年来,我国新能源产业得到了蓬勃发展,下列说法错误的是 (D)
A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌,充电时锂离子从正极脱嵌
D.太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
2.(2024江西,11,3分)我国学者发明了一种新型多功能甲醛—硝酸盐电池,可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 (B)
A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e- 2HCOO-+H2↑+2OH-
B.CuRu电极反应为N+6H2O+8e- NH3↑+9OH-
C.放电过程中,OH-通过质子交换膜从左室传递到右室
D.处理废水过程中溶液pH不变,无需补加KOH
3.(2024安徽,11,3分)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是(C)
A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B.电池总反应为+Zn Zn2++3I-
C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP
D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子
4.(2024新课标,12,6分)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时,下列叙述错误的是 (C)
A.电池总反应为2C6H12O6+O2 2C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
5.(2023海南,8,2分)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池,如图所示。下列说法正确的是 (A)
A.b电极为电池正极
B.电池工作时,海水中的Na+向a电极移动
C.电池工作时,紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1 kg Al,电池最多向外提供37 mol电子的电量
6.(2023广东,6,2分)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 (B)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
7.(2023福建,9,4分)一种可在较高温下安全快充的铝—硫电池的工作原理如图,电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物),其中氯铝酸根[AlnC(n≥1)]起到结合或释放Al3+的作用。电池总反应:2Al+3xS Al2(Sx)3。
下列说法错误的是 (D)
A.AlnC含4n个Al—Cl键
B.AlnC中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n-1)个
C.充电时,再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子
D.放电时间越长,负极附近熔融盐中n值小的AlnC浓度越高
8.(2023全国乙,12,6分)室温钠—硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:
,,2Na+++2(1-)e- Na2Sx
下列叙述错误的是 (A)
A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B.放电时外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时正极反应为2Na++S8+2e- Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
9.(2023辽宁,11,3分)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 (B)
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+
10.(2023河北,13,3分)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池,其内部结构如图所示,其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时,电极材料转化为。下列说法错误的是 (B)
A.充电时,b电极上发生还原反应
B.充电时,外电源的正极连接b电极
C.放电时,①区溶液中的S向②区迁移
D.放电时,a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O
11.(双选)(2023山东,11,4分)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 (CD)
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2++4NH3 [Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
12.(2022湖南,8,3分)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下。下列说法错误的是 (B)
A.海水起电解质溶液作用
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
13.(2022广东,16,4分)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti2(PO4)3。
下列说法正确的是 (C)
A.充电时电极b是阴极
B.放电时NaCl溶液的pH减小
C.放电时NaCl溶液的浓度增大
D.每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 g
14.(2022福建,9,4分)一种化学“自充电”的锌—有机物电池,电解质为KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。将电池暴露于空气中,某电极无需外接电源即能实现化学自充电,该电极充放电原理如下图所示。下列说法正确的是 (A)
A.化学自充电时,c(OH-)增大
B.化学自充电时,电能转化为化学能
C.化学自充电时,锌电极反应式:Zn2++2e- Zn
D.放电时,外电路通过0.02 mol电子,正极材料损耗0.78 g
15.(2022浙江1月选考,21,2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示,以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl电极)和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池,pH与电池的电动势E存在关系:pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是 (C)
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低,则该电极反应式为AgCl(s)+e- Ag(s)+Cl-(0.1 mol·L-1)
B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势,可得出未知溶液的pH
D.pH计工作时,电能转化为化学能
16.(2021河北,9,3分)K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是 (D)
A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过
B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极
C.产生1 Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9 g水
17.(2021辽宁,10,3分)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 (B)
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
18.(2021福建,9,4分)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 (D)
A.Li-CO2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
考点2 电解原理及其应用
19.(2024全国甲,12,6分)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 (C)
A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移
B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2 ZnMn2O4
C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e- MnOOH+OH-
D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
20.(2024湖南,10,3分)在KOH水溶液中,电化学方法合成高能物质K4C6N16时,伴随少量O2生成,电解原理如图所示,下列说法正确的是 (B)
A.电解时,OH-向Ni电极移动
B.生成C6的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e- C6+8H2O
C.电解一段时间后,溶液pH升高
D.每生成1 mol H2的同时,生成0.5 mol K4C6N16
21.(2024黑、吉、辽,12,3分)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为 +H2。下列说法错误的是 (A)
A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B.阴极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH- 2HCOO-+2H2O+H2↑
22.(2024山东,13,4分)以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。
下列说法错误的是 (B)
A.电极a连接电源负极
B.加入Y的目的是补充NaBr
C.电解总反应式为Br-+3H2O Br+3H2↑
D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2
23.(2024贵州,11,3分)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:HC+2H++2e-,HC+H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是 (C)
A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B.阴极反应式为O2+2H++2e- H2O2
C.光阳极每消耗1 mol H2O,体系中生成2 mol H2O2
D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
24.(2024广东,16,4分)一种基于氯碱工艺的新型电解池如下图,可用于湿法冶铁的研究。电解过程中,下列说法不正确的是 (C)
A.阳极反应:2Cl--2e- Cl2↑
B.阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高
C.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阳极室溶液减少213 g
D.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阴极室物质最多增加138 g
25.(2023新课标,10,6分)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池,其示意图如下所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是 (C)
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应:ZnxV2O5·nH2O-2xe- xZn2++V2O5+nH2O
26.(2023重庆,12,3分)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。下图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是 (D)
A.电极a为阴极
B.H+从电极b移向电极a
C.电极b发生的反应为+2H2O-6e- +6H+
D.生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸
27.(2023辽宁,7,3分)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是 (D)
