1、专题检测卷(八)电化学原理及应用（45分钟100分）一、单项选择题(本大题共6小题,每小题6分,共36分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求,选对的得6分,选错或不答的得0分) 1.生物体中细胞膜内的葡萄糖、细胞膜外的富氧液体及细胞构成微型的生物原电池,下列有关判断正确的是()A.负极发生的电极反应可能是:O2+4e-+2H2O4OH-B.正极发生的电极反应可能是:O2+4e-2O2-C.负极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCD.正极反应主要是C6H12O6生成CO2或C2.(2011广东高考)某小组为研究电化学原理,设计装置。下列叙述不正确的是()A.a和b不连接时,铁
2、片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为:Cu2+2e-CuC.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动3.某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生;一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为2H+2Cl-Cl2+H2B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应式为Cl2+2e-2Cl-D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正
3、极4.(2013新课标全国卷)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()A.电池反应中有NaCl生成B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C.正极反应为:NiCl2+2e-Ni+2Cl-D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动5.下图为钠硫高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320左右,电池反应为2Na+xSNa2Sx,其中M由Na2O和Al2O3制得。根据有关叙述,判断下列说法错误的是()A.M的两个作用一是导电,二是隔离钠与硫,防止二者化合B.该电池的正极反应式为xS+2e-C.该电池的负极发
4、生还原反应D.消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的4.5倍6.某同学按如图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属,它们的硫酸盐可溶于水。当K闭合时,在交换膜处S从右向左移动。下列分析正确的是()A.溶液中(A2+)浓度减小B.B的电极反应:B-2e-B2+C.y电极上有H2产生,发生还原反应D.反应初期,x电极周围出现白色胶状沉淀,不久沉淀溶解二、双项选择题(本大题共2小题,每小题7分,共14分。在每小题给出的四个选项中,有两个选项符合题目要求,全部选对的得7分,只选一个且正确的得3分,有选错或不答的得0分)7.(2013广州质检)Li-SO2电池具有输出功率高和低
5、温性能好等优点。其电解质是LiBr,溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈,电池反应为2Li+2SO2Li2S2O4。下列说法正确的是()A.该电池反应为可逆反应B.放电时,Li+向正极移动C.充电时,阴极的电极反应式为Li+e-LiD.该电池的电解质溶液可以换成LiBr的水溶液8.铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,研读下图,下列判断不正确的是()A.K闭合时,d电极反应式:PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H+SB.当电路中转移0.2 mol电子时,中消耗的H2SO4为0.4 molC.K闭合时,中S向c电极迁移D.K闭合一段时间后,可单独作为原电池,d电极为正极
6、三、非选择题(本大题共3小题,共50分。按题目要求作答)9.(16分)某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。(1)X极与电源的(填“正”或“负”)极相连,氢气从(填“A”“B”“C”或“D”)口导出。(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为(填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜,N为交换膜。(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的反应式为 。(4)若在标准状况下,制得11.2 L氢气,则生成硫酸的质量是,转移的电子数为。10.(14分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质
7、为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。回答下列问题:(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为、。(2)闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中b电极上得到的是,电解氯化钠溶液的总反应方程式为;(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为(法拉第常数F=9.65104Cmol-1,列式计算),最多能产生的氯气体积为L(标准状况)。11.(20分)(2013潍坊一模)(1)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电
8、极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2-。电池工作时正极反应式为 。若以该电池为电源,用石墨做电极电解100 mL含有如下离子的溶液。离子Cu2+H+Cl-SOc/molL-11441电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),阳极上收集到氧气的物质的量为mol。(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程:写出阳极电极反应式 ;除去
