1、电化学1(2020阜阳模拟)刚结束的两会政府工作报告首次写入“推动充电、加氢等设施的建设”。如图是一种正负电极反应均涉及氢气的新型“全氢电池”，能量效率可达80%。下列说法中错误的是(B)A该装置将化学能转换为电能B离子交换膜允许H和OH通过C负极为A，其电极反应式是H22e2OH2H2OD电池的总反应为HOHH2O【解析】“全氢电池”工作时是原电池反应，能量变化是将化学能转化为电能，A正确；由工作原理图可知，左边溶液为碱性，右边溶液为酸性，所以离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和，因此该离子交换膜不能允许H和OH通过，B错误；根据氢气的进出方向可知，氢气在吸附层A上发生氧化
2、反应，化合价由0价变成1价，吸附层A为负极，电极反应为：H22e2OH2H2O，C正确；根据C的分析可知，右边吸附层B为正极，发生了还原反应，正极电极反应是2H2eH2，左边吸附层A为负极，发生了氧化反应，电极反应是H22e2OH2H2O，因此总反应为：HOHH2O，D正确。2(2020济南模拟)利用微生物燃料电池进行废水处理，实现碳氮联合转化。其工作原理如下图所示，其中M、N为厌氧微生物电极。下列有关叙述错误的是(C)A负极的电极反应为CH3COO8e2H2O2CO27HB电池工作时，H由M极移向N极C相同条件下，M、N两极生成的CO2和N2的体积之比为32D好氧微生物反应器中发生的反应为N
3、H2O2NO2HH2O【解析】图示分析可知：N极NO离子得到电子生成氮气、发生还原反应，则N极为原电池正极。M极CH3COO失电子、发生氧化反应生成二氧化碳气体，则M极为原电池负极，NH在好氧微生物反应器中转化为NO。M极为负极，CH3COO失电子、发生氧化反应生成二氧化碳气体，电极反应为CH3COO8e2H2O2CO27H，故A正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，即H由M极移向N极，故B正确；生成1 mol CO2转移4 mol e，生成1 mol N2转移10 mol e，根据得失电子守恒，M、N两极生成的CO2和N2的物质的量之比为10 mol4 mol52，相同条件下的体积比为52，
4、故C错误；NH在好氧微生物反应器中转化为NO，则反应器中发生的反应为NH2O2NO2HH2O。3(2020荆州模拟)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的示意图如下。电池工作时发生的反应为：RuRu*(激发态)Ru*RueI2e3IRu3IRuI下列关于该电池叙述错误的是(B)A电池中镀Pt导电玻璃为正极B电池工作时，离子在镀Pt导电玻璃电极上放电C电池工作时，电解质中和浓度不会减少D电池工作时，是将太阳能转化为电能【解析】由图中电子的移动方向可知，TiO2为原电池的负极，镀Pt导电玻璃为原电池的正极，电解质为I和I的混合物，I在正极上得电子被还原，正极反应为I2e3I。由图可知，镀P
5、t导电玻璃极为电子流入的一极，所以为正极，A项正确；原电池中正极发生还原反应，所以I离子在镀Pt导电玻璃电极上放电，B项错误；电池的电解质溶液中I的浓度和I的浓度不变，C项正确；由图可知该电池是将太阳能转化为电能的装置，D项正确。4(2020芜湖模拟)一种将CO2和H2O转换为燃料H2、CO及CH4的装置如图所示(电解质溶液为稀H2SO4)。下列关于该装置的叙述错误的是(B)A该装置可将电能转化为化学能B工作时，电极a周围溶液的pH增大C电极b上生成CH4的电极反应式为CO28H8eCH42H2OD若电极b上只产生1 mol CO，则通过质子膜的H数为2NA【解析】该装置含有外加电源，属于电解
6、池，电解质溶液为硫酸，根据电解原理，电极a为阳极，电极反应式为2H2O4eO24H，电极b为阴极，如转化成CH4，阴极反应式为CO28e8HCH42H2O，根据该装置图，该装置为电解池，电能转化为化学能，故A说法正确；工作时，电极a的电极反应式为2H2O4eO24H，c(H)增大，pH降低，故B说法错误；根据上述分析，电极b电极反应式为CO28e8HCH42H2O，故C说法正确；若只产生CO，电极b电极反应式为CO22e2HCOH2O，产生1 mol CO，消耗2 mol H，即通过质子膜的H物质的量为2 mol，故D说法正确。5(2020南宁模拟)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电
7、解质溶液为KOH溶液，反应为2ZnO24OH2H2O2Zn(OH)。下列说法正确的是(C)A充电时，电解质溶液中K向阳极移动B充电时，电解质溶液中c(OH)逐渐减小C放电时，负极反应为：Zn4OH2eZn(OH)D放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)【解析】充电时，阳离子向阴极移动，即K向阴极移动，A项错误；放电时总反应为2ZnO24OH2H2O2Zn(OH)，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的氢氧根离子浓度增大，B项错误；放电时，锌在负极失去电子，电极反应为Zn4OH2eZn(OH)，C项正确；标准状况下22.4 L氧气的物质的量为1摩尔，消耗22.4 L O2时电
