电化学习题.docx
- 文档编号:6775782
- 上传时间:2023-05-10
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:577.90KB
电化学习题.docx
《电化学习题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电化学习题.docx(29页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
电化学习题
选择题命题区间
电化学
历年真题集中研究——明考情
考向一 原电池
1.(2018·全国卷Ⅲ)一种可充电锂—空气电池如图所示。
当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。
下列说法正确的是( )
A.放电时,多孔碳材料电极为负极
B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D.充电时,电池总反应为Li2O2-x===2Li+
O2
2.(2017·全国卷Ⅲ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。
下列说法错误的是( )
A.电池工作时,正极可发生反应:
2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4
B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多
3.(2016·全国卷Ⅱ)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。
下列叙述错误的是( )
A.负极反应式为Mg-2e-===Mg2+
B.正极反应式为Ag++e-===Ag
C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
考向二 电解池
4.(2018·全国卷Ⅰ)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。
示意图如下所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:
①EDTAFe2+-e-===EDTAFe3+
②2EDTAFe3++H2S===2H++S+2EDTAFe2+
该装置工作时,下列叙述错误的是( )
A.阴极的电极反应:
CO2+2H++2e-===CO+H2O
B.协同转化总反应:
CO2+H2S===CO+H2O+S
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTAFe3+/EDTAFe2+,溶液需为酸性
5.(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。
下列叙述错误的是( )
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式为Al3++3e-===Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
6.(2016·全国卷Ⅰ)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO
可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的SO
离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O-4e-===O2+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成
7.(2018·全国卷Ⅰ节选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。
阳极的电极反应式为______________________________。
电解后,________室的NaHSO3浓度增加。
将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
考向三 金属的腐蚀与防护
8.(2017·全国卷Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
下列有关表述不正确的是( )
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
电化学是高考每年必考内容,主要题型是选择题,有时也会在非选择题中出现(如2018·全国卷ⅠT27、2018·全国卷ⅢT27、2015·全国卷ⅡT26、2014·全国卷ⅠT27),命制的角度有电极反应式的正误判断与书写,电池反应式的书写,正、负极的判断,电池充、放电时离子移动方向的判断,电极附近离子浓度变化的判断,电解的应用与计算,金属的腐蚀与防护等。
同时通过陌生化学电源的装置图,考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力,也体现了对“宏观辨识与微观探析”学科核心素养的考查。
解题知能重点强化——提能力
1.两大工作原理
(1)原电池工作原理示意图
①无论是装置Ⅰ还是装置Ⅱ,电子均不能通过电解质溶液。
②在装置Ⅰ中,由于不可避免会直接发生Zn+Cu2+===Cu+Zn2+而使化学能转化为热能,所以装置Ⅱ的能量转化率高。
(2)电解池工作原理示意图
①与电源正极相连的为阳极;与电源负极相连的为阴极。
②电解液中阳离子移向阴极;阴离子移向阳极。
2.电极的判断方法
(1)原电池中正极和负极的5种判断方法
(2)电解池中阴极和阳极的5种判断方法
3.电解池的电极反应及其放电顺序
(1)阳离子在阴极上的放电顺序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)。
(2)阴离子在阳极上的放电顺序:
S2->I->Br->Cl->OH-。
4.电解的四大类型及规律
类型
电极反应特点
实例
电解物质
电解液浓度
pH
电解液复原方法
电解水型
阴极:
4H++4e-===2H2↑阳极:
4OH--4e-===2H2O+O2↑
NaOH
H2O
增大
增大
加H2O
H2SO4
减小
Na2SO4
不变
电解电解质型
电解质的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
通入HCl气体
CuCl2
—
加CuCl2
放H2生碱型
阴极:
放H2生成碱
阳极:
电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
增大
通入HCl气体
放O2生酸型
阴极:
电解质阳离子放电
阳极:
放O2生成酸
CuSO4
减小
加CuO
5.金属腐蚀与防护的方法
(1)金属腐蚀快慢程度的判断方法
(2)金属电化学保护的两种方法
1.十五种新型电池的电极反应式
锌银电池
总反应:
Ag2O+Zn+H2O
2Ag+Zn(OH)2
正极
Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-
负极
Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
锌空气电池
总反应:
2Zn+O2+4OH-+2H2O===2Zn(OH)
正极
O2+4e-+2H2O===4OH-
负极
Zn+4OH--2e-===Zn(OH)
镍铁
电池
总反应:
NiO2+Fe+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2
正极
NiO2+2e-+2H2O===Ni(OH)2+2OH-
负极
Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2
高铁电池
总反应:
3Zn+2FeO
+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
正极
FeO
+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH-
负极
Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
镍镉电池
总反应:
Cd+2NiOOH+2H2O
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
正极
NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
负极
Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2
MgH2O2
电池
总反应:
H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O
正极
H2O2+2H++2e-===2H2O
负极
Mg-2e-===Mg2+
MgAgCl
电池
总反应:
Mg+2AgCl===2Ag+Mg2++2Cl-
正极
2AgCl+2e-===2Ag+2Cl-
负极
Mg-2e-===Mg2+
镁钴电池
总反应:
xMg+Mo3S4
MgxMo3S4
正极
Mo3S4+2xe-===Mo3S
负极
xMg-2xe-===xMg2+
钠硫
电池
总反应:
2Na+xS===Na2Sx
正极
负极
2Na-2e-===2Na+
钠硫蓄
电池
总反应:
2Na2S2+NaBr3
Na2S4+3NaBr
正极
NaBr3+2e-+2Na+===3NaBr
负极
2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+
钠离子
电池
总反应:
Na1-mCoO2+NamCn
NaCoO2+Cn
正极
Na1-mCoO2+me-+mNa+===NaCoO2
负极
NamCn-me-===mNa++Cn
全钒液
流电池
总反应:
VO
+2H++V2+
V3++VO2++H2O
正极
VO
+2H++e-===VO2++H2O
负极
V2+-e-===V3+
锂钒氧化物电池
总反应:
xLi+LiV3O8===Li1+xV3O8
正极
xLi++LiV3O8+xe-===Li1+xV3O8
负极
xLi-xe-===xLi+
锂-铜
电池
总反应:
2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-
正极
Cu2O+H2O+2e-===2Cu+2OH-
负极
Li-e-===Li+
锂离子
电池
总反应:
Li1-xCoO2+LixC6
LiCoO2+C6(x<1)
正极
Li1-xCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2
负极
LixC6-xe-===xLi++C6
[归纳点拨]
新型化学电源中电极反应式的书写三步骤
2.燃料电池的电极反应式
(以CH3OH为例电极反应式)
电池类型
导电介质
反应式
酸性燃料电池
H+
总反应:
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
正极
O2+4e-+4H+===2H2O
负极
CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+
碱性燃料电池
OH-
总反应:
2CH3OH+3O2+4OH-===2CO
+6H2O
正极
O2+4e-+2H2O===4OH-
负极
CH3OH-6e-+8OH-===CO
+6H2O
熔融碳酸盐燃料电池
CO
总反应:
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
正极
负极
CH3OH-6e-+3CO
===4CO2↑+2H2O
固态氧化物燃料电池
O2-
总反应:
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
正极
O2+4e-===2O2-
负极
CH3OH-6e-+3O2-===CO2↑+2H2O
质子交换膜燃料电池
H+
总反应:
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
正极
O2+4e-+4H+===2H2O