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e-生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生:Cl-+H2O-2e- HClO+H+
28.(2023全国甲,12,6分)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应能提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是 (C)
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e- C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况)
29.(2023湖北,10,3分)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是 (D)
A.b电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1
30.(2023北京,5,3分)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是 (C)
A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B.装置a中溶液显碱性的原因是HC的电离程度
C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D.装置b中的总反应为S
31.(2023浙江1月选考,11,3分)在熔融盐体系中,通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi),电解装置如图,下列说法正确的是 (C)
A.石墨电极为阴极,发生氧化反应
B.电极A的电极反应:8H++TiO2+SiO2+8e- TiSi+4H2O
C.该体系中,石墨优先于Cl-参与反应
D.电解时,阳离子向石墨电极移动
32.(2022海南,9,4分)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如图。下列有关说法正确的是 (A)
A.在b电极上,N2被还原
B.金属Ag可作为a电极的材料
C.改变工作电源电压,反应速率不变
D.电解过程中,固体氧化物电解质中O2-不断减少
33.(2022天津,11,3分)实验装置如图所示。接通电源后,用碳棒(a'、b')作笔,在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字,a'端的字迹呈白色。下列结论正确的是(B)
A.a为负极
B.b'端的字迹呈蓝色
C.电子流向为b→b'→a'→a
D.如果将a'、b'换成铜棒,与碳棒作电极时的现象相同
34.(2022湖北,14,3分)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2],过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是(D)
A.生成1 mol Li[P(CN)2],理论上外电路需要转移2 mol电子
B.阴极上的电极反应为P4+8CN--4e- 4[P(CN)2]-
C.在电解过程中CN-向铂电极移动
D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH
35.(2022全国甲,10,6分)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中,Zn2+以Zn(OH存在]。电池放电时,下列叙述错误的是 (A)
A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的S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+Mn2++2H2O
36.(2022辽宁,9,3分)如图,c管为上端封口的量气管,为测定乙酸溶液浓度,量取10.00 mL待测样品加入b容器中,接通电源,进行实验。下列说法正确的是 (A)
A.左侧电极反应:2H2O-4e- O2↑+4H+
B.实验结束时,b中溶液红色恰好褪去
C.若c中收集气体11.20 mL,则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L-1
D.把盐桥换为U形铜导线,不影响测定结果
37.(2022重庆,12,3分)硝酮是重要的有机合成中间体,可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是 (C)
A.惰性电极2为阳极
B.反应前后W数量不变
C.消耗1 mol氧气,可得到1 mol硝酮
D.外电路通过1 mol电子,可得到1 mol水
38.(双选)(2022山东,13,4分)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质,右侧装置为原电池。下列说法正确的是 (BD)
A.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大
B.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸
C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e- Li++Co2++4OH-
D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加300 mg,则此时已进行过溶液转移
39.(2021海南,9,4分)液氨中存在平衡:2NH3 N。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 (B)
A.b电极连接的是电源的负极
B.a电极的反应为2NH3+2e- H2↑+2N
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
40.(2021辽宁,13,3分)利用(Q)与(QH2)电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。下列说法错误的是 (C)
A.a为电源负极
B.溶液中Q的物质的量保持不变
C.CO2在M极被还原
D.分离出的CO2从出口2排出
41.(2021天津,11,3分)下图所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,下列判断错误的是 (C)
A.a是电源的负极
B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色
C.随着电解的进行,CuCl2溶液浓度变大
D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时,至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
42.(2020山东,13,4分)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是 (D)
A.阳极反应为2H2O-4e- 4H++O2↑
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量
考点3 金属的腐蚀与防护
43.(2024湖北,2,3分)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 (D)
A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆
44.(2024广东,5,2分)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 (D)
A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用
C.该法为外加电流法 D.锌发生反应:Zn-2e- Zn2+
45.(2024浙江6月选考,13,3分)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图:
图1图2
下列说法正确的是 (B)
A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子
B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O 4OH-
C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应
46.(2024浙江1月选考,13,3分)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀,生成[Zn(NH3)4]2+和H2。下列说法不正确的是 (C)
A.氨水浓度越大,腐蚀趋势越大 B.随着腐蚀的进行,溶液的pH变大
C.铁电极上的电极反应式为2NH3+2e- 2N+H2↑
D.每生成标准状况下224 mL H2,消耗0.010 mol Zn
三年模拟
题型强化练
题型1 新型电化学装置分析与相关计算
1.(2024安徽淮北一模,12,改编)利用废旧锂电池中的LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示,其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可以自由通过。电解过程中体积的变化忽略不计。下列说法错误的是 (C)
A.电极A为阴极 B.电极B发生的反应为Mn2+-2e-+2H2O MnO2↓+4H+
C.电解一段时间后溶液中Mn2+的浓度减小 D.电解结束后,可通过调节溶液pH除去Mn2+
2.(2024河北唐山一模,13)电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛(对乙酰氨基酚,),电极材料均为石墨。下列说法错误的是(D)
A.电极d为阴极
B.装置工作时,乙室溶液pH增大
C.电极c的电极反应式为+CH3CN+H2O-2e- +2H+
D.合成1 mol扑热息痛,理论上甲室质量增加96 g
3.(2024广东省一模,5)钇稳定氧化锆浓差电池可用于测定待测环境中氧气的含量,在冶金、能源等领域应用广泛。其原理是利用空气与待测环境中氧气的浓度差对电压的影响,某工作状态如图所示。该电池工作时,下列说法不正确的是 (D)
A.电极A为正极
B.O2-由电极A向电极B迁移
C.电极B发生的反应为2O2--4e-O2↑
D.理论上,电解质中O2-的总物质的量会增加
4.(2024九省联考安徽卷,11)我国学者研制了一种锌基电极,与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池,其示意图如下。放电时,Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是 (B)
A.放电时,正极反应为Ni(OH)2+2e- Ni+2OH-
B.放电时,若外电路有0.2 mol电子转移,则有0.1 mol Zn2+向正极迁移
C.充电时,a为外接电源负极
D.充电时,阴极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e- 5Zn+2C+6OH-
5.(2024福建泉州三模,8)最新研究发现一种“氯介导电化学pH变化”系统,通过调节海水的pH去除海水中CO2,电化学原理为Bi+3AgCl+H2O BiOCl+3Ag+2H++2Cl-,甲系统放电时的原理如图所示,该装置可实现充、放电交替运行,达到节约成本的目的;碱化的海水继续吸收空气中的CO2可缓解温室效应。下列说法正确的是 (B)
A.甲系统放电时,正极反应式为Ag++e- Ag
B.甲系统充电时,Bi电极附近溶液pH变大
C.乙系统放电时,Ag电极作负极
D.乙系统充电时,若有3NA个电子通过,则产生标准状况下44.8 L CO2
6.(2024北京丰台二模,11)科学家开发了一种可植入体内的燃料电池,血糖(葡萄糖)过高时会激活电池,产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素,降低血糖水平。电池工作时的原理如下图所示(G-CHO代表葡萄糖)。
下列说法不正确的是 (B)
A.该燃料电池是否工作与血糖的高低有关,血糖正常时电池不工作
B.工作时,电极Ⅰ附近pH下降
C.工作时,电子流向:电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ
D.工作时,电极Ⅱ的电极反应式为G-CHO+H2O-2e- G-COOH+2H+
7.(2024天津耀华中学第三次月考,12)一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示,该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮。下列叙述正确的是 (D)
A.电池工作时,H+的迁移方向:左→右
B.电池工作时,“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小
C.“好氧阴极”存在反应:N+6H2O
D.“厌氧阳极”区质量减少28.8 g时,该电极输出电子2.4 mol
8.(2024辽宁沈阳一模,13)环氧乙烷(,简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。下列说法错误的是 (B)
A.电极1连接外接电源的正极
B.电极2的电极反应式为2H++2e- H2↑
C.溶液a含有两种溶质,溶液b可循环使用
D.离子膜可选择性透过K+
题型2 隔膜在电化学装置中的应用
9.(2024河北唐山二模,13)一种新型富含氧空位的Co/CoO双功能催化剂,可对Zn-空气电池的充放电过程双向催化。电池的工作原理及催化路径如图所示。*R表示R基团在催化剂表面的吸附态。下列说法错误的是 (B)
