資源簡介

熱點突破練10　新型化學電源與電解池原理的分析應用
1.(2024·江蘇贛榆專題練)研究發現,鎂離子的理論體積能量密度幾乎是鋰的兩倍,或將為電池提供高能量密度,鎂離子電池未來有望成為鋰離子電池的替代品或重要補充。某鎂離子電池的放電原理如圖所示,下列有關說法不正確的是(　　)
A.該電池不能用水作電解質的溶劑
B.放電時,Mg2+從電勢低的電極區通過電解質移向電勢高的電極區
C.放電時,該電池總反應式為xMg+Mo3S4===MgxMo3S4
D.充電時,陽極反應式為MgxMo3S4+2xe-===Mo3S4+xMg2+
2.(2024·河南開封階段練)鈉離子電池具有資源豐富、成本低、安全性好、轉換效率高等特點,有望成為鋰離子電池之后的新型首選電池,如圖是一種鈉離子電池工作示意圖:
下列說法中錯誤的是(　　)
A.放電時,Na+通過交換膜向N極移動
B.充電時,光照可促進電子的轉移
C.充電時,TiO2光電極上發生的電極反應為3I-+2e-===
D.放電時,若負極室有2 mol陰離子發生反應,則電路中轉移3 mol電子
3.某同學組裝了如圖所示的電化學裝置,其中電極Ⅰ的電極材料為Al,電極Ⅱ的電極材料為Cu。下列說法不正確的是(　　)
A.閉合開關,電流由電極Ⅵ經外電路流向電極Ⅰ
B.電極Ⅳ是鍍件,電極Ⅵ是粗銅
C.該裝置工作一段時間后,忽略溶液體積變化,電鍍銅和精煉銅的電解質溶液中S的濃度不變
D.外電路通過1 mol電子,電極Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的質量均增加32 g
4.利用電化學原理可同時將SO2、CO2變廢為寶,裝置如圖所示(電極均為惰性電極)。下列說法不正確的是(　　)
A.a為負極,發生氧化反應
B.裝置工作時,電子從c極流入b極
C.若b極消耗16 g O2,則Y中左側溶液質量減輕16 g
D.d電極反應式為CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O
5.(2024·廣東茂名二模)我國科學家研究了電催化硝酸根高效還原合成氨,電解過程均在堿性條件下進行,過程如圖所示,下列說法中正確的是(　　)
A.生成Co和NH3的電極均是連接電源的正極
B.生成NH3的電極方程式為N+5H2O+6e-===7OH-+NH3
C.每消耗1 mol N,兩個電解池中轉移電子數均為6NA
D.電解生成Co過程中,OH-向陰極區移動
6.(2024·北京豐臺一模)用電解法從含MnSO4廢水中提取Mn和H2SO4的原理如下圖所示,陰極室中會加入適量(NH4)2SO4。
已知:ⅰ.電解時,適當減慢反應速率,有利于得到致密的金屬錳。
ⅱ.電解效率η(B)= 100%。
下列說法不正確的是(　　)
A.陽極反應式為2H2O-4e-===O2↑+4H+
B.離子交換膜為陰離子交換膜
C.陰極室產生的NH3可與Mn2+形成配合物,c(Mn2+)降低,利于形成致密的金屬錳
D.若η(Mn)=80%,當析出1 mol Mn時,產生O2的體積為8.96 L(標準狀況)
7.(2024·海南海口三模)利用一種電解質溶液濃度不同引起電勢差的裝置稱為“濃差電池”,其原理是高濃度溶液向低濃度溶液擴散而引發的一類電池。某濃差電池的模擬裝置如圖所示。已知:兩電極銀的質量均為300 g。下列敘述正確的是(　　)
A.Ag(1)電極為負極,發生氧化反應
B.N由右側向左側遷移
C.電池停止工作時兩電極的質量差為432 g
D.電池放電時將化學能全部轉化成電能
