2022高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第1部分 第7講 電化學(xué)原理及應(yīng)用對點(diǎn)特訓(xùn)

2022高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第1部分 第7講 電化學(xué)原理及應(yīng)用對點(diǎn)特訓(xùn)1(2018·邢臺期末)一種生產(chǎn)和利用氫能的途徑如圖所示。下列說法錯誤的是(C)A氫能屬于二次能源B圖中能量轉(zhuǎn)化的方式至少有6種C太陽能電池的供電原理與燃料電池相同D太陽能、風(fēng)能、氫能都屬于新能源解析氫能是利用太陽能等產(chǎn)生的，故屬于二次能源，選項(xiàng)A正確；圖中涉及的能量轉(zhuǎn)化方式有太陽能、風(fēng)能、水能轉(zhuǎn)化為電能，電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化，電能與光能、熱能的轉(zhuǎn)化等，選項(xiàng)B正確；太陽能電池的供電原理實(shí)際是熱能轉(zhuǎn)化為電能，而燃料電池的供電原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，所以二者是不相同的，選項(xiàng)C錯誤；太陽能、風(fēng)能、氫能都屬于新能源，選項(xiàng)D正確。2(2018·江南十校)氣體的自動化檢測中常常應(yīng)用原電池原理的傳感器。下圖為電池的工作示意圖：氣體擴(kuò)散進(jìn)入傳感器，在敏感電極上發(fā)生反應(yīng)，傳感器就會接收到電信號。下表列出了待測氣體及敏感電極上部分反應(yīng)產(chǎn)物。則下列說法中正確的是(B)待測氣體部分電極反應(yīng)產(chǎn)物NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4A上述氣體檢測時，敏感電極均作電池正極B檢測Cl2和NO2體積分?jǐn)?shù)相同的兩份空氣樣本時，傳感器上產(chǎn)生的電流大小相同C檢測H2S和CO體積分?jǐn)?shù)相同的兩份空氣樣本時，傳感器上產(chǎn)生的電流大小相同D檢測H2S時，對電極充入空氣，對電極上的電極反應(yīng)式為O24e2O2解析還原劑失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極、氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極，根據(jù)待測氣體和反應(yīng)產(chǎn)物可知，部分氣體中元素化合價上升，部分氣體中元素的化合價下降，所以敏感電極不一定都做電池正極，選項(xiàng)A錯誤；1 mol Cl2和NO2得到電子的物質(zhì)的量都為2 mol，則檢測Cl2和NO2體積分?jǐn)?shù)相同的兩份空氣樣本時，傳感器上產(chǎn)生的電流大小相同，選項(xiàng)B正確；產(chǎn)生的電流大小與失電子多少有關(guān)，檢測H2S和CO體積分?jǐn)?shù)相同的兩份空氣樣本時，硫化氫失去電子數(shù)大于CO，所以產(chǎn)生電流大小不同，選項(xiàng)C錯誤；檢測硫化氫時，硫化氫生成硫酸，硫元素化合價由2變?yōu)?而發(fā)生氧化反應(yīng)，則其所在電極為負(fù)極，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O24H4e=2H2O，選項(xiàng)D錯誤。3(2018·湖南G10三模)近年來，我國在航空航天事業(yè)上取得了令人矚目的成就，科學(xué)家在能量的轉(zhuǎn)化，航天器的零排放作出了很大的努力，其中為了達(dá)到零排放的要求，循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供O2，設(shè)計(jì)了一種裝置(如圖)實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化，總反應(yīng)方程式為2CO22COO2。關(guān)于該裝置下列說法正確的是(B)A裝置中離子交換膜為陽離子交換膜BCO2參與X電極的反應(yīng)方程式：CO22eH2O=CO2OHCN型半導(dǎo)體為正極，P型半導(dǎo)體為負(fù)極D外電路每轉(zhuǎn)移2 mol電子，Y極生成氣體22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)解析由圖可知左側(cè)為太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，右側(cè)為電解裝置，根據(jù)左側(cè)電子移動方向可知：X為陰極，所以O(shè)H應(yīng)該往Y極移動，因此離子交換膜應(yīng)該為陰離子交換膜，選項(xiàng)A錯誤；X為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)方程式2CO2=2COO2可知，X極發(fā)生的反應(yīng)為：CO22eH2O=CO2OH，選項(xiàng)B正確；由于電子從P移向N，所以N為負(fù)極，選項(xiàng)C錯誤；Y極電極反應(yīng)式為：4OH4e=2H2OO2，所以外電路每轉(zhuǎn)移2 mol電子，Y極生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積為11.2 L，選項(xiàng)D錯誤。