A.充电时,b极与直流电源的正极相连
B.放电时11.2 L O2(标准状况)参与反应,有2 mol OH-由a极区移向b极区
C.充电过程中a极的电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e- Zn+4OH-
D.充电时决速步反应为*+OH--e- *OH,氧空位提供更多反应位点,降低了反应的活化能
10.(2024东北三省三校一模,13)用锂硫电池处理含有氯化铵的废水,装置如图所示,锂硫电池的工作原理为16Li+S8 8Li2S。下列说法正确的是 (C)
A.a电极与锂硫电池的正极相连
B.c、e为阴离子交换膜,d为阳离子交换膜
C.当锂硫电池中消耗32 g硫时,N室增加的离子总物质的量为4 mol
D.出口一和出口二的物质分别为H3PO4浓溶液、Na2SO4浓溶液
11.(2024湖北十一校二模,12)利用下图所示装置可合成己二腈[NC(CH2)4CN]。充电时生成己二腈,放电时生成O2,其中a、b是互为反置的双极膜,双极膜中的H2O会解离出H+和OH-向两极移动。下列说法错误的是 (B)
A.N极的电势低于M极的电势
B.充电时双极膜中OH-向N极移动,放电时双极膜中H+向N极移动
C.若充电时制得1 mol NC(CH2)4CN,则放电时需生成0.5 mol O2,才能使左室溶液恢复至初始状态
D.充电时,N极反应式为2CH2 CHCN+2e-+2H+ NC(CH2)4CN
12.(2024湖北武昌二模,12)双阴极微生物燃料电池处理含N废水的工作原理如图2所示,双阴极通过的电流相等,废水在电池中的运行模式如图1所示,下列说法错误的是 (D)
图1 图2
A.Ⅰ、Ⅲ为阴极室,Ⅱ为阳极室
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.Ⅲ室会发生反应N+2H++H2O
D.生成3.5 g N2,理论上需要消耗10 g O2
13.(2024福建厦门二模,6)太阳能驱动N和CO2制备CO(NH2)2的装置如图。下列说法错误的是 (B)
A.阳极区电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O
B.双极膜替换为阳离子交换膜可提高制备效率
C.在阳极区中补充S可提高制备效率
D.理论上,每生成44.8 L O2(已折算为标准状况)时,阴极区溶液质量增加30 g
14.(2024河北石家庄一模,13)苯甲醇电催化氧化制备苯甲醛的电解原理如下图所示。下列说法正确的是 (C)
A.理论上,1 mol苯甲醇被氧化成苯甲醛时,电极B上有22.4 L H2放出
B.电解过程中,电极室A和电极室B的pH均减小
C.电极A的电极反应式:Mn2++2H2O-2e- MnO2+4H+
D.b端电势高于a端电势
15.(2024广东深圳一模,15)我国科学家研发了一种由废水(含U等)提铀并同步产电的工艺,其工作原理和相关物质转化关系如图所示。下列有关该过程的说法不正确的是 (C)
A.电子从Fe电极经导线流向CCF电极
B.CCF电极上发生的反应有:O2+2H2O+2e- H2O2+2OH-
C.生成(UO2)O2·2H2O的反应中,n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2
D.利用电解法再次获得含U溶液,需将附着UO2、(UO2)O2·2H2O的电极置于阳极
综合拔高练
建议用时:25分钟
1.(2024江西九江十校第二次联考,10)科学家研制出了一种薄如纸片,可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”。将经过特殊工艺加工后的电极材料涂在纸上,就可形成效率比普通锂电池效率高10倍的“纸电池”。其电池总反应为Zn+2MnO2+H2O ZnO+2MnO(OH)。下列有关说法正确的是 (B)
A.电池的正极反应式为2MnO2+2H++2e- 2MnO(OH)
B.涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2
C.每生成1 mol MnO(OH),电池中转移2NA个电子
D.电池中MnO(OH)既是氧化产物又是还原产物
2.(2024广东湛江一模,6)下图是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹起、流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是 (B)
A.电子由O2通入的Pt电极流出
B.H+通过质子交换膜从负极流向正极
C.每消耗22.4 L O2,会产生1 mol醋酸
D.左侧Pt电极表面发生反应:CH3CH2OH+2e- CH3COOH+2H+
3.(2024辽宁部分重点中学协作体模拟,7)盐酸羟胺(NH2OH·HCl)可用作合成抗癌药,其化学性质类似NH4Cl。工业上制备盐酸羟胺的装置及含Fe的催化电极反应机理如图。下列说法正确的是 (C)
A.电子从含Fe的催化电极流出沿导线流入Pt电极
B.电池工作一段时间后,正极区溶液的pH减小
C.电池工作时,当有标准状况下3.36 L H2参与反应,左室溶液质量增加3.3 g
D.A为H+和e-,B为NH3OH+
4.(2024湖北八市3月联考,12,改编)工业上采用电化学方法实现反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),装置如图所示。同温同压下,相同时间内,若进口Ⅰ处n(CO)∶n(H2O)=a∶b,出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的m倍。
下列说法正确的是 (C)
A.固体电解质可采用氧离子导体
B.电极p是外电源的负极
C.CO的转化率为
D.阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
5.(2024河北邯郸第四次调研,12)香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作,证明了TiO2纳米片在酸性条件下具有的本征差的析氢活性,展现出快速选择性地将N还原为NH3的催化性能,下列有关该装置放电过程(如图所示)的叙述错误的是 (D)
A.电子由a极经用电器流向b极
B.a极为负极,b极发生还原反应
C.b极的电极反应式为N+8e-+6H2O NH3+9OH-
D.a极质量减少2.60 g时,b极区有0.09 mol OH-向双极膜迁移
6.(2024东北三省一模,13)我国学者首次开发出一种耦合H2O2生成和废弃PET高值化反应过程的电化学合成系统,装置如图所示。下列说法错误的是 (C)
A.溶液中OH-移向电极B
B.电极B的电势高于电极A的电势
C.理论上消耗3 mol O2,电极B消耗乙二醇124 g
D.正极区发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH- 2HCOO-+6H2O
7.(2024湖南永州三模,11)苯酚作为质子穿梭剂可用于高效连续性催化合成氨,电解装置中使用LiBF4的四氢呋喃有机电解液。下列说法错误的是 (D)
已知法拉第效率(FE)的定义:FE(X)=×100%。
生成氨气的电极反应为(未配平):
Li+N2++e- LiNxHy+
LiNxHy++e- +Li+NH3
A.a接电源的正极
B.电解过程中,Pt电极区生成了Li和LiNxHy
C.N2与生成NH3的总电极反应式为N2+6+6e- 6+2NH3
D.若生成NH3的法拉第效率为75%,则生成1 mol氨气,消耗H2为1.5 mol
8.(2024九省联考吉林卷,11)如图所示,b为H+/H2标准氢电极,可发生还原反应(2H++2e- H2↑)或氧化反应(H2-2e- 2H+),a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现:1与2相连a电极质量减小,2与3相连c电极质量增大。下列说法正确的是 (B)
A.1与2相连,盐桥1中阳离子向b电极移动
B.2与3相连,电池反应为2Ag+2I-+2H+ 2AgI+H2↑
C.1与3相连,a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D.1与2、2与3相连,b电极均为e-流出极
9.(2024安徽合肥二模,11)热电化学电池是一种新型的低成本低品位热富集体系,工作原理如下图所示,含羧酸的纳米颗粒在不同温度下溶胀或收缩,从而释放或吸收H+驱动电极反应发生。下列说法错误的是 (C)
A.该电池工作时电子由热端经外电路流向冷端
B.冷端的电极反应为+2e-+2H+
C.含羧酸的纳米颗粒在热端溶胀释放H+
D.温差恒定,该体系会形成连续的反应和持续的电流
10.(2024吉林延边一模,18,节选)如图所示是绿色电源“二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性Pt电极)。负极是 a (填“a”或“b”),该电极的电极反应式是 CH3OCH3-12e-+3H2O 2CO2+12H+ 。若有8 mol H+通过质子交换膜,则b极在标准状况下吸收 44.8 L O2。
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2025版新教材高考化学第二轮复习
专题八 化学反应与电能
五年高考
考点1 原电池原理及其应用
1.(2024湖南,1,3分)近年来,我国新能源产业得到了蓬勃发展,下列说法错误的是 ( )
A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌,充电时锂离子从正极脱嵌
D.太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
2.(2024江西,11,3分)我国学者发明了一种新型多功能甲醛—硝酸盐电池,可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 ( )
A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e- 2HCOO-+H2↑+2OH-
B.CuRu电极反应为N+6H2O+8e- NH3↑+9OH-
C.放电过程中,OH-通过质子交换膜从左室传递到右室
D.处理废水过程中溶液pH不变,无需补加KOH
3.(2024安徽,11,3分)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是( )
A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B.电池总反应为+Zn Zn2++3I-
C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP
D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子
4.(2024新课标,12,6分)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时,下列叙述错误的是 ( )
A.电池总反应为2C6H12O6+O2 2C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
5.(2023海南,8,2分)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池,如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.b电极为电池正极
B.电池工作时,海水中的Na+向a电极移动
C.电池工作时,紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1 kg Al,电池最多向外提供37 mol电子的电量
6.(2023广东,6,2分)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 ( )
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
7.(2023福建,9,4分)一种可在较高温下安全快充的铝—硫电池的工作原理如图,电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物),其中氯铝酸根[AlnC(n≥1)]起到结合或释放Al3+的作用。电池总反应:2Al+3xS Al2(Sx)3。
下列说法错误的是 ( )
A.AlnC含4n个Al—Cl键
B.AlnC中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n-1)个
C.充电时,再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子
D.放电时间越长,负极附近熔融盐中n值小的AlnC浓度越高
8.(2023全国乙,12,6分)室温钠—硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:
,,2Na+++2(1-)e- Na2Sx
下列叙述错误的是 ( )
A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B.放电时外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时正极反应为2Na++S8+2e- Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
9.(2023辽宁,11,3分)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+