8、路中转移4摩尔电子，D项错误。6(2020潍坊模拟)ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是(C)A该装置可以在高温下工作BX、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜C负极反应为CH3COO2H2O8e2CO27HD该装置工作时，电能转化为化学能【解析】高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，A错误；原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；由装置图可知，负极为有机废水CH3COO的电极，失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO2H2O8e2CO27
9、H，C正确；该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误。7(2020绵阳模拟)电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的原理如图所示，下列叙述错误的是(B)AM室发生的电极反应式：2H2O4eO24HBa、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜CN室中：a%b%D每生成1 mol H3BO3，则有1 mol Na进入N室【解析】该装置有外加电源，因此该装置为电解池，左端石墨为阳极，根据电解原理，阳极反应式为2H2O4eO24H，产品室得到产品，因此a膜为阳离子交换膜，右端石墨为阴极，根据电解原理，阴极反应式为2H2O2eH22OH，c膜为阳离子交换膜；M室中石墨电极为阳极，电解时阳极上
10、水失电子生成O2和H，电极反应式为2H2O4eO24H，A正确；原料室中的B(OH)通过b膜进入产品室，M室中氢离子通过a膜进入产品室，原料室中的Na通过c膜进入N室，则a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，B错误；N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH，原料室中的钠离子通过c膜进入N室，溶液中c(NaOH)增大，所以N室：a%b%，C正确；理论上每生成1 mol H3BO3，则M室中就有1 mol氢离子通过a膜进入产品室即转移1 mole，原料室中的1 mol Na通过c膜进入N室，D正确。8(2020银川模拟)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe
11、(OH)2，装置如图所示，其中电解池两极材料分别为铁和石墨，通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。则下列说法正确的是(D)A石墨电极处的电极反应式为O24e2O2BX是铁电极C电解池中有1 mol Fe溶解，石墨耗H2 22.4 LD若将电池两极所通气体互换，X、Y两极材料也互换，实验方案更合理。【解析】左边装置是原电池，通入氢气的电极是负极、通入氧气的电极是正极，负极反应式为H22eCOCO2H2O，正极反应式为O24e2CO22CO。右边装置是电解池，X是阴极、Y是阳极，阴极反应式为2H2O2eH22OH，阳极反应式为Fe2e2OHFe(OH)2。通入氧气的电极II是正极，正极上
12、氧气获得电子，发生还原反应，电极反应式为O24e2CO22CO，A错误；X与负极连接，作阴极，Y与电源正极连接，作阳极，要制取Fe(OH)2，阳极Y必须是铁电极，X电极为石墨电极，B错误；电解池中有1 mol Fe溶解，失去2 mol电子，根据整个闭合回路中电子转移数目相等可知在石墨耗H2 1 mol，但未指明气体所处的条件，因此不能确定氢气的体积就是22.4 L，C错误；若将电池两极所通气体互换，则I是正极，X是阳极，X电极材料是Fe，该电极产生的Fe2和碱反应得到Fe(OH)2白色沉淀，Y极产生的H2可以排出溶液中溶解的O2，防止Fe(OH)2被氧化，实验方案更合理，D正确。9(2020太
