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文檔簡(jiǎn)介
高考題型專(zhuān)項(xiàng)突破電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用
題型1新型電池
。考查方向
新型電池的主要類(lèi)型有燃料電池、微生物電池、離子交換膜電池、鋰電池、
鋅電池等,考查原電池工作原理及應(yīng)用等知識(shí)??疾榈闹R(shí)點(diǎn)主要有:
1.電池正、負(fù)極的判斷。
2.溶液中離子移動(dòng)的方向、濃度大小的判斷。
3.電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。
4.電流移動(dòng)方向的判斷。
5.電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及正誤判斷。
?真題精研
題1(2022?全國(guó)甲卷)一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所
示(KOH溶液中,Z/+以Zn(OH)V存在)。電池放電時(shí),下列敘述錯(cuò)誤的是()
A.∏區(qū)的K*通過(guò)隔膜向HI區(qū)遷移
B.I區(qū)的So「通過(guò)隔膜向II區(qū)遷移
+2+
C.Mno2電極反應(yīng):MnO2+2e-+4H=Mn+2H2O
+2+
D.電池總反應(yīng):Zn+40H-+MnO2+4H=Zn(0H)4^+Mn+2H2O
[解題思路分析]首先根據(jù)電極材料及所給信息確定電池的正、負(fù)極,由圖
可知,Zn電極為負(fù)極,MnO2電極為正極,原電池中陰離子移向負(fù)極,陽(yáng)離子移
向正極,故A錯(cuò)誤,B正確;由電極所處電解質(zhì)溶液可得該電池的電極反應(yīng)式,
+
負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e^+40H^=Zn(0H)r,正極反應(yīng)式為MnO2+2e^+4H
2++2+
=Mn+2H2O,總反應(yīng)為Zn+40H^+MnO2+4H=Zn(OH)Γ+Mn+
2H2O,C、D正確。
[答案]A
硼2(2021?山東高考)以KOH溶液為離子導(dǎo)體,分別組成CH3OH-O2、N2H4
-O2S
(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池,下列說(shuō)法正確的是()
A.放電過(guò)程中,K+均向負(fù)極移動(dòng)
B.放電過(guò)程中,Ke)H物質(zhì)的量均減小
C.消耗等質(zhì)量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大
D.消耗1mol02時(shí),理論上N2H4-O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況
下為1L2L
[解題思路分析]堿性環(huán)境下,甲醇燃料電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2+
4KOH=2K2CO3+6H2O;N2H4-O2清潔燃料電池總反應(yīng)為N2H4+O2==N2+
2H2O;偏二甲腫[(CH3)2NNH2]中C和N的化合價(jià)均為-2價(jià),H元素化合價(jià)為+
1價(jià),所以根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理可推知其燃料電池的總反應(yīng)為(CH3)2NNH2+402
+4KOH=2K2CO3+N2+6H2OO放電過(guò)程為原電池工作原理,所以鉀離子均向
正極移動(dòng),A錯(cuò)誤;根據(jù)上述分析可知,N2H4-O2清潔燃料電池的產(chǎn)物為氮?dú)夂?/p>
水,其總反應(yīng)中未消耗KoH,所以KOH的物質(zhì)的量不變,其他兩種燃料電池根
據(jù)總反應(yīng)可知,KoH的物質(zhì)的量減小,B錯(cuò)誤;理論放電量與燃料的物質(zhì)的量和
轉(zhuǎn)移電子數(shù)有關(guān),設(shè)消耗燃料的質(zhì)量均為mg,則甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放電
量(物質(zhì)的量表達(dá)式)分別是:?f×6s畤而X4、?1×16,通過(guò)比較
可知(CH3)2NNH2理論放電量最大,C正確;根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒和總反應(yīng)式可知,
消耗1molO2生成的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為1mol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為22.4L,D錯(cuò)誤。
[答案]C
。題型突破
陌生電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)
(1)判斷正負(fù)極
負(fù)極判斷要點(diǎn):活潑金屬、發(fā)生氧化反應(yīng)、失電子、化合價(jià)升高等,正極反
之。判斷本質(zhì):被氧化的為負(fù)極,被還原的是正極。
(2)注意酸堿性
電極反應(yīng)是在一定環(huán)境中發(fā)生的,一般分非水環(huán)境(熔融)和水溶液。非水環(huán)
