2021新高考化学二轮总复习专题突破练6B电化学

专题突破练6B电化学一、选择题(本题包括9小题,每小题6分,共54分)1.(2020山东济南高三期末)以石墨烯和金属锂为电极的锂—空气电池原理如图所示。下面关于该电池的说法错误的是()A.锂电极的电极反应式:LieLi+B.空气中的O2在石墨烯电极上发生还原反应C.电池工作时电流从锂电极沿导线流向石墨烯电极D.电池工作时锂离子向石墨烯电极方向移动2.(双选)(2020山东威海线上检测)微生物燃料电池的研究已成为治理和消除环境污染的重要课题,利用微生物电池电解饱和食盐水的工作原理如下图所示。下列说法正确的是()A.电池正极的电极反应:O2+2H2O+4e4OHB.电极N附近产生黄绿色气体C.若消耗1molS2,则电路中转移8moleD.将装置温度升高到60℃,一定能提高电池的工作效率3.(2020山东栖霞3月网上统一质检)KO2从动力学和热力学的角度来说都是稳定的化合物,为电池的长期稳定性提供了可靠依据。KO2可充电电池可看作金属钾在负极的电镀和剥离与氧气在正极的还原和生成。“界面”用来阻止电解液的持续降解,电解质为二甲醚的二甲基亚砜(DMSO—DME)溶液,能传导K+。电池反应为K+O2KO2,装置如下图所示。下列说法错误的是()A.放电时,正极反应为K++O2+eKO2B.有效抑制氧气扩散可极大延长KO2电池的循环性能C.充电时,每转移1mole,阳极质量减少39gD.在理想状态下使用空气来替代纯氧可以降低电池的造价4.(2020湖北仙桃线上检测)中国科学家研究出对环境污染小、便于铝回收的海水电池,其工作原理示意图如下:下列说法正确的是()A.电极Ⅰ为阴极,其反应为O2+4H++4e2H2OB.聚丙烯半透膜允许阳离子从右往左通过C.如果电极Ⅱ为活性镁铝合金,则负极区会逸出大量气体D.当负极质量减少5.4g时,正极消耗3.36L气体5.(双选)(2020山东滕州一中线上检测)下图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是()A.工作时,a极的电势低于b极的电势B.工作一段时间之后,a极区溶液的pH减小C.a、b极不能使用同种电极材料D.b极的电极反应式为CH3COO+4H2O8e2HCO3-+9H6.(2020河北衡水中学高三第四次调研)利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。实验装置实验编号浸泡液pH氧气浓度随时间的变化①1.0mol·L1NH4Cl5②0.5mol·L1(NH4)2SO45③1.0mol·L1NaCl7④0.5mol·L1Na2SO47下列说法不正确的是()A.上述正极反应均为O2+4e+2H2O4OHB.在不同溶液中,Cl是影响吸氧腐蚀速率的主要因素C.向实验④中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快D.在300min内,铁钉的平均吸氧腐蚀速率酸性溶液大于中性溶液7.(2020陕西西安中学高三第三次质检)已知某高能锂离子电池的总反应为2Li+FeSFe+Li2S,电解质溶液为含LiPF6·SO(CH3)2的有机溶液(Li+可自由通过)。某小组以该电池为电源电解废水并获得单质镍,工作原理如图所示。下列分析正确的是()A.X与电池的Li电极相连B.电解过程中c(BaCl2)保持不变C.该锂离子电池正极反应为FeS+2Li++2eFe+Li2SD.若去掉阳离子交换膜将其左右两室合并,则X电极的反应不变8.(2020北京平谷一模)工业上用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的SO2,并通过电解方法实现吸收液的循环再生。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,下列有关说法中正确的是()A.X应为直流电源的正极B.电解过程中阴极区pH升高C.图中的b%<a%D.SO32-在电极上发生的反应为SO32-+2OH2e9.(双选)(2020山东济宁5月模考)生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐的形式存在,可用铁、石墨作电极,用电解法去除。电解时,如图1原理所示可进行除氮;翻转电源正负极,可进行除磷,原理是利用Fe2+将PO43-转化为Fe3(PO4)2沉淀。下列说法正确的是A.图2中0~20min脱除的元素是氮元素,此时石墨作阴极B.溶液pH越小有效氯浓度越大,氮的去除率越高C.图2中20~40min脱除的元素是磷元素,此时阴极电极反应式为2H++2eH2↑D.电解法除氮有效氯ClO氧化NH3的离子方程式为3ClO+2NH33Cl+N2↑+3H2O二、非选择题(本题包括3小题,共46分)10.(2020湖北随州线上质检节选)(15分)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料,它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。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,工作原理如图所示。请回答下列问题:(1)生物燃料电池负极的电极反应式为。