8.(2024·四川成都期末)利用光電化學方法將乙二醇(C2H6O2)轉化為甲酸鹽,同時產生綠色氫氣。該裝置以NaOH溶液為電解質溶液,工作原理示意圖如圖所示。已知:實驗測定,實際上電路通過0.4 mol電子時生成6.8 g HCOONa;電解過程中的法拉第效率等于實際甲酸鹽量與理論量之比。下列敘述正確的是(　　)
A.Ni-Pi/α-Fe2O3極發生還原反應
B.裝置工作時,OH-向Pt極遷移
C.Pt極反應式為C2H6O2-6e-+4OH-===2HCOO-+5H2O
D.生成HCOONa的法拉第效率為75%
9.(2024·陜西安康模擬)亞硒酸(H2SeO3)主要用作分析試劑,也可用做還原劑或氧化劑,還可用于制備顯色劑。用電滲析法制備較純H2SeO3溶液的工作原理如圖所示,下列說法錯誤的是(　　)
A.膜b應選用陰離子交換膜
B.石墨Ⅰ與鉛蓄電池的PbO2電極相連
C.該電解法在制備H2SeO3的同時還能生成NaOH和硫酸
D.理論上Pb電極每增加96 g,會制備1 mol H2SeO3
10.(2024·山東聊城二模)某團隊研究發現三價水系(酸性電解質溶液)銦金屬電池的比容量大,循環壽命長。其工作原理圖如下,已知MnOOH(羥基氧化錳)難溶于水。下說法錯誤的是(　　)
A.充電時,H+移向電極甲
B.放電時,電路中轉移3 mol電子,兩電極質量變化數值之和為112 g
C.放電時,總反應:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+
D.充電時,陽極反應:MnOOH-e-===MnO2+H+
11.(2024·重慶沙坪壩模擬)四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]廣泛應用于有機硅產品的生產與極譜分析。下圖可用于制取四甲基氫氧化銨。下列說法正確的是(　　)
A.b電極為陰極,發生還原反應
B.c、d均為陽離子交換膜
C.a電極上發生的反應為2H2O-4e-===4H++O2↑
D.b電極收集3.36 L(標況)氣體時,理論上有0.6 mol Na+透過e膜
熱點突破練10　新型化學電源與電解池原理的分析應用
1.(2024·江蘇贛榆專題練)研究發現,鎂離子的理論體積能量密度幾乎是鋰的兩倍,或將為電池提供高能量密度,鎂離子電池未來有望成為鋰離子電池的替代品或重要補充。某鎂離子電池的放電原理如圖所示,下列有關說法不正確的是(　　)
A.該電池不能用水作電解質的溶劑
B.放電時,Mg2+從電勢低的電極區通過電解質移向電勢高的電極區
C.放電時,該電池總反應式為xMg+Mo3S4===MgxMo3S4
D.充電時,陽極反應式為MgxMo3S4+2xe-===Mo3S4+xMg2+
答案　D
解析　A.鎂為活潑金屬,能和水反應,故不能用水作電解質的溶劑,正確;B.放電時,Mg2+從A極區通過電解質移向B極區,即從電勢低的負極區移向電勢高的正極區,正確;C.放電時,Mg失電子,A極為負極,電極反應為Mg-2e-===Mg2+,Mo3S4得電子,B極為正極,電極反應為Mo3S4+2xe-+xMg2+===MgxMo3S4,該電池總反應式為xMg+Mo3S4===MgxMo3S4,正確;D.充電時,B極上MgxMo3S4失電子,作陽極,電極反應為放電時正極反應的逆過程,為MgxMo3S4-2xe-===Mo3S4+xMg2+,錯誤。
2.(2024·河南開封階段練)鈉離子電池具有資源豐富、成本低、安全性好、轉換效率高等特點,有望成為鋰離子電池之后的新型首選電池,如圖是一種鈉離子電池工作示意圖:
下列說法中錯誤的是(　　)
A.放電時,Na+通過交換膜向N極移動