10.(2023河北,13,3分)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池,其内部结构如图所示,其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时,电极材料转化为。下列说法错误的是 ( )
A.充电时,b电极上发生还原反应
B.充电时,外电源的正极连接b电极
C.放电时,①区溶液中的S向②区迁移
D.放电时,a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O
11.(双选)(2023山东,11,4分)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 ( )
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2++4NH3 [Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
12.(2022湖南,8,3分)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下。下列说法错误的是 ( )
A.海水起电解质溶液作用
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
13.(2022广东,16,4分)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti2(PO4)3。
下列说法正确的是 ( )
A.充电时电极b是阴极
B.放电时NaCl溶液的pH减小
C.放电时NaCl溶液的浓度增大
D.每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 g
14.(2022福建,9,4分)一种化学“自充电”的锌—有机物电池,电解质为KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。将电池暴露于空气中,某电极无需外接电源即能实现化学自充电,该电极充放电原理如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.化学自充电时,c(OH-)增大
B.化学自充电时,电能转化为化学能
C.化学自充电时,锌电极反应式:Zn2++2e- Zn
D.放电时,外电路通过0.02 mol电子,正极材料损耗0.78 g
15.(2022浙江1月选考,21,2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示,以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl电极)和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池,pH与电池的电动势E存在关系:pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是 ( )
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低,则该电极反应式为AgCl(s)+e- Ag(s)+Cl-(0.1 mol·L-1)
B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势,可得出未知溶液的pH
D.pH计工作时,电能转化为化学能
16.(2021河北,9,3分)K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是 ( )
A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过
B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极
C.产生1 Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9 g水
17.(2021辽宁,10,3分)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
18.(2021福建,9,4分)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.Li-CO2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
考点2 电解原理及其应用
19.(2024全国甲,12,6分)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 ( )
A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移
B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2 ZnMn2O4
C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e- MnOOH+OH-
D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
20.(2024湖南,10,3分)在KOH水溶液中,电化学方法合成高能物质K4C6N16时,伴随少量O2生成,电解原理如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.电解时,OH-向Ni电极移动
B.生成C6的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e- C6+8H2O
C.电解一段时间后,溶液pH升高
D.每生成1 mol H2的同时,生成0.5 mol K4C6N16
21.(2024黑、吉、辽,12,3分)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为 +H2。下列说法错误的是 ( )
A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B.阴极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH- 2HCOO-+2H2O+H2↑
22.(2024山东,13,4分)以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。
下列说法错误的是 ( )
A.电极a连接电源负极
B.加入Y的目的是补充NaBr
C.电解总反应式为Br-+3H2O Br+3H2↑
D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2
23.(2024贵州,11,3分)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:HC+2H++2e-,HC+H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是 ( )
A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B.阴极反应式为O2+2H++2e- H2O2
C.光阳极每消耗1 mol H2O,体系中生成2 mol H2O2
D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
24.(2024广东,16,4分)一种基于氯碱工艺的新型电解池如下图,可用于湿法冶铁的研究。电解过程中,下列说法不正确的是 ( )
A.阳极反应:2Cl--2e- Cl2↑
B.阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高
C.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阳极室溶液减少213 g
D.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阴极室物质最多增加138 g
25.(2023新课标,10,6分)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池,其示意图如下所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是 ( )
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应:ZnxV2O5·nH2O-2xe- xZn2++V2O5+nH2O
26.(2023重庆,12,3分)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。下图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是 ( )
A.电极a为阴极
B.H+从电极b移向电极a
C.电极b发生的反应为+2H2O-6e- +6H+
D.生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸
27.(2023辽宁,7,3分)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是 ( )
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e-生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生:Cl-+H2O-2e- HClO+H+
28.(2023全国甲,12,6分)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应能提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e- C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况)
29.(2023湖北,10,3分)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是 ( )
A.b电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1
30.(2023北京,5,3分)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是 ( )
A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B.装置a中溶液显碱性的原因是HC的电离程度
C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D.装置b中的总反应为S
31.(2023浙江1月选考,11,3分)在熔融盐体系中,通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi),电解装置如图,下列说法正确的是 ( )
A.石墨电极为阴极,发生氧化反应
B.电极A的电极反应:8H++TiO2+SiO2+8e- TiSi+4H2O
C.该体系中,石墨优先于Cl-参与反应
D.电解时,阳离子向石墨电极移动
32.(2022海南,9,4分)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如图。下列有关说法正确的是 ( )
A.在b电极上,N2被还原
B.金属Ag可作为a电极的材料
C.改变工作电源电压,反应速率不变
D.电解过程中,固体氧化物电解质中O2-不断减少
33.(2022天津,11,3分)实验装置如图所示。接通电源后,用碳棒(a'、b')作笔,在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字,a'端的字迹呈白色。下列结论正确的是( )
A.a为负极
B.b'端的字迹呈蓝色
C.电子流向为b→b'→a'→a
D.如果将a'、b'换成铜棒,与碳棒作电极时的现象相同
34.(2022湖北,14,3分)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2],过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是( )
A.生成1 mol Li[P(CN)2],理论上外电路需要转移2 mol电子
B.阴极上的电极反应为P4+8CN--4e- 4[P(CN)2]-
C.在电解过程中CN-向铂电极移动
D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH
35.(2022全国甲,10,6分)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中,Zn2+以Zn(OH存在]。电池放电时,下列叙述错误的是 ( )
A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的S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+Mn2++2H2O
36.(2022辽宁,9,3分)如图,c管为上端封口的量气管,为测定乙酸溶液浓度,量取10.00 mL待测样品加入b容器中,接通电源,进行实验。下列说法正确的是 ( )
A.左侧电极反应:2H2O-4e- O2↑+4H+
B.实验结束时,b中溶液红色恰好褪去
C.若c中收集气体11.20 mL,则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L-1
D.把盐桥换为U形铜导线,不影响测定结果
37.(2022重庆,12,3分)硝酮是重要的有机合成中间体,可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是 ( )
A.惰性电极2为阳极
B.反应前后W数量不变