境中,物質(zhì)得失電子后可以直接導(dǎo)電。水環(huán)境中一定注意溶液的酸堿性,如堿性
環(huán)境中,如果生成氫離子要和氫氧根離子結(jié)合生成水,酸性氣體和氫氧根離子反
應(yīng)生成酸根離子,金屬離子可以與氫氧根離子生成氫氧化物;同理,酸性環(huán)境中,
氧氣得電子會(huì)與氫離子結(jié)合生成水。
(3)留心電子數(shù)
同一電池反應(yīng)中,負(fù)極失電子總數(shù)等于正極得電子總數(shù),在書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式
時(shí),要留心正負(fù)兩極得失電子數(shù)相等。避免在利用電極反應(yīng)式疊加得到總反應(yīng)式,
或總反應(yīng)式與其中一極反應(yīng)式相消得到另一極反應(yīng)式時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤。
(4)抓住總反應(yīng)
電池反應(yīng)一般都是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),在書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí),有時(shí)未
必能直接寫(xiě)出某一極反應(yīng)式,對(duì)于陌生的電極反應(yīng)式,寫(xiě)出其中一極反應(yīng)式和總
反應(yīng)式,然后利用兩式相消,是得出另一極反應(yīng)式的常用方法。
?題型專(zhuān)練
1.(2022?蘇州高三調(diào)研)一種Zn-PbO2電池工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確
的是()
KOH/?H2SO4
陽(yáng)離子交換膜陰離子交換膜
A.電池工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B.放電過(guò)程中電極a區(qū)溶液的PH增大
C.電池工作一段時(shí)間后K2SO4濃度增大
+2+
D.b極區(qū)的反應(yīng)為PbO2+4H+4e^=Pb+2H2O
答案C
解析A項(xiàng),電池工作即原電池放電時(shí),發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,即化學(xué)能
轉(zhuǎn)化為電能,錯(cuò)誤;B項(xiàng),電極a的電極反應(yīng)式為Zn-2er40H-=Zn(OH)Y,
消耗OH'pH減小,錯(cuò)誤;C項(xiàng),a為負(fù)極、b為正極,根據(jù)原電池中離子的移
動(dòng)方向知,So「通過(guò)陰離子交換膜移向中間室,κ+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入中間
室,所以電池工作一段時(shí)間后K2SO4的濃度增大,正確;D項(xiàng),b極PbO2得電子
生成PbSO4,電極反應(yīng)式為PbO2+2e-+SO「+4H+=PbSO4+2H2。,錯(cuò)誤。
2.(2022.大連市高三雙基測(cè)試)“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置,其工作原
理如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()
A.通入CO2的一極電極反應(yīng)式為:2Cθ2+2e-=C2θΓ
B.金屬鋁電極發(fā)生氧化反應(yīng)
C.每得到1molAl2(C2O4)3,電路中轉(zhuǎn)移3mol電子
D.以該裝置為電源進(jìn)行粗銅的電解精煉,金屬鋁質(zhì)量減少27g時(shí),理論上
陰極質(zhì)量增加96g
答案C
題型2電解原理的綜合應(yīng)用
??疾榉较?/p>
利用電解原理進(jìn)行物質(zhì)制備、分離、提純物質(zhì)和處理生產(chǎn)中的廢水是近年來(lái)
高考中的常見(jiàn)題型,其中常涉及離子交換膜的相關(guān)知識(shí)??疾榈闹R(shí)點(diǎn)主要有:
1.電解池陰、陽(yáng)極的判斷。
2.電解質(zhì)溶液PH的變化,離子移動(dòng)方向的判斷。
3.電極反應(yīng)式的正誤判斷及與可持續(xù)發(fā)展的有機(jī)結(jié)合。
4.離子交換膜種類(lèi)及作用的判斷。
5.電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算。
①真題精研
題1(2021?全國(guó)甲卷)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可用如下圖所示的電
化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH'并在直流電場(chǎng)
作用下分別向兩極遷移。下列說(shuō)法正確的是()
電源
()O
IlIl
石
鉛HO-C-C-H
墨
電,(乙醛酸)
電
極
極
0O
IlIl
HO-C-C-OH
(乙二酸)(乙醛酸)
飽和乙二酸溶液雙極膜乙二修+KBr溶液
A.KBr在上述電化學(xué)合成過(guò)程中只起電解質(zhì)的作用
C)O
B.陽(yáng)極上的反應(yīng)式為:H。一('—('—()H+2H++2e^=
OO
IlIl
HO-C-C-H+H2O
C.制得2mol乙醛酸,理論上外電路中遷移了Imol電子