B.充電時,光照可促進電子的轉移
C.充電時,TiO2光電極上發生的電極反應為3I-+2e-===
D.放電時,若負極室有2 mol陰離子發生反應,則電路中轉移3 mol電子
答案　C
解析　放電時,為原電池,電極M上發生反應4S2--6e-===,所以電極M為原電池的負極,電極N上發生反應+2e-===3I-,所以電極N為原電池的正極。充電時為電解池,據此分析。A.放電時,為原電池,Na+是陽離子,向正極N移動,正確;B.充電時,光照可促進I-在TiO2光電極上轉移電子,正確;C.充電時,由圖可知在TiO2光電極上發生的電極反應為3I--2e-===,錯誤;D.放電時,負極發生的反應為4S2--6e-===,所以當負極室有2 mol陰離子發生反應時,電路中轉移3 mol電子,正確。
3.某同學組裝了如圖所示的電化學裝置,其中電極Ⅰ的電極材料為Al,電極Ⅱ的電極材料為Cu。下列說法不正確的是(　　)
A.閉合開關,電流由電極Ⅵ經外電路流向電極Ⅰ
B.電極Ⅳ是鍍件,電極Ⅵ是粗銅
C.該裝置工作一段時間后,忽略溶液體積變化,電鍍銅和精煉銅的電解質溶液中S的濃度不變
D.外電路通過1 mol電子,電極Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的質量均增加32 g
答案　B
解析　電極Ⅰ的電極材料為Al,電極Ⅱ的電極材料為Cu,電極Ⅱ浸在CuSO4溶液中,會發生自發的氧化還原反應:2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu,則左邊的兩個燒杯及電解質溶液、金屬電極、導線等構成了原電池,Al為負極,Cu為正極,則后面的兩個裝置為電解池,Ⅲ和正極銅相連,為電解池的陽極,Ⅳ為陰極,Ⅴ為陽極,Ⅵ為陰極。A.Al比Cu活潑,故電極Ⅰ是原電池的負極,負極在外電路中是電流流入的電極,故閉合開關,電流由電極Ⅵ經外電路流向電極Ⅰ,正確;B.電鍍時鍍件作陰極,精煉銅時粗銅作陽極,則電極Ⅳ是鍍件、電極Ⅴ是粗銅,錯誤;C.電解過程中電鍍銅和精煉銅的電解質溶液中S均不發生反應,故濃度不變,正確;D.電極Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的電極反應式均為Cu2++2e-===Cu,故外電路通過1 mol電子,電極Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ均析出0.5 mol Cu,質量均增加32 g,正確。
4.利用電化學原理可同時將SO2、CO2變廢為寶,裝置如圖所示(電極均為惰性電極)。下列說法不正確的是(　　)
A.a為負極,發生氧化反應
B.裝置工作時,電子從c極流入b極
C.若b極消耗16 g O2,則Y中左側溶液質量減輕16 g
D.d電極反應式為CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O
答案　C
解析　A.a極附近二氧化硫失去電子生成硫酸根離子,故a極為負極,發生氧化反應,正確;B.左側裝置屬于原電池,a為負極,b為正極,c為陽極,d為陰極,電子從c極流向b極,正確;C.若b極消耗16 g O2,則反應中轉移×4 mol=2 mol電子,則Y中左側溶液中陰離子即氫氧根離子反應生成氧氣,即產生16 g氧氣,但同時有2 mol氫離子通過交換膜進入右側,故左側溶液減少18 g,錯誤;D.d極為陰極,由二氧化碳變為甲醇,電極反應為CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O,正確。