4(2018·全國卷)一種可充電鋰空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時，O2與Li在多孔碳材料電極處生成Li2O2x(x0或1)。下列說法正確的是(D)A放電時，多孔碳材料電極為負(fù)極B放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C充電時，電解質(zhì)溶液中Li向多孔碳材料區(qū)遷移D充電時，電池總反應(yīng)為Li2O2x=2Li(1)O2解析放電時，O2與Li在多孔碳電極處反應(yīng)，說明電池內(nèi)，Li向多孔碳電極移動，因?yàn)殛栯x子移向正極，所以多孔碳電極為正極，選項(xiàng)A錯誤；因?yàn)槎嗫滋茧姌O為正極，電子在外電路應(yīng)該由鋰電極流出，再流向多孔碳電極(由負(fù)極流向正極)，選項(xiàng)B錯誤；充電和放電時電池中離子的移動方向應(yīng)該相反，放電時，Li向多孔碳電極移動，充電時向鋰電極移動，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)圖示和上述分析，電池的正極反應(yīng)應(yīng)該是O2與Li得電子轉(zhuǎn)化為Li2O2x，電池的負(fù)極反應(yīng)應(yīng)該是單質(zhì)Li失電子轉(zhuǎn)化為Li，所以總反應(yīng)為：2Li(1)O2=Li2O2x，充電的反應(yīng)與放電的反應(yīng)相反，所以為Li2O2x=2Li(1)O2，選項(xiàng)D正確。5(2018·遼寧五校聯(lián)考)下列裝置由甲、乙部分組成(如圖所示)，甲是將廢水中乙二胺H2N(CH2)2NH2氧化為環(huán)境友好物質(zhì)形成的化學(xué)電源。當(dāng)電池工作時，下列說法正確的是(D)A電子的流動方向MFeCuSO4溶液CuNBM極電極反應(yīng)式：H2N(CH2)2NH216OH16e=2CO2N212H2OC當(dāng)N極消耗5.6 L O2時，則鐵極增重32 gD一段時間后，乙中CuSO4溶液濃度基本保持不變解析根據(jù)題給信息知，甲圖中裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，M是負(fù)極，N是正極，電解質(zhì)溶液為酸性溶液；乙部分是在鐵上鍍銅，則鐵為陰極與負(fù)極相連，銅為陽極與正極相連，電子不能通過溶液，選項(xiàng)A錯誤；H2N(CH2)2NH2在負(fù)極M上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氮?dú)狻⒍趸己退?，電極反應(yīng)式為H2N(CH2)2NH24H2O16e=2CO2N216H，選項(xiàng)B錯誤；未注明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，無法計(jì)算5.6LO2的物質(zhì)的量，選項(xiàng)C錯誤；乙部分是在鐵上鍍銅，電解液濃度基本不變，選項(xiàng)D正確。6(2018·鹽城一模)一種生物電化學(xué)方法脫除水體中NH的原理如下圖所示：下列說法正確的是(B)A裝置工作時，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷裝置工作時，a極周圍溶液pH 降低C裝置內(nèi)工作溫度越高，NH脫除率一定越大D電極b 上發(fā)生的反應(yīng)之一是：2NO2e=N23O2解析該裝置是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，選項(xiàng)A錯誤；a極為陽極，電極反應(yīng)為NH2H2O6e=NO8H，所以a極周圍溶液的pH減小，選項(xiàng)B正確；該裝置是在細(xì)菌生物作用下進(jìn)行的，所以溫度過高，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，NH脫除率會減小，選項(xiàng)C錯誤；b極上反應(yīng)式為2NO12H10e=N26H2O，選項(xiàng)D錯誤。