D.雙極膜中間層中的H+在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移
[解題思路分析]該裝置通電時(shí),乙二酸被還原為乙醛酸,因此鉛電極為電
解池陰極,石墨電極為電解池陽(yáng)極,陽(yáng)極上Br-被氧化為Br2,Brz將乙二醛氧化
為乙醛酸,雙極膜中間層的H+在直流電場(chǎng)作用下移向陰極,OH-移向陽(yáng)極。KBr
在上述電化學(xué)合成過(guò)程中除作電解質(zhì)外,同時(shí)還是電解過(guò)程中陽(yáng)極的反應(yīng)物,陽(yáng)
極上為Br一失去電子生成Bn,生成的母2將乙二醛氧化為乙醛酸,故A、B錯(cuò)誤;
電解過(guò)程中陰、陽(yáng)極均生成乙醛酸,Imol乙二酸生成Imol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2
mol,1mol乙二醛生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可知每
生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為1mol,因此制得2mol乙醛酸時(shí),理論上外電路中
遷移了2mol電子,故C錯(cuò)誤。
[答案1D
硼2(2021?湖南高考節(jié)選)氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體,
且安全、易儲(chǔ)運(yùn),可利用電解原理,將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣,其裝置如圖所示。
陰
離
廣
交
換
膜
KoH溶液KoH溶液
(1)電解過(guò)程中OH-的移動(dòng)方向?yàn)?填“從左往右”或"從右往左”)o
(2)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為o
[解題思路分析](1)由圖可知,通NE的一極氮元素化合價(jià)升高,發(fā)生氧化
反應(yīng),為電解池的陽(yáng)極,則另一電極為陰極,電解過(guò)程中OH-移向陽(yáng)極,則從右
往左移動(dòng)。
1答案](1)從右往左
(2)2NH3-6e^+60H-=N2+6H2O
。題型突破
1.電解池的電極反應(yīng)及其放電順序
2.書(shū)寫(xiě)電解池中電極反應(yīng)式——“三看”和“三注意”
⑴“三看”
①一看電極材料,若是金屬(Au、Pt除外)作陽(yáng)極,金屬一定被電解(注:Fe
2+
生成Fe)o
②二看介質(zhì),介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。
③三看是否有特殊信息,如溶液的酸堿性、熔融鹽等。
(2)“三注意”
①一注意化學(xué)用語(yǔ)的正確使用:書(shū)寫(xiě)電解池中某一電極反應(yīng)式時(shí),一般以實(shí)
際放電離子表示,但是書(shū)寫(xiě)總反應(yīng)式時(shí),弱電解質(zhì)寫(xiě)成化學(xué)式。
②二注意遵循守恒原則:電極反應(yīng)式等號(hào)兩邊滿(mǎn)足原子守恒、帶電荷總數(shù)守
恒;陰、陽(yáng)極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同。
③三注意條件:書(shū)寫(xiě)總反應(yīng)式時(shí)需注明條件"電解”。
E思維建模解答“離子交換膜題型”的思維方法
分清交換膜類(lèi)型:即交換膜屬于陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換
第一步
膜或質(zhì)子交換膜中的哪一種,判斷允許哪種離子通過(guò)交換膜
寫(xiě)出電極反應(yīng)式:判斷交換膜兩側(cè)離子的變化,推斷電荷變
第二步
化,根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移的方向
分析交換膜的作用:在產(chǎn)品制備中,交換膜作用主要是提高
第三步
產(chǎn)品純度,避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)
?題型專(zhuān)練
1.(2022.海南高考)一種采用H2θ(g)和N2(g)為原料制備N(xiāo)H3(g)的裝置示意圖
如下。
I:作電源
固體銀化物電解質(zhì)
下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()
A.在b電極上,N2被還原
B.金屬Ag可作為a電極的材料
C.改變工作電源電壓,反應(yīng)速率不變
D.電解過(guò)程中,固體氧化物電解質(zhì)中。2一不斷減少
答案A
解析由裝置圖可知,N2在b電極轉(zhuǎn)化為NH3,N元素的化合價(jià)降低,得電
子發(fā)生還原反應(yīng),因此b電極為陰極,電極反應(yīng)式為N2+3H2θ+6e-==2NH3+
3。2一,a電極為陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為202--4e--020由分析可知A正確;a電
極為陽(yáng)極,若金屬Ag作a電極的材料,則金屬Ag優(yōu)先失去電子,B錯(cuò)誤;改變
工作電源的電壓,反應(yīng)速率會(huì)發(fā)生改變,C錯(cuò)誤;電解過(guò)程中,固體氧化物電解
質(zhì)中。2-不會(huì)改變,D錯(cuò)誤。