13、原模拟)2019年3月，我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是(C)A放电时B电极反应式为：I22e2IB放电时电解质储罐中离子总浓度增大CM为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜D充电时，A极增重65 g时，C区增加离子数为4NA【解析】放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I，电极反应式为I22e2I，A正确；放电时，左侧即负极，电极反应式为Zn2eZn2，所以储罐中的离子总浓度增大，B正确；离子交换膜是防止正负极I2、Zn接触发生反应，负极区生成Zn2、正电荷增加，正极区生成I、负电荷增加，所以Cl通过M膜进入负极区，K通过N膜进入正极区，所以M为阴离子交
14、换膜，N为阳离子交换膜，C错误；充电时，A极反应式Zn22eZn，A极增重65 g转移2 mol电子，所以C区增加2 mol K、2 mol Cl，离子总数为4NA，D正确。10(2020湖南师大附中模拟)氯盐可导致混凝土中的钢筋腐蚀。为防止混凝土中的钢筋腐蚀，可在混凝土表面敷置一定电解质溶液并将惰性金属导电网浸泡其中，惰性金属导电网与钢筋分别连接外部直流电源从而除去Cl，装置如图，下列说法错误的是(A)A钢筋接电源的正极B金属导电网上发生的电极反应为2Cl2eCl2C混凝土中的钙离子向钢筋方向移动D电解一段时间后钢筋附近溶液的pH增大【解析】由Cl移动的方向可知钢筋接电源的负极，故A错误；金
15、属导电网为阳极，发生的电极反应为2Cl2eCl2，故B正确；混凝土一端为阴极，钙离子为阳离子，所以向钢筋方向移动，故C正确；钢筋附近发生的电极反应为：2H2O2eH22OH，所以电解一段时间后钢筋附近溶液的pH增大，故D正确。11(2020北大附中模拟)我在故宫修文物这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。(1)查阅高中教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3，俗称铜绿，可溶于酸。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。参与形成铜绿的物质有Cu和_O2、H2O、CO2_。(2)继续查阅中国知网，了解到铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO
16、3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如图所示：Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈，请解释原因_碱式碳酸铜为致密结构，可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜；而碱式氯化铜为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀_。(3)文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)，请结合下图回答：过程的正极反应物是_氧气(H2O)_。过程负极的电极反应式是_CueClCuCl_。(4)青铜器的修复有以下三种方法：.柠檬酸浸法：将腐蚀文物直接放在2%3%的柠檬酸溶液中浸泡除锈；.碳酸钠法：将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶
17、液中浸泡，使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3；.BTA保护法：请回答下列问题：写出碳酸钠法的离子方程式_4CuClO22H2O2CO2Cu2(OH)2CO34Cl_。三种方法中，BTA保护法应用最为普遍，分析其可能的优点有_ABC_。A在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜B替换出锈层中的Cl，能够高效的除去有害锈C和酸浸法相比，不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”【解析】(1)铜绿为Cu2(OH)2CO3，由质量守恒定律可知，反应前后元素种类不变，参与形成铜绿的物质有Cu和O2、H2O、CO2。(2)结合图像可知，Cu2(OH)2CO3为致密结构，可以阻止潮湿空气
18、进入内部进一步腐蚀铜，属于无害锈。Cu2(OH)3Cl为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈。(3)结合图像可知，正极得电子发生还原反应，过程的正极反应物是氧气，电极反应式为O24e2H2O4OH；结合图像可知，过程中Cu作负极，电极反应式是CueClCuCl。(4)碳酸钠法中，Na2CO3的缓冲溶液使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3，离子方程式为4CuClO22H2O2CO2Cu2(OH)2CO34Cl；在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜，能保护内部金属铜，这能使BTA保护法应用更为普遍，故A正确；Cu2(OH)3Cl为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内