5.(2024·廣東茂名二模)我國科學家研究了電催化硝酸根高效還原合成氨,電解過程均在堿性條件下進行,過程如圖所示,下列說法中正確的是(　　)
A.生成Co和NH3的電極均是連接電源的正極
B.生成NH3的電極方程式為N+5H2O+6e-===7OH-+NH3
C.每消耗1 mol N,兩個電解池中轉移電子數均為6NA
D.電解生成Co過程中,OH-向陰極區移動
答案　B
解析　該裝置電催化硝酸根還原合成氨,則電解池2電極反應:N+5H2O+6e-===7OH-+NH3,為電解池陰極;電解Co(OH)2生成Co,發生得電子反應,電解池1電極為陰極。A.根據分析可知,生成NH3和Co的電極應與電源負極相連,錯誤;B.根據分析可知,生成NH3的電極方程式為N+5H2O+6e-===7OH-+NH3,正確;C.硝酸根離子轉化為亞硝酸根離子,1 mol N轉移2 mol電子,亞硝酸根離子被還原為氨分子,1 mol N轉移6 mol電子,錯誤;D.電解生成Co過程中,OH-向陽極區移動,錯誤。
6.(2024·北京豐臺一模)用電解法從含MnSO4廢水中提取Mn和H2SO4的原理如下圖所示,陰極室中會加入適量(NH4)2SO4。
已知:ⅰ.電解時,適當減慢反應速率,有利于得到致密的金屬錳。
ⅱ.電解效率η(B)= 100%。
下列說法不正確的是(　　)
A.陽極反應式為2H2O-4e-===O2↑+4H+
B.離子交換膜為陰離子交換膜
C.陰極室產生的NH3可與Mn2+形成配合物,c(Mn2+)降低,利于形成致密的金屬錳
D.若η(Mn)=80%,當析出1 mol Mn時,產生O2的體積為8.96 L(標準狀況)
答案　D
解析　A.根據圖示,陽極放出氧氣,陽極反應式為2H2O-4e-===O2↑+4H+,正確;B.電解過程中,陰極室硫酸根離子移向陽極室生成硫酸,所以離子交換膜為陰離子交換膜,正確;C.電解時,適當減慢反應速率,有利于得到致密的金屬錳,陰極室產生的NH3可與Mn2+形成配合物,c(Mn2+)降低,利于形成致密的金屬錳,正確;D.若η(Mn)= 80 %,當析出1 mol Mn時,轉移電子=2.5 mol,陽極發生反應2H2O-4e-===O2↑+4H+,產生O2的體積為×22.4 L/mol=14 L,錯誤。
7.(2024·海南海口三模)利用一種電解質溶液濃度不同引起電勢差的裝置稱為“濃差電池”,其原理是高濃度溶液向低濃度溶液擴散而引發的一類電池。某濃差電池的模擬裝置如圖所示。已知:兩電極銀的質量均為300 g。下列敘述正確的是(　　)
A.Ag(1)電極為負極,發生氧化反應
B.N由右側向左側遷移
C.電池停止工作時兩電極的質量差為432 g
D.電池放電時將化學能全部轉化成電能
答案　C
解析　濃差電池通過改變電解質溶液濃度實現放電,當濃度相等時停止放電。陰離子交換膜只允許陰離子通過,所以只能通過電極反應改變電解質溶液濃度,左側電解質溶液濃度減小,右側電解質溶液濃度增大,Ag(1)極上析出Ag,Ag(2)極上銀溶解,由此推知,Ag(1)為正極,Ag(2)為負極。A.根據分析知,Ag(1)為正極,Ag(2)為負極,錯誤;B.為了維持電荷守恒,左側電解質溶液中N向右側遷移,錯誤;C.當兩電極所在電解質溶液濃度相等時達到平衡,停止放電,停止放電時c(AgNO3)=3 mol·L-1,即只轉移2 mol電子,負極:Ag-e-===Ag+,正極:Ag++e-===Ag,起始時,兩電極的質量相等,停止放電時,正極增加2 mol Ag(216 g),負極減少2 mol Ag(216 g),兩電極的質量差為432 g,正確;D.電池放電時將化學能主要轉化成電能,還有熱能等,錯誤。
