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题型五电化学题型限时训练1.(2018黑龙江大庆实验中学模拟)如图为一种固体离子导体电池与湿润KI试纸AB连接,Ag+可以在RbAg4I5晶体中迁移,空气中的氧气透过聚四氯乙烯膜与AlI3反应生成I2,Ag与I2作用形成电池。下列说法中正确的是(C)A.试纸B端发生氧化反应B.Ag+从石墨电极移向银电极C.试纸A端发生反应:2I-2e-I2D.若该电池转移1 mol电子,则滤纸上生成8 g O2解析:Ag和I2作用形成原电池,生成物为RbAg4I5,可以知道在反应中Ag被氧化,为电池的负极反应,I2被还原,为原电池的正极反应,原电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动;A与正极相连为阳极,B与负极相连为阴极;试纸B端为阴极,发生还原反应,A错误;原电池中阳离子向正极移动,即Ag+从银电极移向石墨,B错误;试纸A端为阳极,为碘离子失电子发生氧化反应生成单质碘,C正确;电解碘化钾溶液,阳极碘离子先失电子变为碘单质,碘离子消耗完,才有氢氧根离子失电子变为氧气,因此该电池转移1 mol电子,则滤纸上生成O2的量小于0.25 mol,D错误。2.(2018四川成都模拟)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(B)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+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S2O82-+Fe2+Fe3+2SO42-解析:该电池的负极是金属锂,Li+透过膜除允许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+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S2O82-发生氧化还原反应:S2O82-+2Fe2+2Fe3+2SO42-,所以D错误。3.(2018山东威海模拟)近几年,具有超常性能的铝离子电池成为研究热点,其可在一分钟内完成充放电。铝与石墨为电极,内部用AlCl4-和有机阳离子构成电解质溶液,其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是(D)A.放电时,有机阳离子向石墨电极方向移动B.放电时,正极的电极反应式为CnAlCl4+e-Cn+AlCl4-C.充电时,每生成1 mol铝,同时消耗4 mol Al2Cl7-D.充电时铝电极接电源负极,该极有CnAlCl4生成解析:铝是活泼的金属,放电时作负极,石墨作正极。原电池中阳离子向正极移动,所以有机阳离子向石墨电极方向移动,A正确;放电时正极发生得到电子的还原反应,根据装置图可知正极的电极反应式为CnAlCl4+e-Cn+AlCl4-,B正确;充电时铝电极作阴极,发生得到电子的还原反应,电极反应式为4Al2Cl7-+3e-Al+7AlCl4-,因此充电时,每生成1 mol铝,同时消耗4 mol Al2Cl7-,C正确;放电时,铝是活泼的金属,铝作负极,因此充电时铝电极接电源负极,电极反应式为4Al2Cl7-+3e-Al+7AlCl4-,因此该极有AlCl4-生成,石墨电极有CnAlCl4生成,D错误。4.(2018齐鲁名校联合体联考)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(PF6-)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)(D)A.电池放电时,化学能转化为电能和热能B.放电时,a电极的电极反应方程式为Ca7Sn6-14e-7Ca2+6SnC.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、比能量高的优点解析:电池放电时,为原电池,化学能变为电能和热能,A正确;根据图示可知,钙离子向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。5.(2018广东深圳调研)以柏林绿FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠离子电池,其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是(B)A.放电时,正极反应为FeFe(CN)6+2Na+2e-Na2FeFe(CN)6B.充电时,Mo(钼)箔接电源的负极C.充电时,Na+通过交换膜从左室移向右室D.外电路中通过0.2 mol电子的电量时,负极质量变化为2.4 g解析:根据工作原理,Mg作负极,Mo作正极,正极反应式为FeFe(CN)6+2Na+2e-Na2FeFe(CN)6,故A正确;充电时,电池的负极接电源的负极,电池的正极接电源的正极,即Mo箔接电源的正极,故B错误;充电时,属于电解池,根据电解原理,Na+应从左室移向右室,故C正确;负极上应是2Mg+2Cl-4e-Mg2Cl22+,通过0.2 mol电子时,消耗0.1 mol Mg,质量减少2.4 g,故D正确。6.(2018四川宜宾模拟)用粗硅作原料,熔融盐电解法制取硅烷原理如图。下列叙述正确的是(D)A.电源的B极为负极B.可选用石英代替粗硅C.