(2)当电路中通过3mol电子时,可产生氨气的体积(标准状况下)为L;正极区中n(H+)(填“增加”“减少”或“不变”)。

(3)该装置在高温下不能正常工作,原因是。

11.(2020天津部分重点中学联考节选)(15分)工业上可用电解法来处理含Cr2O72-的酸性废水,最终可将Cr2O72-转化成Cr(OH)请回答:(1)完成铁电极附近溶液中所发生反应的离子方程式:Cr2O72-+6Fe2++14H+2+6+7(2)写出石墨电极处的电极反应式:。

(3)电解时用铁作阳极而不用石墨作阳极的原因是。

(4)电解结束后,若要检验电解液中是否还有Fe2+存在,则可选用的试剂是(填序号)。

A.KSCN溶液 B.CuCl2溶液C.NaOH溶液 D.K3[Fe(CN)6]溶液12.(2020河北保定一中第二次检测)(16分)(1)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作为电解质,向负极充入燃料气CH4,用空气与CO2的混合气作为正极的助燃气,以石墨为电极材料,制得燃料电池。工作过程中,CO32-移向(填“正”或“负”)极,已知CH4发生反应的电极反应式为,(2)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。①如图为某实验小组依据的氧化还原反应(用离子方程式表示)设计的原电池装置,反应前两个电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12g,导线中通过mol电子。

②其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨的电极反应式为。

③如图其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形,如图所示,一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,现象是,电极反应式为;乙装置中石墨a为(填“正”“负”“阴”或“阳”)极,乙装置中与铜丝相连石墨b电极上发生的反应式为,b电极上的产物常用检验。