7(2017· 全國卷)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為：16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列說法錯誤的是(D)A電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S62Li2e=3Li2S4B電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多解析原電池中電解質(zhì)陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li移動方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)可知正極依次發(fā)生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的還原反應(yīng)，選項(xiàng)A正確；電池工作時負(fù)極電極方程式為：Lie=Li，當(dāng)外電路中流過0.02 mol電子時，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol，其質(zhì)量為0.14 g，選項(xiàng)B正確；石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，故可以提高電極a的導(dǎo)電能力，選項(xiàng)C正確；電池充電時為電解池，此時電解總反應(yīng)為8Li2Sx16LixS8(2x8)，故Li2S2的量會越來越少，選項(xiàng)D錯誤。8(2018·朝陽期末)微生物燃料電池在凈化廢水的同時能獲得能源或得到有價值的化學(xué)產(chǎn)品，圖2為其工作原理，圖1為廢水中Cr2O離子濃度與去除率的關(guān)系。下列說法不正確的是(C)A若有機(jī)物為葡萄糖，則M極電極反應(yīng)式為：C6H12O6(葡萄糖)24e6H2O6CO224HB電池工作時，N極附近溶液pH增大C處理1 mol Cr2O時有6 mol H從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移DCr2O離子濃度較大時，可能會造成還原菌失活解析由圖可知，該電池中有機(jī)物在微生物作用下發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，M電極為負(fù)極；氧氣和Cr2O被還原，N電極為正極。若有機(jī)物為葡萄糖，則根據(jù)電子得失守恒以及電荷守恒可得電極反應(yīng)式：C6H12O6(葡萄糖)24e6H2O=6CO224H，選項(xiàng)A正確；電池工作時，N極電極反應(yīng)式為：O24H4e=2H2O，故N附近溶液pH增大，選項(xiàng)B正確；由于右側(cè)除了Cr2O得電子，還有一定量的氧氣得到電子，故處理1 mol Cr2O需要6 mol電子，但從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移的H的物質(zhì)的量大于6 mol，選項(xiàng)C錯誤；由圖1可知，Cr2O離子濃度較大時，其去除率幾乎為0，因?yàn)槠溆袕?qiáng)氧化性會造成還原菌的蛋白質(zhì)變性而失活，選項(xiàng)D正確。9(2018·武漢一模)某鎳冶煉車間排放的漂洗廢水中含有一定濃度的Ni2和Cl，圖甲是雙膜三室電沉積法回收廢水中Ni2的示意圖，圖乙描述的是實(shí)驗(yàn)中陰極液pH與鎳回收率之間的關(guān)系。下列說法不正確的是(D)A交換膜b為陰離子交換膜B陽極反應(yīng)式為2H2O4eO24HC陰極液pH1時，鎳的回收率低主要是有較多H2生成D濃縮室得到1 L 0.5 mol/L鹽酸時，陰極回收得到11.8 g鎳解析由圖可知濃縮室中鹽酸濃度增大，所以廢水中Cl應(yīng)該經(jīng)過交換膜b進(jìn)入濃縮室，而硫酸溶液中的H應(yīng)該經(jīng)過交換膜a進(jìn)入濃縮室，所以a、b分別為陽離子交換膜與陰離子交換膜，選項(xiàng)A正確；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，為溶液中OH放電產(chǎn)生O24OH4e=O22H2O，也可以寫成：2H2O4e=O24H，選項(xiàng)B正確；陰極上主要發(fā)生：Ni22e=Ni，但是如果溶液pH太小，c(H)較大，可能發(fā)生：2H2e=H2，而使鎳的回收率低，選項(xiàng)C正確；濃縮室得到1 L 0.5 mol/L鹽酸時，則有0.4 mol Cl進(jìn)入濃縮室，電路上有0.4 mol電子通過，如果陰極只有Ni2放電，則會析出0.2 mol Ni，即11.8 g鎳，但是由于陰極還發(fā)生了2H2e=H2，所以得到鎳的質(zhì)量小于11.8 g，選項(xiàng)D錯誤。10(1)(2018·江淮十校調(diào)研)用原電池原理可以除去酸性廢水中的三氯乙烯、AsO，其原理如圖所示(導(dǎo)電殼內(nèi)部為納米零價鐵)。在除污過程中，納米零價鐵中的Fe為原電池的_負(fù)_極 (填“正”或“負(fù)”)，寫出C2HCl3在其表面被還原為乙烷的電極反應(yīng)式為_C2HCl35H8e=C2H63C1_。