C.消耗1 mol氧气,可得到1 mol硝酮
D.外电路通过1 mol电子,可得到1 mol水
38.(双选)(2022山东,13,4分)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质,右侧装置为原电池。下列说法正确的是 ( )
A.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大
B.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸
C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e- Li++Co2++4OH-
D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加300 mg,则此时已进行过溶液转移
39.(2021海南,9,4分)液氨中存在平衡:2NH3 N。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↑+2N
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
40.(2021辽宁,13,3分)利用(Q)与(QH2)电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。下列说法错误的是 ( )
A.a为电源负极
B.溶液中Q的物质的量保持不变
C.CO2在M极被还原
D.分离出的CO2从出口2排出
41.(2021天津,11,3分)下图所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,下列判断错误的是 ( )
A.a是电源的负极
B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色
C.随着电解的进行,CuCl2溶液浓度变大
D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时,至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
42.(2020山东,13,4分)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是 ( )
A.阳极反应为2H2O-4e- 4H++O2↑
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量
考点3 金属的腐蚀与防护
43.(2024湖北,2,3分)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 ( )
A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆
44.(2024广东,5,2分)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 ( )
A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用
C.该法为外加电流法 D.锌发生反应:Zn-2e- Zn2+
45.(2024浙江6月选考,13,3分)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图:
图1图2
下列说法正确的是 ( )
A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子
B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O 4OH-
C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应
46.(2024浙江1月选考,13,3分)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀,生成[Zn(NH3)4]2+和H2。下列说法不正确的是 (C)
A.氨水浓度越大,腐蚀趋势越大 B.随着腐蚀的进行,溶液的pH变大
C.铁电极上的电极反应式为2NH3+2e- 2N+H2↑
D.每生成标准状况下224 mL H2,消耗0.010 mol Zn
三年模拟
题型强化练
题型1 新型电化学装置分析与相关计算
1.(2024安徽淮北一模,12,改编)利用废旧锂电池中的LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示,其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可以自由通过。电解过程中体积的变化忽略不计。下列说法错误的是 ( )
A.电极A为阴极 B.电极B发生的反应为Mn2+-2e-+2H2O MnO2↓+4H+
C.电解一段时间后溶液中Mn2+的浓度减小 D.电解结束后,可通过调节溶液pH除去Mn2+
2.(2024河北唐山一模,13)电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛(对乙酰氨基酚,),电极材料均为石墨。下列说法错误的是( )
A.电极d为阴极
B.装置工作时,乙室溶液pH增大
C.电极c的电极反应式为+CH3CN+H2O-2e- +2H+
D.合成1 mol扑热息痛,理论上甲室质量增加96 g
3.(2024广东省一模,5)钇稳定氧化锆浓差电池可用于测定待测环境中氧气的含量,在冶金、能源等领域应用广泛。其原理是利用空气与待测环境中氧气的浓度差对电压的影响,某工作状态如图所示。该电池工作时,下列说法不正确的是 ( )
A.电极A为正极
B.O2-由电极A向电极B迁移
C.电极B发生的反应为2O2--4e-O2↑
D.理论上,电解质中O2-的总物质的量会增加
4.(2024九省联考安徽卷,11)我国学者研制了一种锌基电极,与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池,其示意图如下。放电时,Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是 ( )
A.放电时,正极反应为Ni(OH)2+2e- Ni+2OH-
B.放电时,若外电路有0.2 mol电子转移,则有0.1 mol Zn2+向正极迁移
C.充电时,a为外接电源负极
D.充电时,阴极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e- 5Zn+2C+6OH-
5.(2024福建泉州三模,8)最新研究发现一种“氯介导电化学pH变化”系统,通过调节海水的pH去除海水中CO2,电化学原理为Bi+3AgCl+H2O BiOCl+3Ag+2H++2Cl-,甲系统放电时的原理如图所示,该装置可实现充、放电交替运行,达到节约成本的目的;碱化的海水继续吸收空气中的CO2可缓解温室效应。下列说法正确的是 ( )
A.甲系统放电时,正极反应式为Ag++e- Ag
B.甲系统充电时,Bi电极附近溶液pH变大
C.乙系统放电时,Ag电极作负极
D.乙系统充电时,若有3NA个电子通过,则产生标准状况下44.8 L CO2
6.(2024北京丰台二模,11)科学家开发了一种可植入体内的燃料电池,血糖(葡萄糖)过高时会激活电池,产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素,降低血糖水平。电池工作时的原理如下图所示(G-CHO代表葡萄糖)。
下列说法不正确的是 ( )
A.该燃料电池是否工作与血糖的高低有关,血糖正常时电池不工作
B.工作时,电极Ⅰ附近pH下降
C.工作时,电子流向:电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ
D.工作时,电极Ⅱ的电极反应式为G-CHO+H2O-2e- G-COOH+2H+
7.(2024天津耀华中学第三次月考,12)一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示,该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮。下列叙述正确的是 ( )
A.电池工作时,H+的迁移方向:左→右
B.电池工作时,“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小
C.“好氧阴极”存在反应:N+6H2O
D.“厌氧阳极”区质量减少28.8 g时,该电极输出电子2.4 mol
8.(2024辽宁沈阳一模,13)环氧乙烷(,简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。下列说法错误的是 ( )
A.电极1连接外接电源的正极
B.电极2的电极反应式为2H++2e- H2↑
C.溶液a含有两种溶质,溶液b可循环使用
D.离子膜可选择性透过K+
题型2 隔膜在电化学装置中的应用
9.(2024河北唐山二模,13)一种新型富含氧空位的Co/CoO双功能催化剂,可对Zn-空气电池的充放电过程双向催化。电池的工作原理及催化路径如图所示。*R表示R基团在催化剂表面的吸附态。下列说法错误的是 ( )
A.充电时,b极与直流电源的正极相连
B.放电时11.2 L O2(标准状况)参与反应,有2 mol OH-由a极区移向b极区
C.充电过程中a极的电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e- Zn+4OH-
D.充电时决速步反应为*+OH--e- *OH,氧空位提供更多反应位点,降低了反应的活化能
10.(2024东北三省三校一模,13)用锂硫电池处理含有氯化铵的废水,装置如图所示,锂硫电池的工作原理为16Li+S8 8Li2S。下列说法正确的是 ( )
A.a电极与锂硫电池的正极相连
B.c、e为阴离子交换膜,d为阳离子交换膜
C.当锂硫电池中消耗32 g硫时,N室增加的离子总物质的量为4 mol
D.出口一和出口二的物质分别为H3PO4浓溶液、Na2SO4浓溶液
11.(2024湖北十一校二模,12)利用下图所示装置可合成己二腈[NC(CH2)4CN]。充电时生成己二腈,放电时生成O2,其中a、b是互为反置的双极膜,双极膜中的H2O会解离出H+和OH-向两极移动。下列说法错误的是 ( )
A.N极的电势低于M极的电势
B.充电时双极膜中OH-向N极移动,放电时双极膜中H+向N极移动
C.若充电时制得1 mol NC(CH2)4CN,则放电时需生成0.5 mol O2,才能使左室溶液恢复至初始状态
D.充电时,N极反应式为2CH2 CHCN+2e-+2H+ NC(CH2)4CN
12.(2024湖北武昌二模,12)双阴极微生物燃料电池处理含N废水的工作原理如图2所示,双阴极通过的电流相等,废水在电池中的运行模式如图1所示,下列说法错误的是 ( )
图1 图2
A.Ⅰ、Ⅲ为阴极室,Ⅱ为阳极室
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.Ⅲ室会发生反应N+2H++H2O
D.生成3.5 g N2,理论上需要消耗10 g O2
13.(2024福建厦门二模,6)太阳能驱动N和CO2制备CO(NH2)2的装置如图。下列说法错误的是 ( )
A.阳极区电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O
B.双极膜替换为阳离子交换膜可提高制备效率
C.在阳极区中补充S可提高制备效率
D.理论上,每生成44.8 L O2(已折算为标准状况)时,阴极区溶液质量增加30 g
14.(2024河北石家庄一模,13)苯甲醇电催化氧化制备苯甲醛的电解原理如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.理论上,1 mol苯甲醇被氧化成苯甲醛时,电极B上有22.4 L H2放出
B.电解过程中,电极室A和电极室B的pH均减小
C.电极A的电极反应式:Mn2++2H2O-2e- MnO2+4H+
D.b端电势高于a端电势
15.(2024广东深圳一模,15)我国科学家研发了一种由废水(含U等)提铀并同步产电的工艺,其工作原理和相关物质转化关系如图所示。下列有关该过程的说法不正确的是 ( )
A.电子从Fe电极经导线流向CCF电极
B.CCF电极上发生的反应有:O2+2H2O+2e- H2O2+2OH-
C.生成(UO2)O2·2H2O的反应中,n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2
D.利用电解法再次获得含U溶液,需将附着UO2、(UO2)O2·2H2O的电极置于阳极
综合拔高练
建议用时:25分钟
1.(2024江西九江十校第二次联考,10)科学家研制出了一种薄如纸片,可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”。将经过特殊工艺加工后的电极材料涂在纸上,就可形成效率比普通锂电池效率高10倍的“纸电池”。其电池总反应为Zn+2MnO2+H2O ZnO+2MnO(OH)。下列有关说法正确的是 ( )
A.电池的正极反应式为2MnO2+2H++2e- 2MnO(OH)
B.涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2
C.每生成1 mol MnO(OH),电池中转移2NA个电子
D.电池中MnO(OH)既是氧化产物又是还原产物
2.(2024广东湛江一模,6)下图是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹起、流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是 ( )
A.电子由O2通入的Pt电极流出
B.H+通过质子交换膜从负极流向正极
C.每消耗22.4 L O2,会产生1 mol醋酸