2.(2021.天津高考)如下所示電解裝置中,通電后石墨電極∏上有02生成,
Fe2O3逐漸溶解,下列判斷錯(cuò)誤的是()
石壁石攝
電極I電極Il
直流電源
CuCL0.01IHoII,f(),Na,S()
溶液-七工.溶油4
陰離子交換膜質(zhì)子交換腴
A.a是電源的負(fù)極
B.通電一段時(shí)間后,向石墨電極II附近滴加石蕊溶液,出現(xiàn)紅色
C.隨著電解的進(jìn)行,CUCI2溶液濃度變大
D.當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時(shí),至少產(chǎn)生氣體336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)
答案C
解析通電后石墨電極II上有02生成,電極反應(yīng)為2H2。-4e--θ2t+4H
+,發(fā)生氧化反應(yīng),說(shuō)明石墨電極∏為陽(yáng)極,則b為電源正極,a為負(fù)極,石墨電
極I為陰極。隨著電解的進(jìn)行,銅離子在陰極得電子生成銅單質(zhì),所以CUCI2溶
液濃度變小,故C錯(cuò)誤。
題型3充電電池
。考查方向
一般以新型化學(xué)電源、物質(zhì)制備、可再生能源研究為載體進(jìn)行原電池、電解
池的綜合考查,是歷屆高考的熱點(diǎn)。考查角度為:
1.陰陽(yáng)極、正負(fù)極的判斷。
2.氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)類(lèi)型的判斷。
3.電子、離子移動(dòng)方向的判斷,離子濃度的變化。
4.電極反應(yīng)式的正誤判斷、書(shū)寫(xiě)及電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算。
?真題精研
題1(2022.廣東高考)科學(xué)家基于Cb易溶于CCh的性質(zhì),發(fā)展了一種無(wú)需
離子交換膜的新型氯流電池,可作儲(chǔ)能設(shè)備(如圖)。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為:
+
NaTi2(PO4)3+2Na+2e^=Na3Ti2(PO4)3o下列說(shuō)法正確的是()
所輸電網(wǎng)
A.充電時(shí)電極b是陰極
B.放電時(shí)NaCl溶液的PH減小
C.放電時(shí)NaCI溶液的濃度增大
D.每生成Imolel2,電極a質(zhì)量理論上增加23g
[解題思路分析]充電時(shí)電極a發(fā)生還原反應(yīng),所以電極a是陰極,則電極b
是陽(yáng)極,故A錯(cuò)誤;放電時(shí)電極反應(yīng)和充電時(shí)相反,則放電時(shí)電極a的反應(yīng)為
+
Na3Ti2(PO4)3-2e^=NaTi2(PO4)3+2Na,電極b反應(yīng)為Cl2+2e-=2CΓ,可知
反應(yīng)后Na+和Cl-濃度都增大,NaCl溶液的PH不變,但NaCI溶液的濃度增大,
故B錯(cuò)誤,C正確;充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為2C1--2e--Cb↑,陰極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3
+
+2Na+2e-=Na3Ti2(PO4)3,由得失電子守恒可知,每生成1molCl2,電極a
質(zhì)量理論上增加23g∕mol×2mol=46g,故D錯(cuò)誤。
[答案]C
題2(2021?湖南高考)鋅漠液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池,廣泛應(yīng)
用于再生能源儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅漠液流電池工作原理
如圖所示:
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()
A.放電時(shí),N極為正極
B.放電時(shí),左側(cè)貯液器中ZnBn的濃度不斷減小
C.充電時(shí),M極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-==Zn
D.隔膜允許陽(yáng)離子通過(guò),也允許陰離子通過(guò)
「解題思路分析]由圖可知,放電時(shí),N電極為電池的正極,漠在正極上得
到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成漠離子,電極反應(yīng)式為Br2+2e-==2Br-,M電極為負(fù)
極,鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子,電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Z/+,正極
放電生成的漠離子通過(guò)離子交換膜進(jìn)入左側(cè),同時(shí)鋅離子通過(guò)交換膜進(jìn)入右側(cè),
維持兩側(cè)漠化鋅溶液的濃度保持不變;充電時(shí),M電極與直流電源的負(fù)極相連,
作電解池的陰極,N電極與直流電源的正極相連,作陽(yáng)極。由分析可知,A、C
正確;由分析可知,放電或充電時(shí),隔膜允許鋅離子和漠離子通過(guò),維持兩側(cè)漠
化鋅溶液的濃度保持不變,故B錯(cuò)誤,D正確。
[答案1B
。題型突破
1.把握充電電池題目的解答思路
T放電一原電池;充電一電解池?