8.(2024·四川成都期末)利用光電化學方法將乙二醇(C2H6O2)轉化為甲酸鹽,同時產生綠色氫氣。該裝置以NaOH溶液為電解質溶液,工作原理示意圖如圖所示。已知:實驗測定,實際上電路通過0.4 mol電子時生成6.8 g HCOONa;電解過程中的法拉第效率等于實際甲酸鹽量與理論量之比。下列敘述正確的是(　　)
A.Ni-Pi/α-Fe2O3極發生還原反應
B.裝置工作時,OH-向Pt極遷移
C.Pt極反應式為C2H6O2-6e-+4OH-===2HCOO-+5H2O
D.生成HCOONa的法拉第效率為75%
答案　D
解析　A.Ni-Pi/α-Fe2O3極乙二醇轉化為甲酸鈉,碳元素化合價由-1變為+2,失電子,發生氧化反應,錯誤;B.裝置工作時,Pt電極水得電子生成氫氣,電極反應式為2H2O+2e-===H2+2OH-,產生OH-,故OH-向Ni-Pi/α-Fe2O3極遷移,錯誤;C.Pt極反應式為2H2O+2e-===H2+2OH-,錯誤;D.每生成1 mol HCOONa乙二醇失3 mol電子,故電路通過0.4 mol電子時生成HCOONa的質量(理論質量)為×68 g·mol-1= g,實驗測定,電路通過0.4 mol電子時生成6.8 g HCOONa(實際質量),法拉第效率等于實際甲酸鹽量與其理論量之比,則法拉第效率為×100%=75%,正確。
9.(2024·陜西安康模擬)亞硒酸(H2SeO3)主要用作分析試劑,也可用做還原劑或氧化劑,還可用于制備顯色劑。用電滲析法制備較純H2SeO3溶液的工作原理如圖所示,下列說法錯誤的是(　　)
A.膜b應選用陰離子交換膜
B.石墨Ⅰ與鉛蓄電池的PbO2電極相連
C.該電解法在制備H2SeO3的同時還能生成NaOH和硫酸
D.理論上Pb電極每增加96 g,會制備1 mol H2SeO3
答案　C
解析　用電滲析法制備較純H2SeO3溶液,a、b膜之間為產品室,由圖可知,石墨Ⅰ為電解池的陽極,水分子在陽極失去電子發生氧化反應生成氧氣和氫離子,溶液中氫離子通過陽離子交換膜a進入產品室,石墨Ⅱ為陰極,H2O在陰極得到電子發生還原反應生成氫氣和氫氧根離子,原料室中的鈉離子通過陽離子交換膜c進入陰極室,亞硒酸根離子通過陰離子交換膜b進入產品室,與溶液中的氫離子反應生成亞硒酸。A.由分析可知,膜b為陰離子交換膜,正確;B.由分析可知,石墨Ⅰ為電解池的陽極,與鉛蓄電池的正極二氧化鉛相連,正確;C.由分析可知,石墨Ⅰ為電解池的陽極,水分子在陽極失去電子發生氧化反應生成氧氣和氫離子,溶液中氫離子通過陽離子交換膜a進入產品室,所以該電解法不能制備硫酸,錯誤;D.鉛電極為鉛蓄電池的負極,在硫酸根離子作用下鉛在負極失去電子發生氧化反應生成硫酸鉛,電極反應式為Pb-2e-+S===PbSO4,電極質量增加96 g時,外電路轉移2 mol電子,由得失電子數目守恒可知,產品室中的亞硒酸的物質的量為1 mol,正確。
10.(2024·山東聊城二模)某團隊研究發現三價水系(酸性電解質溶液)銦金屬電池的比容量大,循環壽命長。其工作原理圖如下,已知MnOOH(羥基氧化錳)難溶于水。下說法錯誤的是(　　)
A.充電時,H+移向電極甲
B.放電時,電路中轉移3 mol電子,兩電極質量變化數值之和為112 g
C.放電時,總反應:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+
D.充電時,陽極反應:MnOOH-e-===MnO2+H+
答案　B
