区间五电化学

区间五电化学NO.4“测”限时检测——测速度,测准度,查漏补缺!1.(2021·云南昆明模拟)地球上锂资源匮乏,应用受到极大制约,难以持续发展。钾元素储量大并且与锂元素具有类似的性质,赋予了钾离子电池良好的应用前景。某研究中的钾离子电池工作原理如图所示(放电时钾离子嵌入层状TiS2中,充电时钾离子则脱嵌)。电池总反应为TiS2+xKKxTiS2。下列叙述正确的是(B)A.放电时,电子从Cu电极流出B.放电时,正极的电极反应式为TiS2+xK++xeKxTiS2C.充电时,Cu电极的电势低于K电极D.其电解质溶液可以用水作溶剂放电时,K电极为负极,电子从K电极流出,A错误;放电时,正极发生还原反应,K+嵌入TiS2中,电极反应式为TiS2+xK++xeKxTiS2,B正确;充电时,Cu电极为阳极,电势高于K电极(阴极),C错误;金属K与水剧烈反应,故其电解质溶液不能用水作溶剂,D错误。2.(2021·广东广州三模)一种微生物电解池(MEC)既可以处理有机废水,又有助于降低碳排放,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(D)A.a电极为MEC的阳极B.MEC工作时,质子将从a电极室向b电极室迁移C.b电极的电极反应式为CO2+8e+8H+CH4+2H2OD.a电极室产生的CO2与b电极室消耗的CO2相等电极a上有机质转化为CO2,发生氧化反应,所以a为阳极,电极b上CO2转化为CH4,发生还原反应,所以b为阴极。电极a上有机质转化为CO2,发生氧化反应,所以a为阳极,A正确;工作时为电解池,电解池中阳离子由阳极向阴极迁移,所以质子将从a电极室向b电极室迁移,B正确;电极b上CO2得电子被还原,结合迁移过来的氢离子生成CH4和H2O,根据电子守恒和元素守恒可得电极反应式为CO2+8e+8H+CH4+2H2O,C正确;有机质中C元素的化合价不一定和甲烷中C元素的化合价相同,所以a电极室产生的CO2与b电极室消耗的CO2不一定相等,D不正确。3.(2021·黑龙江大庆模拟)设计如图所示装置分离含BaSO4和Na2SO4的浆液,并联合制备硫酸和烧碱。下列说法错误的是(D)A.电极M上的电势低于电极N上的电势B.膜b适合选择阴离子交换膜C.工作时阳极区溶液的pH逐渐减小D.若导线中流过4mole,理论上有4molSO4由于设计装置的目的是分离硫酸钠和硫酸钡,N极区域为稀硫酸,所以可制备硫酸,M极区域为氢氧化钠溶液,所以可制备氢氧化钠,钠离子移向M极,所以可判断出M为阴极,其电极反应式为2H2O+2eH2↑+2OH,阴离子增多,所以钠离子要迁移到M极,需采用阳离子交换膜;N为阳极,其电极反应式为2H2O4eO2↑+4H+,硫酸根离子需迁移到该极,所以采用阴离子交换膜。根据上述分析可知,M为阴极,N为阳极,则M极上电势低于N极上电势,A正确;根据上述分析可知,膜b适合选择阴离子交换膜,B正确;工作时阳极区电极反应式为2H2O4eO2↑+4H+,所以溶液的pH逐渐减小,C正确;若导线中流过4mole,则产生4mol氢离子需要2molSO42-4.(2021·上海徐汇区二模)锥形瓶内壁用某溶液润洗后,放入混合均匀的新制铁粉和碳粉,塞紧瓶塞,同时测量锥形瓶内压强的变化,如图所示。下列说法错误的是(B)A.0～t1时,铁可能发生了析氢腐蚀B.0～t1时,铁可能发生了吸氧腐蚀C.t1～t2时,铁一定发生了吸氧腐蚀D.用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性由题图可知,0～t1时,压强逐渐增大,说明锥形瓶中气体体积增大,铁可能发生了析氢腐蚀,A正确;由题图可知,0～t1时,压强逐渐增大,说明锥形瓶中气体体积增大,吸氧腐蚀会导致锥形瓶中气体体积减小,与题给信息不符,故0～t1时,铁不可能发生吸氧腐蚀,B错误;t1～t2时,压强逐渐减小,说明锥形瓶中气体体积减小,说明铁发生了吸氧腐蚀,C正确;由题给信息,0～t1时,压强逐渐增大,说明锥形瓶中气体体积增大,铁可能发生了析氢腐蚀,也可能是铁与酸性溶液发生了化学反应导致,D正确。5.(2021·广东茂名二模)一种将工厂中含H2S废气先用NaOH溶液吸收,然后利用吸收液进行发电的装置示意图如图。装置工作时,下列说法正确的是(D)A.Na+向a极区移动B.a极电势比b极的高C.a极和b极周围溶液的pH均增大D.