D.左侧Pt电极表面发生反应:CH3CH2OH+2e- CH3COOH+2H+
3.(2024辽宁部分重点中学协作体模拟,7)盐酸羟胺(NH2OH·HCl)可用作合成抗癌药,其化学性质类似NH4Cl。工业上制备盐酸羟胺的装置及含Fe的催化电极反应机理如图。下列说法正确的是 ( )
A.电子从含Fe的催化电极流出沿导线流入Pt电极
B.电池工作一段时间后,正极区溶液的pH减小
C.电池工作时,当有标准状况下3.36 L H2参与反应,左室溶液质量增加3.3 g
D.A为H+和e-,B为NH3OH+
4.(2024湖北八市3月联考,12,改编)工业上采用电化学方法实现反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),装置如图所示。同温同压下,相同时间内,若进口Ⅰ处n(CO)∶n(H2O)=a∶b,出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的m倍。
下列说法正确的是 ( )
A.固体电解质可采用氧离子导体
B.电极p是外电源的负极
C.CO的转化率为
D.阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
5.(2024河北邯郸第四次调研,12)香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作,证明了TiO2纳米片在酸性条件下具有的本征差的析氢活性,展现出快速选择性地将N还原为NH3的催化性能,下列有关该装置放电过程(如图所示)的叙述错误的是 ( )
A.电子由a极经用电器流向b极
B.a极为负极,b极发生还原反应
C.b极的电极反应式为N+8e-+6H2O NH3+9OH-
D.a极质量减少2.60 g时,b极区有0.09 mol OH-向双极膜迁移
6.(2024东北三省一模,13)我国学者首次开发出一种耦合H2O2生成和废弃PET高值化反应过程的电化学合成系统,装置如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.溶液中OH-移向电极B
B.电极B的电势高于电极A的电势
C.理论上消耗3 mol O2,电极B消耗乙二醇124 g
D.正极区发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH- 2HCOO-+6H2O
7.(2024湖南永州三模,11)苯酚作为质子穿梭剂可用于高效连续性催化合成氨,电解装置中使用LiBF4的四氢呋喃有机电解液。下列说法错误的是 ( )
已知法拉第效率(FE)的定义:FE(X)=×100%。
生成氨气的电极反应为(未配平):
Li+N2++e- LiNxHy+
LiNxHy++e- +Li+NH3
A.a接电源的正极
B.电解过程中,Pt电极区生成了Li和LiNxHy
C.N2与生成NH3的总电极反应式为N2+6+6e- 6+2NH3
D.若生成NH3的法拉第效率为75%,则生成1 mol氨气,消耗H2为1.5 mol
8.(2024九省联考吉林卷,11)如图所示,b为H+/H2标准氢电极,可发生还原反应(2H++2e- H2↑)或氧化反应(H2-2e- 2H+),a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现:1与2相连a电极质量减小,2与3相连c电极质量增大。下列说法正确的是 ( )
A.1与2相连,盐桥1中阳离子向b电极移动
B.2与3相连,电池反应为2Ag+2I-+2H+ 2AgI+H2↑
C.1与3相连,a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D.1与2、2与3相连,b电极均为e-流出极
9.(2024安徽合肥二模,11)热电化学电池是一种新型的低成本低品位热富集体系,工作原理如下图所示,含羧酸的纳米颗粒在不同温度下溶胀或收缩,从而释放或吸收H+驱动电极反应发生。下列说法错误的是 ( )
A.该电池工作时电子由热端经外电路流向冷端
B.冷端的电极反应为+2e-+2H+
C.含羧酸的纳米颗粒在热端溶胀释放H+
D.温差恒定,该体系会形成连续的反应和持续的电流
10.(2024吉林延边一模,18,节选)如图所示是绿色电源“二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性Pt电极)。负极是 (填“a”或“b”),该电极的电极反应式
是 。若有8 mol H+通过质子交换膜,则b极在标准状况下吸收 L O2。
专题八 化学反应与电能
五年高考
考点1 原电池原理及其应用
1.(2024湖南,1,3分)近年来,我国新能源产业得到了蓬勃发展,下列说法错误的是 (D)
A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌,充电时锂离子从正极脱嵌
D.太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
2.(2024江西,11,3分)我国学者发明了一种新型多功能甲醛—硝酸盐电池,可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 (B)
A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e- 2HCOO-+H2↑+2OH-
B.CuRu电极反应为N+6H2O+8e- NH3↑+9OH-
C.放电过程中,OH-通过质子交换膜从左室传递到右室
D.处理废水过程中溶液pH不变,无需补加KOH
3.(2024安徽,11,3分)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是(C)
A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B.电池总反应为+Zn Zn2++3I-
C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP
D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子
4.(2024新课标,12,6分)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时,下列叙述错误的是 (C)
A.电池总反应为2C6H12O6+O2 2C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
5.(2023海南,8,2分)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池,如图所示。下列说法正确的是 (A)
A.b电极为电池正极
B.电池工作时,海水中的Na+向a电极移动
C.电池工作时,紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1 kg Al,电池最多向外提供37 mol电子的电量
6.(2023广东,6,2分)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 (B)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
7.(2023福建,9,4分)一种可在较高温下安全快充的铝—硫电池的工作原理如图,电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物),其中氯铝酸根[AlnC(n≥1)]起到结合或释放Al3+的作用。电池总反应:2Al+3xS Al2(Sx)3。
下列说法错误的是 (D)
A.AlnC含4n个Al—Cl键
B.AlnC中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n-1)个
C.充电时,再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子
D.放电时间越长,负极附近熔融盐中n值小的AlnC浓度越高
8.(2023全国乙,12,6分)室温钠—硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:
,,2Na+++2(1-)e- Na2Sx
下列叙述错误的是 (A)
A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B.放电时外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时正极反应为2Na++S8+2e- Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
9.(2023辽宁,11,3分)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 (B)
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+
10.(2023河北,13,3分)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池,其内部结构如图所示,其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时,电极材料转化为。下列说法错误的是 (B)
A.充电时,b电极上发生还原反应
B.充电时,外电源的正极连接b电极
C.放电时,①区溶液中的S向②区迁移
D.放电时,a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O
11.(双选)(2023山东,11,4分)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 (CD)
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2++4NH3 [Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
12.(2022湖南,8,3分)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下。下列说法错误的是 (B)
A.海水起电解质溶液作用
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
13.(2022广东,16,4分)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti2(PO4)3。
下列说法正确的是 (C)
A.充电时电极b是阴极
B.放电时NaCl溶液的pH减小
C.放电时NaCl溶液的浓度增大
D.每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 g
14.(2022福建,9,4分)一种化学“自充电”的锌—有机物电池,电解质为KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。将电池暴露于空气中,某电极无需外接电源即能实现化学自充电,该电极充放电原理如下图所示。下列说法正确的是 (A)
A.化学自充电时,c(OH-)增大
B.化学自充电时,电能转化为化学能
C.化学自充电时,锌电极反应式:Zn2++2e- Zn
D.放电时,外电路通过0.02 mol电子,正极材料损耗0.78 g
15.(2022浙江1月选考,21,2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示,以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl电极)和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池,pH与电池的电动势E存在关系:pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是 (C)
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低,则该电极反应式为AgCl(s)+e- Ag(s)+Cl-(0.1 mol·L-1)
B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势,可得出未知溶液的pH
D.pH计工作时,电能转化为化学能
16.(2021河北,9,3分)K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是 (D)
A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过
B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极
C.产生1 Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9 g水
17.(2021辽宁,10,3分)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 (B)
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
18.(2021福建,9,4分)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 (D)
A.Li-CO2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
考点2 电解原理及其应用
19.(2024全国甲,12,6分)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 (C)
A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移