解析　由題干圖示信息可知,放電時,甲電極為負極,電極反應為In-3e-===In3+,電極乙為正極,電極反應為MnO2+e-+H+===MnOOH,充電時電極甲接電源負極是陰極,電極乙接電源正極是陽極。A.充電時,電極甲接電源負極是陰極,電極乙接電源正極是陽極,故H+移向電極甲,正確;B.放電時,負極電極反應為In-3e-===In3+,正極電極反應為MnO2+e-+H+===MnOOH,故電路中轉移3 mol電子,負極質量減少:3 mol×115 g·mol-1=345 g,正極質量增加:3 mol×1 g·mol-1=3 g,故兩電極質量變化數值之和為348 g,錯誤;C.由分析可知,放電時,負極電極反應為In-3e-===In3+,正極電極反應為MnO2+e-+H+===MnOOH,故總反應:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+,正確;D.由分析可知,放電時,正極電極反應為MnO2+e-+H+===MnOOH,則充電時,陽極反應:MnOOH-e-===MnO2+H+,正確。
11.(2024·重慶沙坪壩模擬)四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]廣泛應用于有機硅產品的生產與極譜分析。下圖可用于制取四甲基氫氧化銨。下列說法正確的是(　　)
A.b電極為陰極,發生還原反應
B.c、d均為陽離子交換膜
C.a電極上發生的反應為2H2O-4e-===4H++O2↑
D.b電極收集3.36 L(標況)氣體時,理論上有0.6 mol Na+透過e膜
答案　D
解析　由裝置中稀NaCl溶液變成了濃的NaCl溶液,說明最右側的Na+往左邊移動了,故b為陽極a為陰極,de區域間得到氯化鈉濃溶液,說明陽極上不是氯離子放電,則e是陽離子交換膜,陽極(b極)的電極反應式為4OH--4e-===O2↑+2H2O,據左池產物分析,c也是陽離子交換膜,a電極上水電離出的氫離子放電生成氫氣。A.由裝置中稀 NaCl溶液變成了濃的NaCl溶液,說明最右側的Na+往左邊移動了,故b為陽極,錯誤;B.c為陽離子交換膜,d為陰離子交換膜,錯誤;C.a為陰極,電極上發生的反應為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,錯誤;D.b電極產生3.36 L(標況)O2,即0.15 mol,轉移的電子為0.15 mol×4=0.6 mol,理論上有0.6 mol Na+透過e膜,正確。(共23張PPT)
熱點突破練10　新型化學電源與電解池原理的分析應用
第一篇　新高考題型突破
板塊Ⅵ　電化學
1.(2024·江蘇贛榆專題練)研究發現,鎂離子的理論體積能量密度幾乎是鋰的兩倍,或將為電池提供高能量密度,鎂離子電池未來有望成為鋰離子電池的替代品或重要補充。某鎂離子電池的放電原理如圖所示,下列有關說法不正確的是(　　)
A.該電池不能用水作電解質的溶劑
B.放電時,Mg2+從電勢低的電極區通過電解質移向電勢高
的電極區
C.放電時,該電池總反應式為xMg+Mo3S4===MgxMo3S4
D.充電時,陽極反應式為MgxMo3S4+2xe-===Mo3S4+xMg2+
D
解析　A.鎂為活潑金屬,能和水反應,故不能用水作電解質的溶劑,正確;B.放電時,Mg2+從A極區通過電解質移向B極區,即從電勢低的負極區移向電勢高的正極區,正確;C.放電時,Mg失電子,A極為負極,電極反應為Mg-2e-===Mg2+,Mo3S4得電子,B極為正極,電極反應為Mo3S4+2xe-+xMg2+===MgxMo3S4,該電池總反應式為xMg+Mo3S4===MgxMo3S4,正確;D.充電時,B極上MgxMo3S4失電子,作陽極,電極反應為放電時正極反應的逆過程,為MgxMo3S4-2xe-===Mo3S4+xMg2+,錯誤。