由HS生成S2O32-的电极反应为2HS+8OH8eS2O3如题图所示,a极上硫元素化合价升高,发生氧化反应,则a极为负极,Na+向正极移动,A错误;a极为负极,则电势a极比b极的电势低,B错误;a极上发生的反应为2HS+8OH8eS2O32-+5H2O,则a极周围溶液的pH减小,C错误;由HS生成S2O32-的过程为氧化反应,失去电子,电解质溶液中含有OH,则电极反应为2HS+8OH8eS2OD正确。6.(2021·广东汕头三模)如图为某二次电池充电时的工作原理示意图,该过程可实现盐溶液的淡化。下列说法错误的是(A)A.放电时,负极反应式为Bi3e+H2O+ClBiOCl+2H+B.放电时,每生成1molBi消耗1.5molNa3Ti2(PO4)3C.充电时,a极为电源正极D.充电时,电解质溶液的pH变小由题图可知,充电时,Bi电极上,Bi失电子生成BiOCl,该反应式为Bi+Cl+H2O3eBiOCl+2H+,选项所给为充电的阳极反应,A错误;放电时,Bi为正极,BiOCl得电子发生还原反应,每生成1molBi转移3mol电子,而负极上Na3Ti2(PO4)3转化为NaTi2(PO4)3失去2mol电子,由电子守恒可知每生成1molBi,消耗1.5molNa3Ti2(PO4)3,B正确;由题图可知,充电时,Bi电极上,Bi失电子生成BiOCl,则Bi为阳极,所以a极为电源正极,C正确;由题图可知,充电时,阳极反应为Bi+Cl+H2O3eBiOCl+2H+,电解时有H+生成,故电解质溶液pH减小,D正确。7.(2021·福建福州模拟)如图是某种石墨烯电池有关原理示意图,上面装置工作时的电极反应为Li1xC6+xLi++xeLiC6,Li[GS/Si]O2xeLi1x[GS/Si]O2+xLi+。下列说法错误的是(D)A.a与d电极上发生的反应类型相同B.上、下两个装置中的离子交换膜均为阳离子交换膜C.电池放电时,正极反应为Li1x[GS/Si]O2+xLi++xeLi[GS/Si]O2D.若装置工作前c与d电极质量相等,则转移0.1mol电子后两个电极质量相差0.7g由装置图可推出a为阴极,b为阳极,c为负极,d为正极,a与d电极上均发生还原反应,A正确;从装置图中可以看出,为保持溶液呈电中性,离子交换膜允许Li+通过,应该使用阳离子交换膜,B正确;d电极为正极,其电极反应相当于充电时阳极反应的逆过程,根据题干中信息可知,正极(d电极)反应为Li1x[GS/Si]O2+xLi++xeLi[GS/Si]O2,C正确;若装置工作前c与d电极质量相等,则根据电极反应,转移0.1mol电子时,c极减少0.1molLi+,质量减少0.7g,d极增加0.1molLi+,质量增大0.7g,两个电极质量相差1.4g,D错误。8.(2021·山东济南模拟)氮肥厂的废水中氮元素以NH3·H2O、NH3和NH4+的形式存在,对氨氮废水无害化处理已成为全球科学研究热点,下面是电化学氧化法除氨氮的方法。研究表明,以碳材料为阴极,O2可在阴极生成H2O2,并进一步生成氧化性更强的·OH,·OH可以将水中氨氮氧化为N2,阴极区加入FeA.·OH的电子式为·O··B.·OH去除氨气的化学反应方程式为6·OH+2NH3N2+6H2OC.O2在阴极生成H2O2的电极反应式为O2+2e+2H+H2O2D.阴极区加入Fe2+可进一步提高氨氮的去除率的原因是生成的Fe3+起催化剂作用·OH的电子式为·O······H,有9个电子,A正确;·OH可以将水中氨氮氧化为N2,因此·2NH3N2+6H2O,B正确;以碳材料为阴极,O2可在阴极生成H2O2,因此O2在阴极生成H2O2的电极反应式为O2+2e+2H+H2O2,C正确;阴极区加入Fe2+可进一步提高氨氮的去除率的原因是生成的Fe2+起催化剂作用,Fe3+是中间产物,故D错误。9.(2021·上海金山区二模)深埋在潮湿土壤中的铁制管道,在硫酸盐还原菌(最佳生存环境为pH7～8)作用下,能被SO4A.管道发生了吸氧腐蚀B.此类腐蚀会使土壤的pH增大C.酸性条件,管道不易被腐蚀D.刷富铜油漆可以延缓管道腐蚀由题意可知,原电池的正极发生还原反应,由题图示可知发生的电极反应为SO42-+5H2O+8eHS+9OH,故不是发生吸氧腐蚀,A错误;由题图示可知正极发生的电极反应为SO42-+5H2O+8eHS+9OH10.(2021·黑龙江哈尔滨二模)一种电化学“大气固碳”电池工作原理如图所示。该电池充电时,通过催化剂的选择性控制,只有Li2CO3发生氧化,释放出CO2和O2。下列说法正确的是(D)A.该电池放电时的正极反应为2Li2e+CO32-Li2B.图中Li+的移动方向是充电时的移动方向C.充电时阳极发生的反应为C+2Li2CO34e3CO2↑+4Li+D.