2020届高考二轮精准训练 题型九 电化学原理及应用

2020 届高考二轮精准训练题型九　电化学原理及应用 (建议用时：25 分钟) 一、单项选择题 1．(2019·江苏七市高三三调)某新型锂­空气二次电池放电情况如图所示，关于该电池的 叙述正确的是(　　) A．电解液应选择可传递 Li＋的水溶液 B．充电时，应将锂电极与电源正极相连 C．放电时，空气电极上发生的电极反应为 2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2 D．充电时，若电路中转移 0.5 mol 电子，空气电极的质量将减少 3.5 g 2．某新型水系钠离子电池工作原理如图所示。TiO2 光电极能使电池在太阳光照下充电， 充电时 Na2S4 转化为 Na2S。下列说法正确的是(　　) A．充电时，太阳能转化为化学能，化学能又转化为电能 B．放电时，a 极为负极 C．充电时，阳极的电极反应式为 I－3 －2e－===3I－ D．M 可以使用阴离子交换膜 3．近年来，尿素电氧化法处理富含尿素的工业废水和生活污水得到了广泛关注，该法 具有操作简易、处理量大、运行周期长等优点，且该过程在碱性条件下产生无毒的 CO2、 N2。电池工作时，下列说法错误的是(　　)A．负极发生的反应为 CO(NH2)2＋6OH－－6e－===N2↑＋CO2↑＋5H2O B．正极附近溶液的 pH 增大 C．隔膜只允许阳离子通过 D．处理掉废水中尿素 1.0 g 时消耗 O2 0.56 L(标准状况) 4．最近，科学家研发出了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．右边吸附层中发生了氧化反应 B．负极的电极反应是 H2－2e－＋2OH－===2H2O C．该电池总反应是 H＋＋OH－===H2O D．电解质溶液中 Na＋向右移动、ClO －4 向左移动 5．(2019·淮安高三模拟)LiFePO 4 电池具有稳定性高、安全、环境友好等优点，可用于 电动汽车。电池反应为 FePO4＋Li放电 充电 LiFePO4，电池的正极材料是 LiFePO4，负极材料 是石墨和锂，含 Li＋导电固体为电解质。下列有关 LiFePO4 电池的说法正确的是(　　) A．放电时电池正极反应为 FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4 B．放电时电池内部 Li＋向负极移动 C．充电过程中，电池正极材料的质量增加 D．可加入硫酸以提高电解质的导电性 6．我国科学家研制出的新型铝锂­石墨烯电池具有耐热、抗冻等优良特性，有广泛的应 用前景。电池反应原理为 AlLi＋C6(PF6)放电 充电 Al＋C6＋Li＋＋PF－6 。下列说法正确的是(　　) A．放电时外电路中电子向铝锂电极移动B．放电时正极反应为 C6(PF6)＋e－===C6＋PF－6 C．充电时，应将石墨烯电极与电源负极相连 D．充电时，若电路中转移 1 mol 电子，则阴极质量增加 9 g 7．近日，中国科学院深圳先进技术研究院研发出一种高性能的钙离子电池：以溶有六 氟磷酸钙 Ca(PF6)2 的碳酸酯类溶剂为电解液，放电时合金 Ca7Sn6 发生去合金化反应，阴离 子(PF－6 )从石墨烯中脱嵌，进入电解质溶液。放电时其工作原理如图，下列说法错误的是(已 知：比能量为单位质量的电极放出电能的大小)(　　) A．电池放电时，化学能转化为电能和热能 B．放电时，a 电极的电极反应式为 Ca7Sn6－14e－===7Ca2＋＋6Sn C．充电时，b 电极接电源的正极 D．与锂离子电池相比较钙离子电池具有材料储量丰富、比能量高的优点 8．一种利用生物电化学方法脱除水体中 NH ＋4 的原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．M 为电源的负极，N 为电源的正极 B．装置工作时，电极 a 周围溶液的 pH 降低 C．装置内工作温度越高，NH ＋4 的脱除率一定越大 D．电极 b 上发生的反应之一为 2NO－2 ＋8H＋＋8e－===N2↑＋4H2O 二、不定项选择题 9．锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池，某种锂离子电池的结构示意图如下， 它在放电时有关离子转化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)A．Li＋透过膜除允许 Li＋通过外，还允许 H2O 分子通过 B．