电解时,熔融盐中Li+向粗硅移动D.阳极反应:Si+4H-4e-SiH4解析:根据装置图,该装置为电解池,总反应为Si+2H2SiH4。H2生成H-,发生还原反应,Si发生氧化反应。根据电解池,阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应,故通入H2的一极是阴极,故A是负极,B是正极,故A错误;阳极粗硅失电子,若换成石英,即SiO2,SiO2中Si已经是+4价,无法再失电子,故B错误;电解时,熔融盐中Li+向阴极移动,故C错误;阳极粗硅生成SiH4,故电极反应为Si+4H-4e-SiH4,故D正确。7.锂硫电池由于具有高比能量以及硫廉价易得等优势而受到人们的广泛关注。锂硫电池的正极材料主要由单质硫和一些高导电性材料复合而成,金属锂片作为负极,正负极之间用浸有电解液的隔膜隔开,其电池结构如图,下列说法不正确的是(C)A.负极的电极反应式为Li-e-Li+B.正极材料中的石墨颗粒主要用于增强导电性C.电池工作时电子经导线流向正极,又经高氯酸锂介质流向Li极D.总反应方程式为2Li+SLi2S解析:负极金属锂片失去电子生成Li+,电极反应为Li-e-Li+,A正确;正极材料中的硫粉和聚合物黏合剂都不导电,这样会影响原电池的形成,所以掺入石墨颗粒是为了增强正极材料的导电性,B正确;电池工作时,电子在外电路中从Li电极流出,经过导线流向正极,而在高氯酸锂介质中则是通过离子的定向迁移形成闭合回路,C不正确;硫粉作为正极,反应原理为S+2e-S2-,因此总反应为2Li+SLi2S,D正确。8.(2018山东临沂模拟)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)A.M室发生的电极反应式:2H2O-4e-O2+4H+B.a、c为阴离子交换膜,b为阳离子交换膜C.N室中:a%b%D.理论上每生成1 mol H3BO3,两极室共产生标准状况下16.8 L气体解析:M室中石墨电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成O2和H+,电极反应式为2H2O-4e-O2+4H+,故A正确;原料室中的B(OH)4-通过b膜进入产品室,Na+通过c膜进入N室,M室中氢离子通过a膜进入产品室,则a、c为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜,故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%,故C正确;理论上每生成1 mol产品,M室生成1 mol H+,转移电子1 mol,M、N室电极反应式分别为2H2O-4e-O2+4H+、2H2O+2e-H2+2OH-,N室生成0.5 mol H2,M室生成0.25 mol氧气,两极室共产生标准状况下16.8 L气体,故D正确。9.(2018福建百校联考)一种利用生物电化学方法脱除水体中NH4+的原理如图所示。下列说法正确的是(B)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,NH4+的脱除率一定越大D.电极b上发生的反应之一为2NO2-+8H+8e-N2+4H2O解析:电极a上NH4+失电子反应生成NO2-或NO3-,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上的反应为NH4+2H2O-6e-NO2-+8H+或者NH4+3H2O-8e-NO3-+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上反应之一应该是2NO2-+8H+6e-N2+4H2O,故D错误。10.(2018山东聊城模拟)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(C)A.阳极电极反应式:Fe+8OH-6e-FeO42-+4H2OB.甲溶液可循环利用C.离子交换膜a是阴离子交换膜D.当电路中通过2 mol电子的电量时,会有1 mol H2生成解析:根据工业上电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,故铁作阳极,铁放电生成FeO42-,铜棒作阴极,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,导致阴极室溶液产生大量OH-,则吸引中间隔室中的Na+移向阴极室,故所得溶液甲为浓的NaOH溶液,中间隔室中的NaOH溶液浓度降低。阳极发生氧化反应,电极反应式为Fe+8OH-6e-FeO42-+4H2O,故A正确;阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,甲溶液为浓的氢氧化钠溶液,可循环利用,故B正确;电解池中阳离子向阴极移动,通过离子交换膜a的是Na+,故为阳离子交换膜,故C错误;阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-,当电路中通过 2 mol 电子的电量时,会有1 mol H2生成,故D正确。11.(2018上海金山区模拟)有关钢铁的腐蚀与防腐,不能用原电池原理解释的是(D)A.析氢腐蚀B.吸氧腐蚀C.与锌片相连后不易腐蚀D.