(2)(2018·武漢三模)根據(jù)2CrO2HCr2OH2O 設(shè)計(jì)圖示裝置，以惰性電極電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，圖中右側(cè)電極與電源的_正極_極相連，其電極反應(yīng)式為4OH4e=O22H2O(或2H2O4e=O24H)。透過交換膜的離子為_Na_，該離子移動的方向?yàn)開ba_ (填“ab”或“ba”)。(3)(2018江淮十校聯(lián)考)含有氮的的氧化物NOx尾氣也可用電解法進(jìn)行處理，其裝置圖如下(C1、C2均為碳棒)：與鉛蓄電池中二氧化鉛電極相連的應(yīng)該是：_C1_(C1、C2)，寫出C2電極反應(yīng)式：_2NOx4xe4xH=N22xH2O_。若右側(cè)溶液質(zhì)量增加18 g，則鉛蓄電池中有_207_g鉛放電。解析(1)由圖可知，納米零價鐵中Fe失電子作負(fù)極，C2HCl3在其表面被還原為乙烷，根據(jù)電荷守恒和原子守恒，該電極反應(yīng)式為：C2HCl35H8e=C2H63C1。(2)根據(jù)2CrO2HCr2OH2O 反應(yīng)可知：右側(cè)b內(nèi)溶液中氫離子濃度增大，平衡右移，說明溶液中氫氧根離子失電子變?yōu)檠鯕?，發(fā)生氧化反應(yīng)，該極為陽極，與電源的正極相連接，因此圖中右側(cè)電極與電源的正極相連；其電極反應(yīng)式為4OH4e=O22H2O；根據(jù)圖示可知透過交換膜的離子為Na；鈉離子向陰極移動，即向電解池的左側(cè)a方向移動，即ba。(3)由圖可知C2發(fā)生NOxN2，氮元素被還原，故C2為陰極接鉛蓄電池負(fù)極即Pb電極，故PbO2電極接C1；C1電極反應(yīng)為：2H2O4e=4HO2，C2電極反應(yīng)為：2NOx4xe4xH=N22xH2O，設(shè)鉛蓄電池中有y g Pb放電，則電路上有×2 mol e通過，則有×2 mol H流向右側(cè)，右側(cè)通過電極反應(yīng)增重：×2×，即×2×18，故y207 g。11(2018·衡水三模)某研究性學(xué)習(xí)小組將下列裝置如圖連接，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后，向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色。試回答下列問題：(1)電源A極的名稱是_正極_(正極或負(fù)極)。(2)電解一段時間后，甲裝置中要加入80 g CuO和3 mol H2O才能恢復(fù)至通電前的狀態(tài)，則電路上通過的電子個數(shù)為_8NA_。(3) 假如乙裝置的溶液體積為2 L，食鹽水足量，若溶液的pH從7變成14，則兩極總共產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為_44.8_L。如果此時將電路斷開，將EF直接相連，電路上有電流產(chǎn)生，兩極電極反應(yīng)式分別為：E_Cl22e=2Cl_，F(xiàn)_H22e2OH=2H2O_ 。(4)欲用丙裝置給銅鍍銀，G應(yīng)該是_銀_(填“銅”或“銀”)，電鍍液的主要成分是_AgNO3_(填化學(xué)式)。(5)欲用丙裝置精煉銅，G應(yīng)該是_粗銅_(填“粗銅”或“精銅”)，電解一段時間后電解液中的銅離子濃度 _減小_(填“增大”或“不變”或“減小”)，假如粗銅中雜質(zhì)只有鐵和鋅，精煉結(jié)束后溶液總質(zhì)量不變，則鐵和鋅的物質(zhì)的量之比為_18_。(6)裝置丁中的現(xiàn)象是_X極附近紅褐色變淺，Y極附近紅褐色變深_。解析(1)向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色，說明該極上氫離子放電，所以該電極是陰極，A是電源的正極。(2)甲裝置中要加入80 g CuO氧化銅和3 mol H2O才能恢復(fù)至通電前的狀態(tài)，可見陰極先析出銅，后產(chǎn)生氫氣，陽極產(chǎn)生氧氣，由加入的氧化銅和水的量可知，電解過程中產(chǎn)生的氧氣為2 mol，所以電路上有8 mol電子通過；(3)電解飽和氯化鈉溶液離子方程式：2Cl2H2OCl2H22OH，由pH變化可知產(chǎn)生的n(OH)2 mol，所以產(chǎn)生的Cl2和H2各1 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，共44.8 L。將電路斷開，將EF直接相連，電路上有電流產(chǎn)生，說明產(chǎn)生的Cl2和H2形成了原電池，據(jù)此可以寫出兩極電極反應(yīng)式。(4)欲用丙裝置給銅鍍銀，陰極為銅，陽極應(yīng)該是銀，電鍍液的主要成分是AgNO3溶液。(5)精煉銅時，陽極應(yīng)為粗銅，陰極應(yīng)為精銅，電解質(zhì)溶液為銅鹽。由于粗銅中的鐵和鋅均比銅活潑，所以二者均溶解，相當(dāng)于發(fā)生了：Cu2Fe=Fe2Cu，Cu2Zn=Zn2Cu，根據(jù)溶液總質(zhì)量不變可求出鐵和鋅的物質(zhì)的量之比。(6)膠體可以發(fā)生電泳，且氫氧化鐵膠粒帶正電荷，據(jù)此可知丁中的現(xiàn)象。