二判:■放電時(shí)的正極為充電時(shí)的陽(yáng)極.放電時(shí)的負(fù):
電極名稱(chēng)1極為充電時(shí)的陰極
;放電時(shí)的正極反應(yīng)顛倒過(guò)來(lái)為充電時(shí)的陽(yáng)極:
三寫(xiě)
反應(yīng);放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)顛倒過(guò)來(lái)為充電時(shí);
電極反應(yīng)式H
?的陰極反應(yīng)
0
四看=由生成-極向消耗一極移動(dòng);區(qū)域PH變化:
生成區(qū).消耗區(qū),增大;消耗
離子移動(dòng)-iOHMpHOH
;區(qū),H?生成區(qū),PH減小
2.充電電池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)
列物質(zhì)負(fù)極反應(yīng)式:符合“還原劑-〃。一銃化產(chǎn)物”的形式
寫(xiě)式子?正極反應(yīng)式:符合“氧化劑+,“一還原產(chǎn)物”的形式
檢查是否符合原F守恒、電荷守恒;若是酸性介質(zhì):
,
多余的“0”.加*H°轉(zhuǎn)化為H2O.不能出現(xiàn)0H~;
若是堿性介質(zhì):多余的“0”加“也0”轉(zhuǎn)化為OH.
不能出現(xiàn)M若是在熔融態(tài)電解質(zhì)中進(jìn)行的反應(yīng),
則可添加熔融態(tài)電解質(zhì)中的相應(yīng)離子
看環(huán)境
配守恒,放電
例如:全佻液流電池的總反應(yīng)為V0"2M+Y"公育
允電
?'"+V0"+H,0正極反應(yīng)式先寫(xiě)成:V0j+ft?-W02+,
多余的“0",加“H*”轉(zhuǎn)化為H?0,則正極反應(yīng)式
2
^?V(K+21Γ+e^=VOVH2O
兩電極反應(yīng)式相加.與總反應(yīng)式對(duì)照驗(yàn)證(對(duì)于較
兩式加
復(fù)雜的電極反應(yīng)式,可用總反應(yīng)式減去較簡(jiǎn)單一極
驗(yàn)總式
的電極反應(yīng)式驗(yàn)證)
?題型專(zhuān)練
1.(2021?福建高考)催化劑TAPP-Mn(Il)的應(yīng)用,使Li-CO2電池的研究取得
了新的進(jìn)展。Li-CO2電池結(jié)構(gòu)和該催化劑作用下正極反應(yīng)可能的歷程如圖所示。
電
解
質(zhì)
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()
A.Li-CO2電池可使用有機(jī)電解液
B.充電時(shí),Li+由正極向負(fù)極遷移
C.放電時(shí),正極反應(yīng)為3C02+4Li++4e-=2Li2CCh+C
D.*LiCO2、*C。、*LiC2O3和C都是正極反應(yīng)的中間產(chǎn)物
答案D
解析Li為堿金屬單質(zhì),能與水反應(yīng),因此Li-Co2電池可使用有機(jī)電解液,
A正確;充電時(shí)Li+由陽(yáng)極(正極)向陰極(負(fù)極)移動(dòng),B正確;由正極反應(yīng)可能的
+
歷程知,放電時(shí)正極上Co2發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為:3CO2+4Li+4e-
=2Li2CO3+C,C正確;根據(jù)圖示,*LiC02、*C0、*LiC2O3是正極反應(yīng)的中間
產(chǎn)物,C是正極反應(yīng)的最終產(chǎn)物,D錯(cuò)誤。
2.(2022.浙江三市高三質(zhì)量檢測(cè))三元電池是電動(dòng)汽車(chē)的新能源,其正極材料
可表示為L(zhǎng)iNivCovMnzO2O充電時(shí)電池總反應(yīng)為L(zhǎng)iNixCOVMnq2+6C(石墨)一
LijNixCOVMn◎+LiQ,其電池工作原理如圖所示,兩極之間有一個(gè)允許
特定的離子X(jué)通過(guò)的隔膜。下列說(shuō)法正確的是()
A.允許離子X(jué)通過(guò)的隔膜屬于陰離子交換膜
