1、 - 1 - 电化学电化学 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:Li-e-Li+ 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+2H2
2、O+4e-4OH- B.电极 N 附近产生黄绿色气体 C.若消耗 1 mol S2-,则电路中转移 8 mol e- D.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。K-O2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 (DMSODME)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+e-KO2 - 2
3、- B.有效抑制氧气扩散可极大延长 K-O2电池的循环性能 C.充电时,每转移 1 mol e-,阳极质量减少 39 g D.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.电极为阴极,其反应为 O2+4H+4e-2H2O B.聚丙烯半透膜允许阳离子从右往左通过 C.如果电极为活性镁铝合金,则负极区会逸出大量气体 D.当负极质量减少 5.4 g 时,正极消耗 3.36 L 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
4、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-+4H2O-8e-2HC - +9H+ 6.(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 1.0 mol L-1 NH4Cl 5 0.5 mol L-1 (NH4)2SO4 5 1.0 mol L-1 NaCl 7 0.5 mol L-1 Na2SO4 7 下列说法不正确的是( )
5、 - 3 - A.上述正极反应均为 O2+4e-+2H2O4OH- B.在不同溶液中,Cl-是影响吸氧腐蚀速率的主要因素 C.向实验中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快 D.在 300 min 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
6、变 C.该锂离子电池正极反应为 FeS+2Li+2e-Fe+Li2S D.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%OH-, 则 Cl-移向阳极放电:2Cl-2e-Cl2,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()是阴极,X 为直流电源的负
7、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 - 7 - 解池右室阳极区发生的反应为 HS - -2e-+H2OS -+3H+和 S -2e-+H 2O S -+2H+,图中的 b%a%,C 项错误,D 项错误。 9.CD 解析因 020min 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 N 的氧化 率下降,则氮的去除率随 pH 的降低而下降,故 B 错误;
8、除磷时,Fe 作阳极失电子生成 亚铁离子,亚铁离子和 P -转化为 Fe 3(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+2e-H2,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 D 正确。 10.答案(1)MV+-e-MV2+ (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+-e-MV2+。 (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
9、+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+2e-H2 (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 Cr2 -具
10、有强氧化性,要将 Cr 2 -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 Cr2 -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 Cr2 -+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O。 (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+2e-H2。 (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 K3Fe(CN)6遇
11、到 Fe2+会出现蓝色沉淀,所以可以用 K3Fe(CN)6溶液检 验电解结束后电解液中是否还有 Fe2+存在,故选 D。 12.答案(1)负 CH4+4C -8e- 5CO2+2H2O O2+4e-+2CO22C - (2)Fe+Cu2+Fe2+Cu 0.2 2H+2e-H2 溶液变红 O2+2H2O+4e-4OH- 阴 2Cl-2e-Cl2 湿润的淀粉碘化钾 试纸 - 8 - 解析(1)原电池中阴离子向负极移动,则装置中 C -向负极移动;CH 4在负极上发生 氧化反应,电极反应式为 CH4+4C -8e- 5CO2+2H2O,正极上氧气得电子生成碳酸 根离子,电极反应式为 O2+4e-+2
12、CO22C -。 (2)图中为原电池反应,Fe 为负极,电极反应式为 Fe-2e-Fe2+,石墨为正极,电 极反应式为 Cu2+2e-Cu,总反应式为 Fe+Cu2+Fe2+Cu,一段时间后,两电极质量 相差 12g,则: Fe+Cu2+Fe2+Cu 两极质量差 m 转移电子 56g 64g 56g+64g=120g 2mol 12g n 根据上述关系可得 ,解得 n=0.2mol; 氯化铵溶液中,铵根离子水解导致溶液显示酸性,实质是 N +H2O NH3 H2O+H+,石墨为正极,石墨电极上发生反应 2H+2e-H2;若将 盐桥换成弯铜导线与石墨b相连成n形,甲装置为原电池,发生铁的吸氧腐蚀,铁为负 极,铜为正极,正极上发生反应 O2+2H2O+4e-4OH-,铜丝附近溶液呈碱性,滴加酚酞 时溶液变红;乙为电解池装置,乙装置中石墨 b 为阳极,石墨 a 为阴极,阳极上发生反 应 2Cl-2e-Cl2,生成的氯气可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。