B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2 ZnMn2O4
C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e- MnOOH+OH-
D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
20.(2024湖南,10,3分)在KOH水溶液中,电化学方法合成高能物质K4C6N16时,伴随少量O2生成,电解原理如图所示,下列说法正确的是 (B)
A.电解时,OH-向Ni电极移动
B.生成C6的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e- C6+8H2O
C.电解一段时间后,溶液pH升高
D.每生成1 mol H2的同时,生成0.5 mol K4C6N16
21.(2024黑、吉、辽,12,3分)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为 +H2。下列说法错误的是 (A)
A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B.阴极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH- 2HCOO-+2H2O+H2↑
22.(2024山东,13,4分)以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。
下列说法错误的是 (B)
A.电极a连接电源负极
B.加入Y的目的是补充NaBr
C.电解总反应式为Br-+3H2O Br+3H2↑
D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2
23.(2024贵州,11,3分)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:HC+2H++2e-,HC+H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是 (C)
A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B.阴极反应式为O2+2H++2e- H2O2
C.光阳极每消耗1 mol H2O,体系中生成2 mol H2O2
D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
24.(2024广东,16,4分)一种基于氯碱工艺的新型电解池如下图,可用于湿法冶铁的研究。电解过程中,下列说法不正确的是 (C)
A.阳极反应:2Cl--2e- Cl2↑
B.阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高
C.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阳极室溶液减少213 g
D.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阴极室物质最多增加138 g
25.(2023新课标,10,6分)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池,其示意图如下所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是 (C)
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应:ZnxV2O5·nH2O-2xe- xZn2++V2O5+nH2O
26.(2023重庆,12,3分)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。下图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是 (D)
A.电极a为阴极
B.H+从电极b移向电极a
C.电极b发生的反应为+2H2O-6e- +6H+
D.生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸
27.(2023辽宁,7,3分)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是 (D)
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e-生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生:Cl-+H2O-2e- HClO+H+
28.(2023全国甲,12,6分)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应能提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是 (C)
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e- C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况)
29.(2023湖北,10,3分)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是 (D)
A.b电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1
30.(2023北京,5,3分)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是 (C)
A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B.装置a中溶液显碱性的原因是HC的电离程度
C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D.装置b中的总反应为S
31.(2023浙江1月选考,11,3分)在熔融盐体系中,通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi),电解装置如图,下列说法正确的是 (C)
A.石墨电极为阴极,发生氧化反应
B.电极A的电极反应:8H++TiO2+SiO2+8e- TiSi+4H2O
C.该体系中,石墨优先于Cl-参与反应
D.电解时,阳离子向石墨电极移动
32.(2022海南,9,4分)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如图。下列有关说法正确的是 (A)
A.在b电极上,N2被还原
B.金属Ag可作为a电极的材料
C.改变工作电源电压,反应速率不变
D.电解过程中,固体氧化物电解质中O2-不断减少
33.(2022天津,11,3分)实验装置如图所示。接通电源后,用碳棒(a'、b')作笔,在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字,a'端的字迹呈白色。下列结论正确的是(B)
A.a为负极
B.b'端的字迹呈蓝色
C.电子流向为b→b'→a'→a
D.如果将a'、b'换成铜棒,与碳棒作电极时的现象相同
34.(2022湖北,14,3分)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2],过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是(D)
A.生成1 mol Li[P(CN)2],理论上外电路需要转移2 mol电子
B.阴极上的电极反应为P4+8CN--4e- 4[P(CN)2]-
C.在电解过程中CN-向铂电极移动
D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH
35.(2022全国甲,10,6分)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中,Zn2+以Zn(OH存在]。电池放电时,下列叙述错误的是 (A)
A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的S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+Mn2++2H2O
36.(2022辽宁,9,3分)如图,c管为上端封口的量气管,为测定乙酸溶液浓度,量取10.00 mL待测样品加入b容器中,接通电源,进行实验。下列说法正确的是 (A)
A.左侧电极反应:2H2O-4e- O2↑+4H+
B.实验结束时,b中溶液红色恰好褪去
C.若c中收集气体11.20 mL,则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L-1
D.把盐桥换为U形铜导线,不影响测定结果
37.(2022重庆,12,3分)硝酮是重要的有机合成中间体,可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是 (C)
A.惰性电极2为阳极
B.反应前后W数量不变
C.消耗1 mol氧气,可得到1 mol硝酮
D.外电路通过1 mol电子,可得到1 mol水
38.(双选)(2022山东,13,4分)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质,右侧装置为原电池。下列说法正确的是 (BD)
A.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大
B.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸
C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e- Li++Co2++4OH-
D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加300 mg,则此时已进行过溶液转移
39.(2021海南,9,4分)液氨中存在平衡:2NH3 N。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 (B)
A.b电极连接的是电源的负极
B.a电极的反应为2NH3+2e- H2↑+2N
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
40.(2021辽宁,13,3分)利用(Q)与(QH2)电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。下列说法错误的是 (C)
A.a为电源负极
B.溶液中Q的物质的量保持不变
C.CO2在M极被还原
D.分离出的CO2从出口2排出
41.(2021天津,11,3分)下图所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,下列判断错误的是 (C)
A.a是电源的负极
B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色
C.随着电解的进行,CuCl2溶液浓度变大
D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时,至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
42.(2020山东,13,4分)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是 (D)
A.阳极反应为2H2O-4e- 4H++O2↑
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量
考点3 金属的腐蚀与防护
43.(2024湖北,2,3分)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 (D)
A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆
44.(2024广东,5,2分)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 (D)
A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用
C.该法为外加电流法 D.锌发生反应:Zn-2e- Zn2+
45.(2024浙江6月选考,13,3分)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图:
图1图2
下列说法正确的是 (B)
A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子
B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O 4OH-
C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应
46.(2024浙江1月选考,13,3分)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀,生成[Zn(NH3)4]2+和H2。下列说法不正确的是 (C)
A.氨水浓度越大,腐蚀趋势越大 B.随着腐蚀的进行,溶液的pH变大
C.铁电极上的电极反应式为2NH3+2e- 2N+H2↑
D.每生成标准状况下224 mL H2,消耗0.010 mol Zn
三年模拟
题型强化练
题型1 新型电化学装置分析与相关计算