充电时，电池内部发生的总反应为 Li＋＋Fe2＋ =====通电 Li＋Fe3＋ C．充电时，钛电极与外电源的负极相连 D．放电时，进入贮罐的液体发生的离子反应方程式为 S2O2－8 ＋Fe2＋===Fe3＋＋2SO2－4 10．手持技术的氧电化学传感器可用于测定 O2 含量，如图为某种氧电化学传感器的原 理示意图。已知在测定 O2 含量过程中，电解质溶液的质量保持不变。一定时间内，若通过 传感器的待测气体为 a L(标准状况)，某电极增重了 b g。下列说法正确的是(　　) A．Pt 上发生氧化反应 B．Pb 上发生的电极反应式为 Pb＋2OH－－2e－===Pb(OH)2 C．反应过程中转移 OH－的物质的量为 0.125b mol D．待测气体中氧气的体积分数为0.7b a 11．碳酸二甲酯(DMC)结构简式为(CH3O)2CO，化学性质非常活泼，极易水解。用电解 法制备碳酸二甲酯的模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　)A．图中左侧电极为阳极，右侧电极为阴极 B．阳极反应：CO－2e－＋2CH3OH===(CH3O)2CO＋2H＋ C．质子通过质子交换膜从阴极区移向阳极区 D．离子液体必须是水溶液，目的是传递电荷 12．(2019·江苏七市高三调研)某微生物电解池(MEC)制氢工作原理如图所示。用该电解 池电解 0.1 mol·L－1 的 CH3COOH 溶液，下列说法正确的是(　　) A．Y 为电源的正极 B．该电解装置中，阳极的电极反应式为 CH3COOH＋2H2O－8e－===2CO2↑＋8H＋ C．当 2 mol H＋通过质子交换膜时，产生 22.4 L H2 D．电解一段时间后，溶液中 c（CH3COO－） c（CH3COOH）的值变小 参考答案与解析 1．解析：选 C。A 项，根据金属活动顺序可知，金属 Li 能和水发生反应，故电解液不 能选择水溶液，错误；B 项，根据题给图示可知，Li 电极为电池负极，充电时作为电解池 的阴极，与电源负极相连，错误；C 项，根据工作原理图可知，空气电极为电池的正极，发 生得电子的还原反应，生成 Li2O2，电极反应为 2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2，正确；D 项，充 电时空气电极作为电解池的阳极，电极反应为 Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑，根据得失电子守 恒，每转移 0.5 mol e－，则有 0.25 mol Li2O2 参与反应，故电极质量减少 11.5 g，错误。 2．解析：选 B。充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能贮存起来，A 错误； 放电时，a 极为负极，Na2S 失电子被氧化为 Na2S4，B 正确；充电时，阳极失电子被氧化， 电极反应式为 3I－－2e－===I－3 ，C 错误；M 是阳离子交换膜，防止阴离子相互反应，D 错误。 3．解析：选 C。由题图可知，通尿素的一极为负极，发生氧化反应，电极反应为 CO(NH2)2 ＋6OH－－6e－===N2↑＋CO2↑＋5H2O；通氧气的一极为正极，发生还原反应，电极反应为 O2＋4e－＋2H2O===4OH－，以此解答该题。A.负极发生的反应为 CO(NH2)2＋6OH－－6e－ ===N2↑＋CO2↑＋5H2O，A 正确；B.正极附近发生电极反应 O2＋4e－＋2H2O===4OH－，产生 OH－，使溶液的 pH 增大，B 正确；C.为维持溶液的电中性，正极附近产生的 OH－通过 隔膜进入负极被消耗，隔膜允许阴离子通过，C 错误；D.根据电极反应可知负极每消耗尿素 1.0 g 时转移的电子为 0.1 mol，根据正极反应可得消耗的 O2 为 0.1 mol×1 4×22.4 L/mol＝0.56 L，D 正确。 4．解析：选 A。由电子的流动方向可知左边吸附层为负极，发生氧化反应，右边吸附 层为正极，发生还原反应，A 错误；负极的电极反应为 H2－2e－＋2OH－===2H2O，B 正确； 正极的电极反应为 2H＋＋2e－===H2↑，根据正、负极的反应可知总反应为 OH－＋H＋===H2O， C 正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D 正确。 5．解析：选 A。