B.放電時(shí),電流由A經(jīng)負(fù)載回到B
C.充電時(shí),B為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)
+
D.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為:LLC6-?e-=6C(5S)+aU
答案D
解析根據(jù)充電時(shí)電池總反應(yīng)可知,A為原電池的負(fù)極,B為正極,電池工
作時(shí),Li+透過(guò)隔膜向正極移動(dòng),則X為L(zhǎng)i+,允許陽(yáng)離子通過(guò)的隔膜屬于陽(yáng)離子
交換膜,A錯(cuò)誤;放電時(shí)電流由正極B經(jīng)負(fù)載回到負(fù)極A,B錯(cuò)誤;充電時(shí)A為
陰極,發(fā)生還原反應(yīng),B為陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),C錯(cuò)誤;根據(jù)充電時(shí)電池總反
應(yīng)可知,放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)i〃C6-αe--6C(石墨)+αLi+,D正確。
專(zhuān)項(xiàng)作業(yè)
建議用時(shí):40分鐘
選擇題(每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意)
1.熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。該電池以Ca為負(fù)極,熔融無(wú)
水LiCl-KCl混合物作電解質(zhì),結(jié)構(gòu)如圖所示。正極反應(yīng)式為PbSO4+2LT+2e
-=Li2SO4+Pbo下列說(shuō)法不正確的是()
硫酸鉛電極
無(wú)水LiCI-KCl
鈣電極
W電池殼
A.放電過(guò)程中,Li+向正極移動(dòng)
B.常溫下電解質(zhì)是不導(dǎo)電的固體,電池不工作
C.每轉(zhuǎn)移0.1mol電子,理論上生成20.7gPb
D.該電池總反應(yīng)為PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb
答案C
+
解析根據(jù)正極反應(yīng)式PbSO4+2Li+2e-=Li2SO4+Pb可知,每轉(zhuǎn)移0.1
mol電子,理論上生成10?35gPb,C錯(cuò)誤。
2.(2022.廣州市高三階段訓(xùn)練)鎂-次氯酸鹽燃料電池具有比能量高、安全方
便等優(yōu)點(diǎn),該電池主要工作原理如圖所示。下列關(guān)于該電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()
A.粕合金為正極,附近溶液的堿性增強(qiáng)
B.電池工作時(shí),OH-向鎂合金電極移動(dòng)
C.電池工作時(shí),需要不斷添加次氯酸鹽以保證電解質(zhì)的氧化能力
D.若電解質(zhì)溶液為H2O2、硫酸和NaCI的混合液,則正極反應(yīng)為H2O2+2e
--20H-
答案D
解析Mg-Mg(OH)2過(guò)程中Mg失去電子,故鎂合金是負(fù)極,則粕合金是正
極,由圖示知,正極反應(yīng)式為CIO-+H2θ+2e--Cl-+2OH-,正極附近OLT
增多,溶液堿性增強(qiáng),A正確;電池工作時(shí),OH-移向負(fù)極,即鎂合金電極,B
正確;因?yàn)檎龢O反應(yīng)物是CIo故電池工作時(shí)必須不斷添加次氯酸鹽,C正確;
+
若電解質(zhì)溶液是H2O2SNaCl的酸性溶液,則正極反應(yīng)式是H2O2+2e-+2H
=2H2O,D錯(cuò)誤。
3.中國(guó)首個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室——“天宮一號(hào)”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池
(RFC),它是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。下圖