与电源负极相连后不易腐蚀解析:在钢铁制品中一般都含有碳,在潮湿空气中,钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜,水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液,使水里的氢离子增多,构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池,在酸性较强的溶液中金属发生电化学腐蚀时放出氢气,这种腐蚀称析氢腐蚀,可以用原电池原理解释,A选项不符合题意;若钢铁制品的表面水膜呈中性或弱酸性,金属发生吸氧腐蚀,吸氧腐蚀能够用原电池原理解释,B选项不符合题意;Fe与Zn及钢铁表面的水膜构成原电池,Zn比Fe活泼,易失去电子,所以Fe不易被腐蚀,能够用原电池原理解释,C选项不符合题意;Fe与电源的负极相连,是电解池的阴极,Fe不易被腐蚀是正确的,但这个不易被腐蚀要用电解原理解释,不能够用原电池原理解释,D选项符合题意。12.金属表面氧化技术可提高金属的抗腐蚀性能,利用如图电解装置,通过控制电流强度,可在铝片表面形成一层不溶于稀硫酸的坚固Al2O3薄膜。下列叙述中正确的是(D)A.关闭K后,在电极b上有金属铝生成B.电极a为石墨电极,电极b为铝电极C.关闭K后,电极a上有氧气生成D.阳极电极反应式为2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+解析:关闭K后,电极b为阴极,溶液中的H+先被还原,则有氢气生成,故A错误;题中信息是铝要被氧化生成氧化膜,而电解池的阳极发生氧化反应,电极a为阳极,则为铝电极,故B错误;关闭K后,电极a为阳极,铝失电子被氧化为氧化铝,故C错误;根据阳极发生氧化反应可以得到电极反应式为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+,故D正确。13.(2018湖北模拟)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(D)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)2C.反应过程中转移OH-的物质的量为0.25b molD.待测气体中氧气的体积分数为0.7ba解析:由图可知,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+O22PbO。根据以上分析,A选项Pt上发生还原反应,故A错误;B选项Pb上发生的电极反应式为Pb+2OH-2e-PbO+H2O,B错误;C项反应过程中,负极增加的质量为O的质量,正极消耗氧气b32 mol,根据O2+2H2O+4e-4OH-,转移OH-的物质的量为b32 mol4=0.125b mol,故C错误;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b32 mol22.4 L/mol=0.7b L,则待测气体中氧气的体积分数为0.7ba,D正确。14.(2018哈尔滨师大附中模拟)碱性硼化钒(VB2)空气电池工作时反应为4VB2+11O24B2O3+2V2O5。用该电池为电源,选用惰性电极电解硫酸铜溶液,实验装置如图所示。下列说法正确的是(C)A.VB2电极的电极反应式为2VB2+11H2O-22e-V2O5+2B2O3+22H+B.外电路中电子由c电极流向VB2电极C.电解过程中SO42-向b电极移动D.电解过程中,b电极表面有红色物质析出解析:负极上是VB2失电子发生氧化反应,且电解质溶液为KOH溶液,不可能产生H+,则VB2电极发生的电极反应为2VB2+22OH-22e-V2O5+2B2O3+11H2O,故A错误;外电路中电子由VB2电极流向阴极c电极,故B错误;电解过程中,b为阳极,所以SO42-向b电极移动,C正确;电解过程中,b为阳极,发生氧化反应,产生氧气,故D错误。【教师用书备用】 已知电极上每通过96 500 C的电量就会有1 mol电子发生转移。精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金属质量,可以确定电解过程中通过电解池的电量。实际测量中,常用银电量计,如图所示。下列说法不正确的是(A)A.若要测定电解饱和食盐水时通过的电量,可将该银电量计中的银棒与待测电解池的阳极相连,铂坩埚与电源的负极相连B.称量电解前后铂坩埚的质量变化,得金属银的沉积量为108.0 mg,则电解过程中通过电解池的电量为 96.5 CC.实验中,为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而导致测量误差,常在银电极附近增加一个收集网袋,若没有收集网袋,测量结果会偏高D.电量计中的银棒应与电源的正极相连,铂坩埚上的电极反应是Ag+e-Ag解析:该电量计相当于铂上镀银,所以该银电量计中的银棒与待测电解池的阴极相连,铂坩埚与电源的负极相连,故A不正确;析出Ag的物质的量为10810-3g108 g/mol=0.001 mol,根据Ag+e-Ag可知,通过的电子的物质的量为0.001 mol,通过电量为96.5 C,故B正确;银溶解时有些银原子可能未失电子变成银离子,而是直接跌落到铂坩埚中,造成铂坩埚增重较多,导致计算出的电量偏大,所以必须增加收集网袋,故C正确;该电量计相当于铂上镀银,阴极(Pt)反应为Ag+e-Ag,故D正确。
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