2.(2024·河南開封階段練)鈉離子電池具有資源豐富、成本低、安全性好、轉換效率高等特點,有望成為鋰離子電池之后的新型首選電池,如圖是一種鈉離子電池工作示意圖:
下列說法中錯誤的是(　　)
A.放電時,Na+通過交換膜向N極移動
B.充電時,光照可促進電子的轉移
C.充電時,TiO2光電極上發生的電極反應為3I-+2e-===
D.放電時,若負極室有2 mol陰離子發生反應,則電路中轉移3 mol電子
C
解析　放電時,為原電池,電極M上發生反應4S2--6e-===,所以電極M為原電池的負極,電極N上發生反應+2e-===3I-,所以電極N為原電池的正極。充電時為電解池,據此分析。A.放電時,為原電池,Na+是陽離子,向正極N移動,正確;B.充電時,光照可促進I-在TiO2光電極上轉移電子,正確;C.充電時,由圖可知在TiO2光電極上發生的電極反應為3I--2e-===,錯誤;D.放電時,負極發生的反應為4S2--6e-===,所以當負極室有2 mol陰離子發生反應時,電路中轉移3 mol電子,正確。
3.某同學組裝了如圖所示的電化學裝置,其中電極Ⅰ的電極材料為Al,電極Ⅱ的電極材料為Cu。下列說法不正確的是(　　)
A.閉合開關,電流由電極Ⅵ經外電路流向電極Ⅰ
B.電極Ⅳ是鍍件,電極Ⅵ是粗銅
C.該裝置工作一段時間后,忽略溶液體積變化,電鍍銅和精煉銅的電解質溶液中S的濃度不變
D.外電路通過1 mol電子,電極Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的質量均增加32 g
B
解析　電極Ⅰ的電極材料為Al,電極Ⅱ的電極材料為Cu,電極Ⅱ浸在CuSO4溶液中,會發生自發的氧化還原反應:2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu,則左邊的兩個燒杯及電解質溶液、金屬電極、導線等構成了原電池,Al為負極,Cu為正極,則后面的兩個裝置為電解池,Ⅲ和正極銅相連,為電解池的陽極,Ⅳ為陰極,Ⅴ為陽極,Ⅵ為陰極。A.Al比Cu活潑,故電極Ⅰ是原電池的負極,負極在外電路中是電流流入的電極,故閉合開關,電流由電極Ⅵ經外電路流向電極Ⅰ,正確;B.電鍍時鍍件作陰極,精煉銅時粗銅作陽極,則電極Ⅳ是鍍件、電極Ⅴ是粗銅,錯誤;C.電解過程中電鍍銅和精煉銅的電解質溶液中S均不發生反應,故濃度不變,正確;D.電極Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的電極反應式均為Cu2++2e-===Cu,故外電路通過1 mol電子,電極Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ均析出0.5 mol Cu,質量均增加32 g,正確。
4.利用電化學原理可同時將SO2、CO2變廢為寶,裝置如圖所示(電極均為惰性電極)。下列說法不正確的是(　　)
A.a為負極,發生氧化反應
B.裝置工作時,電子從c極流入b極
C.若b極消耗16 g O2,則Y中左側溶液
質量減輕16 g
D.d電極反應式為CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O
C