1.(2024安徽淮北一模,12,改编)利用废旧锂电池中的LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示,其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可以自由通过。电解过程中体积的变化忽略不计。下列说法错误的是 (C)
A.电极A为阴极 B.电极B发生的反应为Mn2+-2e-+2H2O MnO2↓+4H+
C.电解一段时间后溶液中Mn2+的浓度减小 D.电解结束后,可通过调节溶液pH除去Mn2+
2.(2024河北唐山一模,13)电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛(对乙酰氨基酚,),电极材料均为石墨。下列说法错误的是(D)
A.电极d为阴极
B.装置工作时,乙室溶液pH增大
C.电极c的电极反应式为+CH3CN+H2O-2e- +2H+
D.合成1 mol扑热息痛,理论上甲室质量增加96 g
3.(2024广东省一模,5)钇稳定氧化锆浓差电池可用于测定待测环境中氧气的含量,在冶金、能源等领域应用广泛。其原理是利用空气与待测环境中氧气的浓度差对电压的影响,某工作状态如图所示。该电池工作时,下列说法不正确的是 (D)
A.电极A为正极
B.O2-由电极A向电极B迁移
C.电极B发生的反应为2O2--4e-O2↑
D.理论上,电解质中O2-的总物质的量会增加
4.(2024九省联考安徽卷,11)我国学者研制了一种锌基电极,与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池,其示意图如下。放电时,Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是 (B)
A.放电时,正极反应为Ni(OH)2+2e- Ni+2OH-
B.放电时,若外电路有0.2 mol电子转移,则有0.1 mol Zn2+向正极迁移
C.充电时,a为外接电源负极
D.充电时,阴极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e- 5Zn+2C+6OH-
5.(2024福建泉州三模,8)最新研究发现一种“氯介导电化学pH变化”系统,通过调节海水的pH去除海水中CO2,电化学原理为Bi+3AgCl+H2O BiOCl+3Ag+2H++2Cl-,甲系统放电时的原理如图所示,该装置可实现充、放电交替运行,达到节约成本的目的;碱化的海水继续吸收空气中的CO2可缓解温室效应。下列说法正确的是 (B)
A.甲系统放电时,正极反应式为Ag++e- Ag
B.甲系统充电时,Bi电极附近溶液pH变大
C.乙系统放电时,Ag电极作负极
D.乙系统充电时,若有3NA个电子通过,则产生标准状况下44.8 L CO2
6.(2024北京丰台二模,11)科学家开发了一种可植入体内的燃料电池,血糖(葡萄糖)过高时会激活电池,产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素,降低血糖水平。电池工作时的原理如下图所示(G-CHO代表葡萄糖)。
下列说法不正确的是 (B)
A.该燃料电池是否工作与血糖的高低有关,血糖正常时电池不工作
B.工作时,电极Ⅰ附近pH下降
C.工作时,电子流向:电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ
D.工作时,电极Ⅱ的电极反应式为G-CHO+H2O-2e- G-COOH+2H+
7.(2024天津耀华中学第三次月考,12)一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示,该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮。下列叙述正确的是 (D)
A.电池工作时,H+的迁移方向:左→右
B.电池工作时,“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小
C.“好氧阴极”存在反应:N+6H2O
D.“厌氧阳极”区质量减少28.8 g时,该电极输出电子2.4 mol
8.(2024辽宁沈阳一模,13)环氧乙烷(,简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。下列说法错误的是 (B)
A.电极1连接外接电源的正极
B.电极2的电极反应式为2H++2e- H2↑
C.溶液a含有两种溶质,溶液b可循环使用
D.离子膜可选择性透过K+
题型2 隔膜在电化学装置中的应用
9.(2024河北唐山二模,13)一种新型富含氧空位的Co/CoO双功能催化剂,可对Zn-空气电池的充放电过程双向催化。电池的工作原理及催化路径如图所示。*R表示R基团在催化剂表面的吸附态。下列说法错误的是 (B)
A.充电时,b极与直流电源的正极相连
B.放电时11.2 L O2(标准状况)参与反应,有2 mol OH-由a极区移向b极区
C.充电过程中a极的电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e- Zn+4OH-
D.充电时决速步反应为*+OH--e- *OH,氧空位提供更多反应位点,降低了反应的活化能
10.(2024东北三省三校一模,13)用锂硫电池处理含有氯化铵的废水,装置如图所示,锂硫电池的工作原理为16Li+S8 8Li2S。下列说法正确的是 (C)
A.a电极与锂硫电池的正极相连
B.c、e为阴离子交换膜,d为阳离子交换膜
C.当锂硫电池中消耗32 g硫时,N室增加的离子总物质的量为4 mol
D.出口一和出口二的物质分别为H3PO4浓溶液、Na2SO4浓溶液
11.(2024湖北十一校二模,12)利用下图所示装置可合成己二腈[NC(CH2)4CN]。充电时生成己二腈,放电时生成O2,其中a、b是互为反置的双极膜,双极膜中的H2O会解离出H+和OH-向两极移动。下列说法错误的是 (B)
A.N极的电势低于M极的电势
B.充电时双极膜中OH-向N极移动,放电时双极膜中H+向N极移动
C.若充电时制得1 mol NC(CH2)4CN,则放电时需生成0.5 mol O2,才能使左室溶液恢复至初始状态
D.充电时,N极反应式为2CH2 CHCN+2e-+2H+ NC(CH2)4CN
12.(2024湖北武昌二模,12)双阴极微生物燃料电池处理含N废水的工作原理如图2所示,双阴极通过的电流相等,废水在电池中的运行模式如图1所示,下列说法错误的是 (D)
图1 图2
A.Ⅰ、Ⅲ为阴极室,Ⅱ为阳极室
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.Ⅲ室会发生反应N+2H++H2O
D.生成3.5 g N2,理论上需要消耗10 g O2
13.(2024福建厦门二模,6)太阳能驱动N和CO2制备CO(NH2)2的装置如图。下列说法错误的是 (B)
A.阳极区电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O
B.双极膜替换为阳离子交换膜可提高制备效率
C.在阳极区中补充S可提高制备效率
D.理论上,每生成44.8 L O2(已折算为标准状况)时,阴极区溶液质量增加30 g
14.(2024河北石家庄一模,13)苯甲醇电催化氧化制备苯甲醛的电解原理如下图所示。下列说法正确的是 (C)
A.理论上,1 mol苯甲醇被氧化成苯甲醛时,电极B上有22.4 L H2放出
B.电解过程中,电极室A和电极室B的pH均减小
C.电极A的电极反应式:Mn2++2H2O-2e- MnO2+4H+
D.b端电势高于a端电势
15.(2024广东深圳一模,15)我国科学家研发了一种由废水(含U等)提铀并同步产电的工艺,其工作原理和相关物质转化关系如图所示。下列有关该过程的说法不正确的是 (C)
A.电子从Fe电极经导线流向CCF电极
B.CCF电极上发生的反应有:O2+2H2O+2e- H2O2+2OH-
C.生成(UO2)O2·2H2O的反应中,n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2
D.利用电解法再次获得含U溶液,需将附着UO2、(UO2)O2·2H2O的电极置于阳极
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1.(2024江西九江十校第二次联考,10)科学家研制出了一种薄如纸片,可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”。将经过特殊工艺加工后的电极材料涂在纸上,就可形成效率比普通锂电池效率高10倍的“纸电池”。其电池总反应为Zn+2MnO2+H2O ZnO+2MnO(OH)。下列有关说法正确的是 (B)
A.电池的正极反应式为2MnO2+2H++2e- 2MnO(OH)
B.涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2
C.每生成1 mol MnO(OH),电池中转移2NA个电子
D.电池中MnO(OH)既是氧化产物又是还原产物
2.(2024广东湛江一模,6)下图是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹起、流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是 (B)
A.电子由O2通入的Pt电极流出
B.H+通过质子交换膜从负极流向正极
C.每消耗22.4 L O2,会产生1 mol醋酸
D.左侧Pt电极表面发生反应:CH3CH2OH+2e- CH3COOH+2H+
3.(2024辽宁部分重点中学协作体模拟,7)盐酸羟胺(NH2OH·HCl)可用作合成抗癌药,其化学性质类似NH4Cl。工业上制备盐酸羟胺的装置及含Fe的催化电极反应机理如图。下列说法正确的是 (C)
A.电子从含Fe的催化电极流出沿导线流入Pt电极
B.电池工作一段时间后,正极区溶液的pH减小
C.电池工作时,当有标准状况下3.36 L H2参与反应,左室溶液质量增加3.3 g
D.A为H+和e-,B为NH3OH+
4.(2024湖北八市3月联考,12,改编)工业上采用电化学方法实现反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),装置如图所示。同温同压下,相同时间内,若进口Ⅰ处n(CO)∶n(H2O)=a∶b,出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的m倍。
下列说法正确的是 (C)
A.固体电解质可采用氧离子导体
B.电极p是外电源的负极
C.CO的转化率为
D.阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
5.(2024河北邯郸第四次调研,12)香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作,证明了TiO2纳米片在酸性条件下具有的本征差的析氢活性,展现出快速选择性地将N还原为NH3的催化性能,下列有关该装置放电过程(如图所示)的叙述错误的是 (D)
A.电子由a极经用电器流向b极
B.a极为负极,b极发生还原反应
C.b极的电极反应式为N+8e-+6H2O NH3+9OH-
D.a极质量减少2.60 g时,b极区有0.09 mol OH-向双极膜迁移
6.(2024东北三省一模,13)我国学者首次开发出一种耦合H2O2生成和废弃PET高值化反应过程的电化学合成系统,装置如图所示。下列说法错误的是 (C)
A.溶液中OH-移向电极B
B.电极B的电势高于电极A的电势
C.理论上消耗3 mol O2,电极B消耗乙二醇124 g
D.正极区发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH- 2HCOO-+6H2O
7.(2024湖南永州三模,11)苯酚作为质子穿梭剂可用于高效连续性催化合成氨,电解装置中使用LiBF4的四氢呋喃有机电解液。下列说法错误的是 (D)
已知法拉第效率(FE)的定义:FE(X)=×100%。
生成氨气的电极反应为(未配平):
Li+N2++e- LiNxHy+
LiNxHy++e- +Li+NH3
A.a接电源的正极
B.电解过程中,Pt电极区生成了Li和LiNxHy
C.N2与生成NH3的总电极反应式为N2+6+6e- 6+2NH3
D.若生成NH3的法拉第效率为75%,则生成1 mol氨气,消耗H2为1.5 mol
8.(2024九省联考吉林卷,11)如图所示,b为H+/H2标准氢电极,可发生还原反应(2H++2e- H2↑)或氧化反应(H2-2e- 2H+),a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现:1与2相连a电极质量减小,2与3相连c电极质量增大。下列说法正确的是 (B)
A.1与2相连,盐桥1中阳离子向b电极移动
B.2与3相连,电池反应为2Ag+2I-+2H+ 2AgI+H2↑
C.1与3相连,a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D.1与2、2与3相连,b电极均为e-流出极
9.(2024安徽合肥二模,11)热电化学电池是一种新型的低成本低品位热富集体系,工作原理如下图所示,含羧酸的纳米颗粒在不同温度下溶胀或收缩,从而释放或吸收H+驱动电极反应发生。下列说法错误的是 (C)
A.该电池工作时电子由热端经外电路流向冷端
B.冷端的电极反应为+2e-+2H+
C.含羧酸的纳米颗粒在热端溶胀释放H+
D.温差恒定,该体系会形成连续的反应和持续的电流
10.(2024吉林延边一模,18,节选)如图所示是绿色电源“二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性Pt电极)。负极是 a (填“a”或“b”),该电极的电极反应式是 CH3OCH3-12e-+3H2O 2CO2+12H+ 。若有8 mol H+通过质子交换膜,则b极在标准状况下吸收 44.8 L O2。
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