参考答案专题突破练6B电化学1.C解析在锂—空气电池中,锂失电子作负极,负极是有机电解液,锂不与该电解液直接反应,负极反应式为LieLi+,故A正确;以空气中的氧气作为正极反应物,则空气中的O2在石墨烯电极上发生还原反应,故B正确;电池工作时电流从正极石墨烯电极沿导线流向负极锂电极,故C错误;电池工作时锂离子向正极石墨烯电极方向移动,故D正确。2.BC解析微生物燃料电池中,通入C6H12O6的电极为负极,C6H12O6失电子发生氧化反应;通入O2的电极为正极,O2得电子发生还原反应。电解饱和食盐水时阴、阳极的电极产物分别是:氢气和氢氧化钠、氯气。由图可知,电解质溶液为酸性,正极的电极反应式为O2+4H++4e2H2O,A项错误;M为阴极产生H2,N为阳极产生Cl2,B项正确;1molS2转化成SO42-失8mole,若消耗1molS2,则电路中转移8mole,C项正确;该电池为微生物燃料电池,该微生物的最佳活性温度未知,无法确定60℃时电池效率是否会升高3.C解析放电时,正极上的氧气得电子,与钾离子结合生成超氧化钾,正极反应为K++O2+eKO2,A正确;充电时,氧气从阳极溢出,故有效抑制氧气扩散可极大延长KO2电池的循环性能,B正确;充电时每转移1mole,阳极上钾离子向阴极移动,生成的氧气溢出,质量减少71g,C错误;空气比较廉价,故在理想状态下使用空气来替代纯氧可以降低电池的造价,D正确;故选C。4.C解析电极Ⅰ为正极,左边为碱性海水,其电极反应式为O2+4e+2H2O4OH,故A错误;根据图中信息右边为酸性溶液,左边为碱性海水,为了便于铝的回收,则右边氢离子不能通过聚丙烯半透膜,故B错误;如果电极Ⅱ为活性镁铝合金,镁铝形成很多细小的原电池,镁失去电子,铝上氢离子得到电子,因此在负极区会逸出大量气体,故C正确;由于不一定是标准状况下,因此无法计算正极消耗气体的体积,故D错误。5.BD解析b电极上CH3COO转化为HCO3-,碳元素的化合价升高,说明b为原电池的负极,则a为原电池的正极,发生还原反应,所以a极的电势高于b极的电势,A错误;b电极CH3COO失去电子生成HCO3-,电极反应式为CH3COO+4H2O8e2HCO3-+9H+,生成的H+可以通过质子交换膜进入a电极区,其物质的量与电子转移的物质的量相同,在正极上,迁移的氢离子中只能有一半被电极反应所消耗,从而导致a极区溶液pH减小,B正确;据图可知,该装置是燃料电池,能使用同种电极材料,C错误;根据上述分析可知,b电极的电极反应式为CH3COO+4H2O8e2HCO6.B解析根据图像可知,实验装置中的氧气浓度是逐渐降低的,证明腐蚀过程为吸氧腐蚀,其正极反应为O2+4e+2H2O4OH,故A正确;根据图像可知,①②的反应速率接近,③④的反应速率接近,且①远大于③,②远大于④,故阴离子对反应速率影响不大,NH4+是影响反应速率的主要因素,故B错误;因为NH4+是影响反应速率的主要因素,能导致钢铁的吸氧腐蚀速率加快,故向实验④中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快,故C正确;①②溶液显酸性,③④显中性,根据图像可知,铁钉的平均吸氧腐蚀速率酸性溶液大于中性溶液,7.C解析由电池反应FeS+2LiFe+Li2S可知,Li被氧化,应为原电池的负极,FeS被还原生成Fe,为正极反应,正极的电极反应为FeS+2Li++2eFe+Li2S。用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni,则电解池中镀镍碳棒为阴极,即Y与原电池负极相接,发生还原反应,碳棒为阳极,连接电源的正极,发生氧化反应。由上述分析可知,X与电池的正极FeS相连,故A错误;镀镍碳棒与电源负极相连,镀镍碳棒是电解池的阴极,电极反应式为Ni2++2eNi,为平衡阳极区、阴极区的电荷,Ba2+和Cl分别通过阳离子膜和阴离子膜移向中间的BaCl2溶液中,使BaCl2溶液的物质的量浓度不断增大,故B错误;锂离子电池中FeS所在电极为正极,正极反应式为FeS+2Li++2eFe+Li2S,故C正确;若将图中阳离子膜去掉,由于放电顺序Cl>OH,则Cl移向阳极放电:2Cl2eCl2↑,即X电极反应发生变化,故D错误。8.B解析根据题意分析可知,电解池左室H+→H2,Pt(Ⅰ)是阴极,X为直流电源的负极,A项错误;阴极区消耗H+生成氢气,氢离子浓度减小,溶液的pH增大,B项正确;电解池右室阳极区发生的反应为HSO3-2e+H2OSO42-+3H+和SO32-2e+H2OSO42-+2H+9.CD解析因0~20min脱除的元素是氮元素,所以需要将铵根、氨气氧化成氮气,若铁为阳极,则被氧化的是铁,所以此时石墨为阳极,故A错误;随溶液pH降低,c(H+)增大,Cl2+H2OH++Cl+HClO,平衡逆向移动,溶液中c(HClO)减小,使NH4+的氧化率下降,则氮的去除率随pH的降低而下降,故B错误;除磷时,Fe作阳极失电子生成亚铁离子,亚铁离子和PO43-转化为Fe3(PO4)2沉淀,所以石墨作阴极,水电离出的氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2eH2↑,故C正确;ClO氧化NH3的反应生成氮气,次氯酸根被还原为氯离子,该反应的离子反应方程式为3ClO+2NH33Cl+N2↑+3H2O,故10.答案(1)MV+eMV2+(2)22.4不变(3)高温下氢化酶会失去催化活性解析(1)根据题意分析可知,生物燃料电池负极区发生氧化反应,电极上的反应式为MV+eMV2+。(2)负极区氢气在氢化酶的作用下发生氧化反应,反应的方程式为H2+2MV2+2H++2MV+,正极区得电子发生还原反应,生成NH3,反应的方程式为N2+6H++6MV+6MV2++2NH3,根据反应可知转移6mol电子时生成2mol氨气,负极区产生6mol氢离子进入正极区,同时正极区消耗6mol氢离子,故氢离子总量不变,当电路中通过3mol电子时,可产生氨气的体积(标准状况下)为22.4L,正极区中n(H+)不变。(3)高温条件下会导致氢化酶失活,因此不能在高温下正常工作。11.答案(1)Cr3+Fe3+H2O(2)2H++2eH2↑(3)铁作阳极可产生还原剂亚铁离子,而石墨作阳极不能提供还原剂(4)D解析(1)因为Cr2O72-具有强氧化性,要将Cr2O72-转化成Cr(OH)3沉淀需要还原剂,所以Fe作阳极,该电极上Fe失电子生成Fe2+,Fe2+具有还原性,能将Cr2O72-转化成Cr3+,同时自身被氧化生成Fe3+,根据原子守恒可知铁电极附近溶液中所发生反应的离子方程式为Cr2O72-+6Fe(2)根据上述分析可知,Fe作阳极,石墨电极作阴极,H+在阴极得电子发生还原反应,其电极反应式为2H++2eH2↑。(3)金属Fe作阳极产生的Fe2+具有还原性,可使重铬酸根离子被还原,而石墨作阳极不能提供还原剂。(4)因为K3[Fe(CN)6]遇到Fe2+会出现蓝色沉淀,所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验电解