為RFC工作原理示意圖,a、b、Csd均為Pt電極。下列說(shuō)法正確的是()
氣體X
7W
(
?r
rj
?s
一
A.B區(qū)的OH-通過(guò)隔膜向a電極移動(dòng),A區(qū)PH增大
B.圖中右管中的OH-通過(guò)隔膜向C電極移動(dòng),d電極上發(fā)生還原反應(yīng)
C.C是正極,電極上的電極反應(yīng)為2H++2e-==H2t
D.當(dāng)有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),b電極產(chǎn)生氣體Y的體積為11.2L
答案B
解析B區(qū)為陰極區(qū),水電離出的H+放電,OH-向a電極移動(dòng),A區(qū)水電離
出的OH-放電,H+與B區(qū)的OH-結(jié)合生成H2θ,PH基本保持不變,A錯(cuò)誤;氣
體Y為氫氣,在C極發(fā)生氧化反應(yīng):H2-2e-+2OH-=2H2O,氣體X是氧氣,
在d極發(fā)生還原反應(yīng):O2+4e-+2H2O=4OH-,所以O(shè)H-向C極移動(dòng),B正確,
C錯(cuò)誤;D項(xiàng),沒(méi)給出氣體所處狀況,錯(cuò)誤。
4.(2022?百師聯(lián)盟高三聯(lián)考遼寧卷)某科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種電解精煉廢鋼的工
藝:在廢鋼和爐渣(含硅的氧化物及硅酸鹽)之間施加電動(dòng)勢(shì),通過(guò)。2一在兩極間
的定向運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)廢鋼脫碳從而得到超低碳鋼,同時(shí)還可以在陰極回收硅作為副
產(chǎn)品。該工藝的原理如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()
A.若x=2,則電解過(guò)程的總反應(yīng)為:2C+SiCh&邂=2C0T+Si
B.廢鋼和爐渣之間可以使用酸性電解質(zhì)溶液
C.若陽(yáng)極產(chǎn)生22.4LCO,陰極所得硅的質(zhì)量為14g
D.電子流向:電源負(fù)極—陰極T陽(yáng)極T電源正極
答案A
解析當(dāng)x=2,SiOk即為SiO2,結(jié)合圖中所給信息可知總反應(yīng)為2C+
SiO2理鯉2C0f+Si,A正確;廢鋼和爐渣之間若使用酸性電解質(zhì)溶液,鐵會(huì)與
酸性溶液發(fā)生反應(yīng),且。2一也會(huì)轉(zhuǎn)化為水,B錯(cuò)誤;選項(xiàng)中未說(shuō)明是標(biāo)準(zhǔn)狀況下
的22.4LC。,無(wú)法計(jì)算所得硅的質(zhì)量,C錯(cuò)誤;陰極和陽(yáng)極兩極之間沒(méi)有電子移
動(dòng),而是存在。2一的定向運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。
5.對(duì)固體電解質(zhì)體系的研究是電化學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一,用離子交換膜H
+/NHj型NafiOn膜作電解質(zhì),在一定條件下實(shí)現(xiàn)了常溫常壓下電化學(xué)合成氨,原
理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()
A.電極M接電源的正極
B.離子交換膜中H+、NHl濃度均保持不變
C.H+/NH才型離子交換膜具有較高的傳導(dǎo)質(zhì)子能力
++
D.陰極的電極反應(yīng)式:N2+6e-+6H=2NH3,2H+2e-==H2↑
答案B
解析由裝置圖可知H2通入M極,在M極上失電子轉(zhuǎn)變成氫離子,則M
極為電解池的陽(yáng)極,接電源的正極,N2通入N極,在N極上得電子并結(jié)合電解
質(zhì)中的氫離子生成NE,同時(shí)部分氫離子也在陰極得電子轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃猓瑒tN極為