19、将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈。替换出锈层中的Cl，能够高效的除去有害锈，这能使BTA保护法应用更为普遍，故B正确；酸浸法会破坏无害锈Cu2(OH)2CO3，BTA保护法不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”，这能使BTA保护法应用更为普遍，故C正确。12(2020合肥模拟)将H2S转化为可再利用的资源是能源研究领域的重要课题。(1)H2S的转化克劳斯法H2SS铁盐氧化法H2SS光分解法H2S光、某溶液H2S反应的化学方程式是_2H2SO22H2O2S_。反应：_2Fe3_H2S_2_Fe2_1_S_2H_(将反应补充完整)。反应体现了H2S的稳定性弱于H2O。结合原子结构
20、解释二者稳定性差异的原因：_O与S位于同主族，原子半径SO，得电子能力SO，非金属性SO，氢化物稳定性H2SO，得电子能力SO，非金属性SO，氢化物稳定性H2SH2O。(2)过程甲中，S元素化合价从2价升高到0价，Fe元素从3降低到2价，则氧化剂为Fe3；过程乙中，Fe元素从2升高到3价，H元素化合价从1价降低到0价，则氧化剂为H。(3)n极区产生了Fe3，p极产生了H2，则n极为氧化反应，是原电池的负极，p极发生了还原反应是原电池的正极，负极区，除了Fe2失电子生成Fe3以外，也可能是水失电子生成的氧气将Fe2氧化成Fe3所致，其离子方程式为：2H2O4eO24H，4Fe2O24H4Fe32
21、H2O；为了研究S是由于H2S失电子发生氧化反应产生的，避免溶液中其他离子的干扰，需要将FeSO4溶液换成H2S溶液，进行验证。(4)根据上述工作原理可知，I/I能够使S源源不断产生，主要是因为I在电极上放电：3I2eI。I在溶液中氧化H2S：IH2S3IS2H。I和I循环反应。13(2020济南模拟)生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在，可用电解法从溶液中去除。电解装置如图：以铁作阴极、石墨作阳极，可进行除氮；翻转电源正负极，以铁作阳极、石墨作阴极，可进行除磷。.电解除氮(1)在碱性溶液中，NH3能直接在电极放电，转化为N2，相应的电极反应式为：_2NH36e6OHN26H2O_。(
22、2)有Cl存在时，除氮原理如图1所示，主要依靠有效氯(HClO、ClO)将NH或NH3氧化为N2。在不同pH条件下进行电解时，氮的去除率和水中有效氯浓度如图2：当pH8时，主要发生HClO氧化NH的反应，其离子方程式为：_3HClO2NH3ClN23H2O5H_。结合平衡移动原理解释，当pH8时，ClO发生歧化导致有效氯浓度下降，而氮的去除率却并未明显下降，可能的原因是(答出一点即可)：_pH升高有利于NH转变为NH3，NH3可直接在电极上放电而氧化(或pH升高有利于NH转变为NH3，且有利于NH3逸出)_。.电解除磷(3)除磷的原理是利用Fe2将PO转化为Fe3(PO4)2沉淀。用化学用语表
23、示产生Fe2的主要过程：_Fe2eFe2_。如图为某含Cl污水在氮磷联合脱除过程中溶液pH的变化。推测在2040 min时脱除的元素是_磷_。(4)测定污水磷含量的方法如下：取100 mL污水，调节至合适pH后用AgNO3溶液使磷全部转化为Ag3PO4沉淀。将沉淀过滤并洗涤后，用硝酸溶解，再使用NH4SCN溶液滴定产生的Ag，发生反应AgSCNAgSCN，共消耗c mol/LNH4SCN溶液V mL。则此污水中磷的含量为_mg/L(以磷元素计)。【解析】(1)在碱性溶液中，NH3转化为N2，化合价降低得电子，相应的电极反应式为2NH36e6OHN26H2O。(2)当pH8时，HClO将NH氧化
24、为N2的离子方程式为3HClO2NH3ClN23H2O5H；当pH8时，ClO发生歧化导致有效氯浓度下降，NH的氧化率下降，而氮的去除率却并未明显下降，可能的原因是pH升高有利于NH转变为NH3，NH3可直接在电极上放电而被氧化(或pH升高有利于NH转变为NH3，且有利于NH3逸出)。(3)除磷时，Fe作阳极失电子，产生Fe2的主要过程为Fe2eFe2；由图溶液pH的变化，在碱性溶液中，电解除氮时2NH3N23H2，消耗NH3，pH会减小。电解除磷，阳极电解铁，阴极电解氢离子，pH会增大，2040 min时pH增大，则脱除的元素是磷。(4)由关系式PAg3PO43AgSCN3NH4SCN可知：n(P)n(NH4SCN)cV103 mol，则此污水中磷的含量为：cV103 mol31 g/mol103 mg/g0.1 LcVmg/L。