9、甲醇的离子反应为6Co3+CH3OH+H2OCO2+6Co2+6H+,该过程中被氧化的元素是,当产生标准状况下2.24 L CO2时,共转移电子mol。答案解析1.【解析】选C。该生物原电池中负极是C6H12O6失去电子生成CO2或HC,正极是氧气得到电子,电极反应是O2+4e-+2H2O4OH-,故C正确。2.【解析】选D。a和b不连接时,铁比铜活泼,从溶液中置换出铜,A项正确;a和b连接时,形成原电池,铁作为负极而溶解,铜作为正极,溶液中的Cu2+得到电子被还原成铜单质,所以B项正确;无论a和b是否连接,装置中都发生Fe+Cu2+Cu+Fe2+的反应,溶液会从蓝色逐渐变为浅绿色,C正确;如
10、果a和b分别连接直流电源正、负极,该装置为电解池,Cu为阳极,Fe为阴极,则溶液中的阳离子向阴极移动,即向铁电极移动,D项不正确,故选D。3.【解析】选D。断开K2,闭合K1时,装置为电解池,两极均有气泡产生,则反应为2Cl-+2H2OH2+2OH-+Cl2,石墨为阳极,铜为阴极,因此石墨电极处产生Cl2,在铜电极处产生H2,附近产生OH-,溶液变红,故A、B两项均错误;断开K1、闭合K2时,为原电池反应,铜电极反应为H2-2e-+2OH-2H2O,为负极,而石墨电极反应为Cl2+2e-2Cl-,为正极,故C项错误,D项正确。4.【解析】选B。金属钠失电子变为钠离子,NiCl2中的Ni2+被还
11、原,剩余Cl-,故有氯化钠生成,A项正确;电池的总反应应该是金属钠还原Ni2+,B项错误;正极反应为Ni2+得电子生成金属镍,C项正确;钠离子导体可以传导钠离子,故钠离子可以在两极间移动,D项正确。5.【解析】选C。由于原电池内部要靠离子的定向移动导电,同时钠和硫极易化合,所以也必须把二者隔离开,因此M(由Na2O和Al2O3制得)的作用是导电和隔离钠与硫;由电池反应可看出金属钠失去电子作为负极,发生氧化反应,单质硫得电子被还原成,所以正极反应式为xS+2e-;在铅蓄电池中铅作负极,反应式为Pb(s)+S(aq)-2e-PbSO4(s),因此当消耗1 mol即207 g铅时转移2 mol电子,
12、而207 g钠可失去的电子数为=9(mol),所以钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的9/2=4.5倍。故A、B、D正确,C错误。【解题技巧】电解计算的一般解题思路(1)先看阳极材料,是活性电极还是惰性电极。(2)找全离子,将溶液中的所有离子按阴阳离子分开。(3)根据电子守恒,串联电路中转移的电子数目相同,即阴离子(活泼电极)失的电子数等于阳离子得的电子数,列出关系式进行计算。6.【解析】选D。因为当K闭合时,在交换膜处S从右向左移动,则A是负极且溶解,使溶液中(A2+)浓度增加;B是正极其电极反应:B2+2e-B;y是阳极且电极上有2Cl-2e-Cl2,发生氧化反应;x是阴极且电极上有2H+2e
13、-H2,此时存在大量的氢氧根离子,因原来是氯化铝溶液,则反应初期,x电极周围出现白色胶状Al(OH)3沉淀,后来发生反应Al(OH)3+OH-Al+2H2O,不久沉淀溶解。7.【解析】选B、C。A中该电池的充、放电反应是在不同条件下进行的,故不是可逆反应,A错误;B中放电时,阳离子移向正极,B正确;C中充电时,阴极的电极反应式为Li+e-Li,C正确;D中因Li为电极,Li会与水反应,故不能改用LiBr的水溶液,D错误。8.【解析】选B、C。由图可知,为原电池,a为正极,b为负极,为电解池,c为阴极,d为阳极。K闭合后,d电极上发生氧化反应,A对;当电路中通过0.2 mol电子时,有0.1 m
14、ol的Pb参加反应,由题中化学方程式可知消耗H2SO4的量为0.2 mol,B错误;在电解池中,阴离子向阳极(d电极)移动,C错;K闭合一段时间后,阳极生成PbO2,阴极上是Pb,所以可单独作为原电池,D对。9.【解析】题图中左边加入含硫酸的水,暗示左边制硫酸,即OH-在阳极发生氧化反应,使左边溶液中H+增多,为了使溶液呈电中性,硫酸钾溶液中的S通过M交换膜向左边迁移,即M为阴离子交换膜,由此推知X为阳极,与电源正极相连,B出口产生氧气,A出口流出硫酸;同理,右侧加入含KOH的水,说明右边制备KOH溶液,H+在Y极发生还原反应,说明Y极为阴极,与电源负极相连,右边溶液中OH-增多,硫酸钾溶液中
15、K+向右迁移,N为阳离子交换膜,所以C出口产生氢气,D出口流出KOH溶液。(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为2H2-4e-+4OH-4H2O。(4)n(H2)=0.5 mol,2H+2e-H2,得电子1 mol,X极的反应式为4OH-4e-2H2O+O2,根据得失电子守恒知,生成H+的物质的量为1 mol,故生成0.5 mol H2SO4,m(H2SO4)=49 g。答案:(1)正C(2)阴离子阳离子(3)H2-2e-+2OH-2H2O(4)49 g6.02102310.【解析】(1)在碱性环境下,该燃料电池的总反应为
16、CH4+2O2+2OH-C+3H2O,正极反应为2O2+4H2O+8e-8OH-,则两式相减得出负极反应为CH4+10OH-8e-C+7H2O。(2)根据图示得知该装置为两个串联的电源和一个电解池,由于甲烷发生氧化反应因而与甲烷相连的电解池的b极为阴极,产生的气体为氢气。(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol,电量为89.65104C,因题中燃料电池是串联的,但电子的传递只能用一个电池计算,由于甲烷失去电子数是氯离子失电子数的8倍,所以有关系式CH44Cl2。答案:(1)2O2+4H2O+8e-8OH-CH4+10OH-8e-C+7H2O(2)H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl
17、2(3)89.65104Cmol-1=3.45104C4【答题误区】(1)书写负极反应式时,易忽视电解质溶液的环境,把生成物C写成CO2而导致错误。(2)因漏掉“电解”而导致电解氯化钠溶液的总反应方程式失分。(3)不注意审题,只写结果而不列式计算导致失分。11.【解析】(1)正极上氧气得电子生成氧离子,电极反应式为O2+4e-2O2-;n(Cu2+)=0.1 mol,n(H+)=0.4 mol,n(Cl-)=0.4 mol,n(S)=0.1 mol,要想使两极得到相同体积的气体,阳极上有氧气生成,设氧气的物质的量为x,电解时阴阳极上得失电子数相等,所以0.1 mol2+(x+0.2)mol2=4x+0.4 mol1,x=0.1 mol。(2)阳极上二价钴离子失电子生成三价钴离子,电极反应式为Co2+-e-Co3+失电子的物质作还原剂,被氧化,所以被氧化的是C或碳;6Co3+CH3OH+H2O CO2+6Co2+6H+转移e- 22.4 L 6 mol 2.24 L 0.6 mol故转移电子0.6 mol。答案:(1)O2+4e-2O2-0.1(2)Co2+-e-Co3+C或碳0.6