電解池的陰極,連接電源的負(fù)極。由上述分析可知,A、D正確;由圖示信息可
知,鐵根離子在電解過(guò)程中轉(zhuǎn)變成氨氣和氫離子,濃度下降,B錯(cuò)誤;由圖可知
H+/NH:型離子交換膜允許氫離子自由通過(guò),具有較高的傳導(dǎo)氫離子的能力,C
正確。
6.(2022.廣東省高考一模)為適應(yīng)可再生能源的波動(dòng)性和間歇性,我國(guó)科學(xué)家
設(shè)計(jì)了一種電化學(xué)裝置,其原理如圖所示。當(dāng)閉合Kl和K3、打開(kāi)K2時(shí),裝置處
于蓄電狀態(tài);當(dāng)打開(kāi)Kl和K3、閉合K2時(shí),裝置處于放電狀態(tài)。放電狀態(tài)時(shí),雙
極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-并分別向兩側(cè)遷移。下列有關(guān)該電化學(xué)裝
置工作時(shí)的說(shuō)法不正確的是()
IO=
I
H
I÷
=O
A.蓄電時(shí),碳鎰電極為陽(yáng)極
B.蓄電時(shí),圖中右側(cè)電解池發(fā)生的總反應(yīng)為2ZnO通隆2Zn+θ2T
C.放電時(shí),每消耗ImOIMn02,理論上有2molFT由雙極膜向碳鎰電極遷
移
D.理論上,該電化學(xué)裝置運(yùn)行過(guò)程中需要不斷補(bǔ)充H2SO4和KoH溶液
答案D
7.Hg-Hg2SO4標(biāo)準(zhǔn)電極常用于測(cè)定其他電極的電勢(shì),測(cè)知Hg-Hg2SO4??δ
的電勢(shì)高于Cu電極的電勢(shì)。以下說(shuō)法正確的是()
導(dǎo)線點(diǎn)I/。,
Hg(I)/
IIg2SOM
KS()(aq)-
247
微孔自片-CUSOd叫)
A.K2SO4溶液可用CCL代替
B.Hg-Hg2SO4電極反應(yīng)為Hg2SO4-2e-=2Hg+SOV
C.若把CU-CUSO4體系換作Zn-ZnSO4體系,電壓表的示數(shù)變大
D.微孔瓷片起到阻隔離子通過(guò)的作用
答案C
解析CCI4為非電解質(zhì),不能導(dǎo)電,因此不能用CCl4代替K2SO4溶液,A
錯(cuò)誤;Hg-Hg2SO4電極為正極,其電極反應(yīng)式為Hg2S04+2e-=2Hg+S0K,B
錯(cuò)誤;由于CU-CUSCU體系是電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),若換成更加
活潑的Zn-ZnS04體系,更容易失去電子,電壓表的示數(shù)變大,C正確;微孔瓷片
起到便于離子通過(guò),而阻隔溶液通過(guò)的作用,D錯(cuò)誤。
8.可利用電化學(xué)原理處理含銘廢水和含甲醇廢水,裝置如圖所示。下列說(shuō)法
錯(cuò)誤的是()
A.a極為該電池的負(fù)極
B.微生物能加快甲醇的反應(yīng)速率
C.a極的電極反應(yīng)為CH3OH-6e^+8OH^=CO3^+6H2O
D.放電過(guò)程中,b極附近溶液PH升高
答案C
解析Cnoy具有強(qiáng)氧化性,易發(fā)生得電子的還原反應(yīng),結(jié)合圖示可判斷a
極為負(fù)極、b極為正極,結(jié)合裝置中含有質(zhì)子交換膜,可對(duì)電極反應(yīng)進(jìn)行如下分
析:
電極電極反應(yīng)
+
負(fù)極(a極)CH3OH-6e^+H2O=CO2↑+6H
+3+
正極(b極)Cr2O7^+6e^+14H=2Cr+7H2O
根據(jù)上述分析可知,A正確,C錯(cuò)誤;在微生物作用下,甲醇的反應(yīng)速率加
快,B正確;放電過(guò)程中,正極反應(yīng)消耗的H+比從負(fù)極室遷移過(guò)來(lái)的H+多,則
b極附近溶液PH升高,D正確。
9?一種釘(RU)基配合物光敏染料敏化太陽(yáng)能電池的工作原理及電池中發(fā)生的
主要反應(yīng)如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()
V表面涂有釘
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