当其为原电池时，负极材料为石墨和锂，锂失去电子，正极得到电子， 电极反应为 FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，故 A 正确；放电时阳离子向正极移动，故 B 错误； 充电过程为电解池，阳极反应为 LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋，电池的正极材料质量减少， 故 C 错误；因为锂可以和硫酸反应，则电解质中不能加入硫酸，故 D 错误。 6．解析：选 B。放电时，铝锂电极为负极，石墨电极为正极，放电时外电路中电子向 石墨电极移动，A 项错误；充电时，应将石墨烯电极与电源正极相连，C 项错误；充电时， 阴极反应为 Al＋Li＋＋e－===AlLi，若电路中转移 1 mol 电子，则阴极质量增加 7 g，D 项错 误。 7．解析：选 D。电池放电时为原电池，化学能转化为电能和热能，A 正确；根据图示 可知，Ca2＋向 b 电极移动，因此 a 电极为负极，发生氧化反应：Ca7Sn6－14e－===7Ca2＋＋ 6Sn，B 正确；充电时为电解池，b 电极为原电池的正极，应该接电源的正极，C 正确；由 于提供 1 mol e－时，钙的质量大于锂的质量，所以单位质量的电极放出电能，钙离子电池比 能量比锂离子电池要低，D 错误。 8．解析：选 B。电极 a 上 NH＋4 失电子，反应生成 NO －2 或 NO－3 ，电极 a 为阳极，所以 M 为电源的正极，N 为电源的负极，故 A 错误；电极 a 上发生的反应为 NH＋4 ＋2H2O－6e－ ===NO－2 ＋8H＋或 NH＋4 ＋3H2O－8e－===NO－3 ＋10H＋，电极 a 周围溶液的 pH 降低，故 B 正 确；细菌需要在正常温度范围内才能有效工作，温度太高会使细菌死亡，故 C 错误；电极 b 上发生的反应之一应该是 2NO－2 ＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O，故 D 错误。 9．解析：选 B。该电池的负极是金属锂，Li＋透过膜只允许 Li＋通过，不允许 H2O 分 子通过，故 A 错误；电池反应为 Li＋Fe3＋===Li＋＋Fe2＋，则充电时发生的反应为 Li＋＋Fe2 ＋ =====通电 Li＋Fe3＋，故 B 正确；钛电极是电池的正极，充电时，应该与外电源的正极相连，故 C 错误；放电时，正极上发生得电子的还原反应，即 Fe3＋＋e－===Fe2＋，Fe2＋与 S2O 2－8 发生氧化还原反应：S2O2－8 ＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2SO2－4 ，故 D 错误。 10．解析：选 CD。由题图可知，O2 在 Pt 电极上发生还原反应，电极反应式为 O2＋2H2O ＋4e－===4OH－，所以 Pt 电极为正极，Pb 电极则为负极，发生氧化反应，电极反应式为 Pb ＋2OH－－2e－===PbO＋H2O，电池总反应为 2Pb＋O2===2PbO。根据以上分析，Pt 上发生 还原反应，A 错误；Pb 上发生的电极反应式为 Pb＋2OH－－2e－===PbO＋H2O，B 错误；反 应过程中，负极增加的质量为 O 的质量，正极消耗氧气 b 32 mol，根据 O2＋2H2O＋4e－===4OH －，转移 OH－的物质的量为 b 32 mol×4＝0.125b mol，C 正确；电极增加的质量为 O 的质量， 待测气体为 a L，含有的氧气体积为 b 32 mol×22.4 L/mol＝0.7b L，则待测气体中氧气的体积 分数为0.7b a ，D 正确。 11．解析：选 AB。左侧放电物质 CO 是还原剂，发生氧化反应为阳极，右侧 O2 放电为 阴极，A 正确；质子(H＋)在阳极区生成，通过质子交换膜从阳极区移向阴极区，C 错误；依 据题干信息“碳酸二甲酯(DMC)极易水解”可知，离子液体必须是非水体系，D 错误。 12．解析：选 B。A 项，由题图可知，右边电极上 H＋得电子生成 H2，该电极为阴极， 所以 Y 为电源的负极，错误；B 项，由题图可知左边电极上 CH3COOH 失电子生成 CO2， 正确；C 项，未标明标准状况，无法计算 H2 的体积，错误；D 项，电解反应总方程式为 CH3COOH＋2H2O =====通电 2CO2↑＋4H2↑，溶液中 c（CH3COO－） c（CH3COOH）＝ c（CH3COO－）·c（H＋） c（CH3COOH）·c（H＋） ＝ Ka c（H＋），Ka 不变，电解一段时间后 c(H＋)减小，故 c（CH3COO－） c（CH3COOH）的值变大，错误。