该电池每放、充4mol电子一次,理论上能固定1molCO2据题图中信息得到放电时Li为负极,电极B为正极,因此该电池放电时的正极反应为3CO2+4e+4Li+2Li2CO3+C,A错误;Li为负极,电极B为正极,因此题图中Li+的移动方向是放电时的移动方向,B错误;根据信息,电池充电时,通过催化剂的选择性控制,只有Li2CO3发生氧化,释放出CO2和O2,因此充电时的阳极发生的反应为2Li2CO34e2CO2↑+4Li++O2↑,C错误;根据放电时,正极电极反应式为3CO2+4e+4Li+2Li2CO3+C,充电时,阳极反应式为2Li2CO34e2CO2↑+4Li++O2↑,因此该电池每放、充4mol电子一次,理论上能固定1molCO2,D正确。11.(2021·四川成都三模)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,该装置可有效减少碳的排放,其工作原理如图所示。下列有关说法中不正确的是(B)A.系统工作时,a极为电源负极,电子从a极流出B.系统工作时,将电能转化成化学能C.系统工作时,b极区可能会析出固体D.系统工作时,b极区的电极反应式为2CO2+2H2O+2e2HCO3-+H金属Na为活泼金属,易失电子,所以a电极为负极,b电极为正极。该电池工作时,钠极(a极)为电源负极,电子从a极流出,流向b极,A正确;由于是原电池,故系统工作时,将化学能转化成电能,B错误;Na+移向正极,遇到HCO3-有可能形成溶解度较小的NaHCO3,故可能有固体析出,C正确;由题图知b极上是CO2和H2O发生得电子的还原反应生成HCO3-和H2,电极反应为2CO2+2H2O+2e2HCO312.(2021·四川成都模拟)一种氯离子介导的电化学合成方法,能将乙烯高效清洁、选择性地转化为环氧乙烷,电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后,将阴、阳极电解液输出混合,便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是(B)电解池左侧物质转化:Cl→Cl2→HClOCH2ClCH2OHA.Ni电极与电源负极相连B.工作过程中阴极附近pH减小C.该过程的总反应为CH2CH2+H2O+H2D.在电解液混合过程中会发生反应HCl+KOHKCl+H2O根据电解池左侧乙烯转化为环氧乙烷可以推断左侧发生氧化反应,Pt电极为阳极,与电源正极相连,则Ni电极与电源负极相连,A正确;阴极是水电离出的氢离子放电发生还原反应生成氢气和OH,pH增大,B错误;阳极乙烯放电,阴极是水电离出的氢离子放电,总反应为CH2CH2+H2O+H2,C正确;根据电解池左侧物质转化关系推断左侧生成HCl,右侧氢离子放电生成氢氧化钾,在电解液混合过程中会发生酸碱中和反应,D正确。13.(2021·辽宁沈阳模拟)某种利用垃圾渗透液实现发电的装置示意图如图所示。当该装置工作时,下列说法正确的是(D)A.Y为该电池的负极,发生氧化反应B.电路中流过7.5mol电子时,共产生N2的体积为44.8LC.整套装置在高温下发电效果更佳D.X极发生的电极反应式为2NH36e+6OHN2+6H2O,周围pH减小根据物质转化可知,Y为该电池的正极,发生还原反应,A错误;没有注明标准状况,无法计算氮气的体积,B错误;高温下微生物发生变性,不利于原电池反应,C错误;X极发生的电极反应式为2NH36e+6OHN2+6H2O,氢氧根离子浓度降低,周围pH减小,D正确。14.(2021·江西南昌二模)一种流动电池如图所示,其原理是PbO2+2H2SO4+CuPbSO4+CuSO4+2H2O,该电池的主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动,在电池外部调节电解质溶液,以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。下列说法不正确的是(D)A.b为该电池的负极B.a电极的反应式为PbO2+4H++SO42-+2ePbSO4+2HC.当电池工作时,a、b两电极的质量之和几乎不变D.调节电解质溶液,只需补充一定量的H2SO4溶液和CuSO4溶液根据PbO2+2H2SO4+CuPbSO4+CuSO4+2H2O分析,铜化合价升高,是原电池的负极,因此b为该电池的负极,A正确;根据总反应方程式a极是PbO2得到电子,因此a电极的反应式为PbO2+4H++SO42-+2ePb