负极
CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+
[归纳点拨] 燃料电池中氧气得电子的思维模型
根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,O2得到电子后化合价降低,首先变成O2-,O2-能否存在要看电解质环境。
由于电解质溶液(酸碱盐)的不同,其电极反应也有所不同,下表为四种不同电解质环境中,氧气得电子后为O2-的存在形式:
电解质环境
从电极反应式判O2-的存在形式
酸性电解质溶液环境下
O2+4H++4e-===2H2O
碱性电解质溶液环境下
O2+2H2O+4e-===4OH-
固体电解质(高温下能传导O2-)环境下
O2+4e-===2O2-
熔融碳酸盐(如:
熔融K2CO3)环境下
O2+2CO2+4e-===2CO
高考题点全面演练——查缺漏
命题点一 新型化学电源
1.世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁-空气电池,其结构如图所示。
下列有关该电池放电时的说法正确的是( )
A.a极发生氧化反应
B.正极的电极反应式为FeOx+2xe-===Fe+xO2-
C.若有22.4L(标准状况)空气参与反应,则电路中有4mol电子转移
D.铁表面发生的反应为xH2O(g)+Fe===FeOx+xH2
2.某新型电池,以NaBH4(B的化合价为+3价)和H2O2作原料,该电池可用作深水勘探等无空气环境电源,其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.每消耗3molH2O2,转移的电子为6mol
B.电池工作时Na+从b极区移向a极区
C.b极上的电极反应式:
H2O2+2e-===2OH-
D.a极上的电极反应式:
BH
+8OH--8e-===BO
+6H2O
命题点二 可逆电池
3.(2018·全国卷Ⅱ)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。
将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C。
下列说法错误的是( )
A.放电时,ClO
向负极移动
B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2
C.放电时,正极反应为3CO2+4e-===2CO
+C
D.充电时,正极反应为Na++e-===Na
4.(2018·益阳模拟)锌—铈液流电池体系作为氧化还原液流电池中的新生一代,有着诸多的优势,如开路电位高、污染小等。
锌—铈液流电池放电时的工作原理如图所示,其中,b电极为惰性材料,不参与电极反应。
下列有关说法正确的是( )
A.放电时,电池的总反应式为2Ce4++Zn===Zn2++2Ce3+
B.充电时,a极发生氧化反应,b极发生还原反应
C.充电时,当电路中通过0.1mol电子时,b极增加14g
D.选择性离子膜为阴离子交换膜,能阻止阳离子通过
[题后悟道]
有关可逆电池的解题思路
命题点三 带离子交换膜的电化学装置
5.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH
,模拟装置如图所示。
下列说法正确的是( )
A.阳极室溶液由无色变成棕黄色
B.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
C.电解一段时间后,阴极室溶液中的pH升高
D.当电路中通过1mol电子的电量时,阴极有0.25mol的O2生成
6.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。
采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示,发生的反应为2Cu+H2O
Cu2O+H2↑。
下列说法正确的是( )
A.钛电极发生氧化反应
B.阳极附近溶液的pH逐渐增大
C.离子交换膜应采用阳离子交换膜
D.阳极反应为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O
[题后悟道]
命题点四 电解原理在环保、新材料制备中的应用
7.ClO2是一种安全稳定的消毒剂。
工业上利用惰性电极电解氯化铵和盐酸制备ClO2的原理如图所示,下列有关说法错误的是( )
A.b电极接直流电源的负极
B.a电极上的电极反应式为NH
-6e-+3Cl-===NCl3+4H+
C.若有2gH2生成,通过阴离子交换膜的Cl-的物质的量为1mol
D.ClO2发生器中反应的离子方程式为6ClO
+NCl3+3H2O===6ClO2↑+NH3↑+3Cl-+3OH-
8.(2018·唐山质检)环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准,其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.“对电极”是负极
B.“工作电极”上发生的电极反应为NO2+2e-+2H+===NO+H2O
C.传感器工作时H+由“工作电极”移向“对电极”
D.“对电极”的材料可能为活泼金属锌
命题点五 新环境下金属的腐蚀与防护
9.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示,下列与此原理有关说法错误的是( )
A.正极反应:
SO
+5H2O+8e-===HS-+9OH-
B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
10.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。
下列有关说法错误的是( )
A.d为石墨,铁片腐蚀加快
B.d为石墨,石墨上电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.d为锌块,铁片不易被腐蚀
D.d为锌块,铁片上电极反应为2H++2e-===H2↑
命题点六 电化学相关计算及电极反应式的书写
11.
