高三化学一轮复习 专题8 电化学

专题8电化学1．锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O=2Zn(OH)42-。下列说法正确的是()A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–=Zn(OH)42－D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）2．Mg-AgCl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-=AgC．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↑3．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H2SO4-H2C2O4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-=AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动4．某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是()A．电池可用于乙醛的制备B．b电极为正极C．电池工作时，a电极附近pH降低D．a电极的反应式为O2+4e--4H+=2H2O5．科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是()A．放电时，负极反应为Zn+4OH–-2e–=Zn(OH)42-B．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2NAC．充电时，电池总反应为2Zn(OH)42－=2Zn+O2↑+4OH–+2H2OD．充电时，正极溶液中OH−浓度升高6．电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是()A．Ag为阳极 B．Ag+由银电极向变色层迁移C．W元素的化合价升高 D．总反应为：WO3+xAg=AgxWO37．一种高性能的碱性硼化钒(VB2)-空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2+16OH-11e-=VO43-+2B(OH)4-+4H2O该电池工作时，下列说法错误的是()A．负载通过0.04mol电子时，有0.224L(标准状况)O2参与反应B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C．电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4-+4VO43-D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极8．利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如上所示。下列说法错误的是()A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动9．为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。以下说法不正确的是()A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−=NiOOH(s)+H2O(l)C．放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−=ZnO(s)+H2O(l)D．放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区10．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。示意图如图所示，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：①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+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+H2OB．协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性11．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。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，ClO4－向负极移动B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为：3CO2+4e-=2CO32-+CD．充电时，正极反应为：Na＋＋e－=Na12．一种可充电锂-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+(1-)O213．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14．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−=3Li2S4B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．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15．三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SO42-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SO42-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16．某全固态薄膜锂离子电池结构如上图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列不正确的是()A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连B．放电时，外电路通过amol电子时，LiPON薄膜电解质损失amolLi+C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2D．电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO217．熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx(x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是()A．Na2S4的电子式为B．放电时正极反应为2Na++xS+2e-=Na2SxC．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极D．该电池是以Na-β-A2O3为隔膜的二次电池18．如图，将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。下列有关说法正确的是()A．阴极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+B．金属M的活动性比Fe的活动性弱C．钢铁表面因积累大量电子而被保护D．钢铁在河水中的腐蚀速率比在海水中的快19．微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是()A．负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+B．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜C．电路中转移1mol电子时海水理论上除盐58.5gD．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:120．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下图所示。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–=O2+4H+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21．在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是()A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气B．离子交换膜为阳离子交换膜C．饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出D．OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量22．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。（1）请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%①为以下实验作参照0.52.090.0②醋酸浓度的影响0.5__36.0③__0.22.090.0（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_______腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了_______(“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是________。（3）该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：______________________________；……（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：__________23．为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L−1FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、_________(从下列图中选择，写出名称)。(2)电池中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择___作为电解质。阳离子u∞×108/(m2·s−1·V−1)阴离子u∞×108/(m2·s−1·V−1)Li+4.07HCO3-4.61Na+5.19NO3-7.40Ca2+6.59Cl−7.91K+7.62SO42-8.27(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入___电极溶液中。(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L−1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=________。(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为___________________，铁电极的电极反应式为_______。因此，验证了Fe2+氧化性小于________，还原性小于________。(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是________________。24．连二亚硫酸钠(Na2S2O4.2H2O)，俗称保险粉，易溶于水，常用于印染、纸张漂白等。(1)Na2S2O4中S的化合价为____________。(2)向锌粉的悬浮液中通入SO2，制备ZnS2O4，生成1molZnS2O4，反应中转移的电子数为________mol；向ZnS2O4溶液中加入适量Na2CO3，生成Na2S2O4并有沉淀产生，该反应的化学方程式为_____________________________________________。(3)Li-SO2电池具有高输出功率的优点。其正极为可吸附SO2的多孔碳电极，负极为金属锂，电解液为溶解有LiBr的碳酸丙烯酯-乙腈溶液。电池放电时，正极上发生的电极反应为2SO2+2e-=S2O42-，电池总反应式为________________________________。该电池不可用水替代混合有机溶剂，其原因是_________________________________。25．下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：①电源的N端为______极；②电极b上发生的电极反应为_______；③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：_________；④电极c的质量变化是_____g；⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液______________；乙溶液______________；丙溶液______________；（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？________________。26．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4，溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：（1）外电路的电流方向是由________极流向________极(填字母)。（2）电池正极反应式为___________________________________。（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？____(填“是”或“否”)，原因是__________。（4）MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_______。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为___________。27．Zn­MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2­NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是_______。电池工作时，电子流向_______(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2­NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原