(1)粗铜电解精炼的废电解液中常含有Zn2+、Pb2+,向废电解液中加入Na2S溶液,当有PbS和ZnS沉淀时,
=________。
[已知:
Ksp(PbS)=3.4×10-28,Ksp(ZnS)
=1.6×10-24]
(2)利用电化学还原CO2制取ZnC2O4的示意图如图所示,电解液不参与反应。
则Pb电极的电极反应为________________________,当通入标准状况下11.2LCO2时,转移电子数为________。
12.氨气—氮氧化物燃料电池可用于处理氮氧化物,防止空气污染,其装置如图所示。
通入氨气的电极为________(填“正极”或“负极”)。
负极的电极反应式为__________
________________________________________________________________________。
[题后悟道]
陌生电极反应式的书写
[说明] 高考题中往往是非水溶液或具有离子交换膜,应根据图示信息确定电极反应方程式中需添加的“粒子”形式。
卷——基础保分练
1.“自煮火锅”发热包的成分为碳酸钠、硅藻土、铁粉、铝粉、活性炭、焦炭粉、NaCl、生石灰,向发热包中加入冷水,可用来蒸煮食物。
下列说法错误的是( )
A.活性炭作正极,正极上发生还原反应
B.负极反应为Al-3e-+4OH-===AlO
+2H2O
C.Na+由活性炭区向铝粉表面区迁移
D.硅藻土结构疏松,使各物质分散并均匀混合,充分接触
2.如图所示装置中,有如下实验现象:
开始时插在小试管中的导管内的液面下降,一段时间后导管内的液面回升,略高于试管中的液面。
以下有关解释不合理的是( )
A.生铁片中所含的碳能增强铁的抗腐蚀性
B.雨水酸性较强,生铁片开始发生析氢腐蚀
C.导管内液面回升时,正极反应式:
O2+2H2O+4e-===4OH-
D.随着反应的进行,U形管中雨水的酸性逐渐减弱
。
3.“碳呼吸电池”是一种新型能源装置,其工作原理如图。
下列说法正确的是( )
A.该装置是将电能转变为化学能
B.利用该技术可捕捉大气中的CO2
C.每得到1mol草酸铝,电路中转移3mol电子
D.正极的电极反应为C2O
-2e-===2CO2
4.Li/FePO4电池是高温性能好、对环境友好的二次新型电池,总反应为LiCx+FePO4===LiFePO4+xC。
其工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.FePO4/LiFePO4是原电池的负极材料
B.充电时,Li+离开LiFePO4电极在阴极得到电子
C.放电时,负极反应为Li-e-===Li+
D.电池在低温时能如高温时一样保持很好的工作性能
5.如图所示,其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O。
下列说法正确的是( )
A.甲池是电能转化为化学能的装置,乙、丙池是化学能转化为电能的装置
B.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+2H2O===CO
+8H+
C.反应一段时间后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度
D.甲池中消耗280mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生1.45g固体
6.我国某大型客车厂已成功研发高能车载电池,即蓄电4个小时,客车可持续运行8个小时左右。
该电池组成可表示为LiAl/FeS,其中正极的电极反应式为2Li++FeS+2e-===Li2S+Fe。
有关该电池的下列说法中,正确的是( )
A.LiAl在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价为+1价
B.负极的电极反应式为Al-3e-===Al3+
C.该电池的总反应为2Li+FeS===Li2S+Fe
D.充电时,阴极发生的电极反应式为
Li2S+Fe-2e-===2Li++FeS
7.(2018·深圳中学模拟)垃圾假单胞菌株能够在分解有机物的同时分泌物质产生电能,其原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.电流由左侧电极经过负载后流向右侧电极
B.放电过程中,正极附近pH变小
C.若1molO2参与电极反应,有4molH+穿过质子交换膜进入右室
D.负极电极反应为H2PCA+2e-===PCA+2H+
8.(2018·佛山质检)锂空气充电电池有望成为电动汽车的实用储能设备。
工作原理示意图如图,下列叙述正确的是( )
A.该电池工作时Li+向负极移动
B.Li2SO4溶液可作该电池电解质溶液
C.电池充电时间越长,电池中Li2O含量越多
D.电池工作时,正极可发生:
2Li++O2+2e-===Li2O2
9.(2018·郑州质检)如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。
放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后分别变为Na2S4和NaBr。
下列叙述正确的是( )
A.放电时,负极反应为3NaBr-2e-===NaBr3+2Na+
B.充电时,阳极反应为2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+
C.放电时,Na+经过钠离子交换膜,由b池移向a池
D.用该电池电解饱和食盐水,产生2.24LH2时,b池生成17.40gNa2S4
10.近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂铜空气燃料电池,该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,其中放电总反应方程式为2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-,如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动
B.放电时,负极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e-===2Cu+2OH-
C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
D.整个反应过程中,铜相当于催化剂
11.如图是MCFC燃料电池,它是以水煤气(CO、H2)为燃料,一定比例Li2CO3和Na2CO3共熔混合物为电解质。
下列说法正确的是( )
A.B极的电极反应式为2H2O+O2+4e-===4OH-
B.电池放电时,电池中CO
的物质的量逐渐减少
C.放电时,CO
向负极移动
D.电路中的电子经正极、负极、共熔混合物再回到正极,形成闭合回路
12.用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。
其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,则下列有关说法中不正确的是( )
A.X为直流电源的负极,Y为直流电源的正极
B.阳极区pH增
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电化学 习题