解析　A.a極附近二氧化硫失去電子生成硫酸根離子,故a極為負極,發生氧化反應,正確;B.左側裝置屬于原電池,a為負極,b為正極,c為陽極,d為陰極,電子從c極流向b極,正確;C.若b極消耗16 g O2,則反應中轉移×4 mol=2 mol電子,則Y中左側溶液中陰離子即氫氧根離子反應生成氧氣,即產生16 g氧氣,但同時有2 mol氫離子通過交換膜進入右側,故左側溶液減少18 g,錯誤;D.d極為陰極,由二氧化碳變為甲醇,電極反應為CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O,正確。
5.(2024·廣東茂名二模)我國科學家研究了電催化硝酸根高效還原合成氨,電解過程均在堿性條件下進行,過程如圖所示,下列說法中正確的是(　　)
A.生成Co和NH3的電極均是連接電源的正極
B.生成NH3的電極方程式為N+
5H2O+6e-===7OH-+NH3
C.每消耗1 mol N,兩個電解池
中轉移電子數均為6NA
D.電解生成Co過程中,OH-向陰極區移動
B
解析　該裝置電催化硝酸根還原合成氨,則電解池2電極反應:N+5H2O+6e-===7OH-+NH3,為電解池陰極;電解Co(OH)2生成Co,發生得電子反應,電解池1電極為陰極。A.根據分析可知,生成NH3和Co的電極應與電源負極相連,錯誤;B.根據分析可知,生成NH3的電極方程式為N+5H2O+6e-===7OH-+NH3,正確;C.硝酸根離子轉化為亞硝酸根離子,1 mol N轉移2 mol電子,亞硝酸根離子被還原為氨分子,1 mol N轉移6 mol電子,錯誤;D.電解生成Co過程中,OH-向陽極區移動,錯誤。
6.(2024·北京豐臺一模)用電解法從含MnSO4廢水中提取Mn和H2SO4的原理如下圖所示,陰極室中會加入適量(NH4)2SO4。
已知:ⅰ.電解時,適當減慢反應速率,有利于得到
致密的金屬錳。
ⅱ.電解效率η(B)= 100%。
下列說法不正確的是(　　)
A.陽極反應式為2H2O-4e-===O2↑+4H+
B.離子交換膜為陰離子交換膜
C.陰極室產生的NH3可與Mn2+形成配合物,c(Mn2+)降低,利于形成致密的金屬錳
D.若η(Mn)=80%,當析出1 mol Mn時,產生O2的體積為8.96 L(標準狀況)
D
解析　A.根據圖示,陽極放出氧氣,陽極反應式為2H2O-4e-===O2↑+4H+,正確;B.電解過程中,陰極室硫酸根離子移向陽極室生成硫酸,所以離子交換膜為陰離子交換膜,正確;C.電解時,適當減慢反應速率,有利于得到致密的金屬錳,陰極室產生的NH3可與Mn2+形成配合物,c(Mn2+)降低,利于形成致密的金屬錳,正確;D.若η(Mn)= 80 %,當析出1 mol Mn時,轉移電子=2.5 mol,陽極發生反應2H2O-4e-===O2↑+4H+,產生O2的體積為×22.4 L/mol=14 L,錯誤。
7.(2024·海南海口三模)利用一種電解質溶液濃度不同引起電勢差的裝置稱為“濃差電池”,其原理是高濃度溶液向低濃度溶液擴散而引發的一類電池。某濃差電池的模擬裝置如圖所示。已知:兩電極銀的質量均為300 g。下列敘述正確的是(　　)
A.Ag(1)電極為負極,發生氧化反應
B.N由右側向左側遷移
C.電池停止工作時兩電極的質量差為432 g
D.電池放電時將化學能全部轉化成電能
C
解析　濃差電池通過改變電解質溶液濃度實現放電,當濃度相等時停止放電。陰離子交換膜只允許陰離子通過,所以只能通過電極反應改變電解質溶液濃度,左側電解質溶液濃度減小,右側電解質溶液濃度增大,Ag(1)極上析出Ag,Ag(2)極上銀溶解,由此推知,Ag(1)為正極,Ag(2)為負極。A.根據分析知,Ag(1)為正極,Ag(2)為負極,錯誤;B.為了維持電荷守恒,左側電解質溶液中N向右側遷移,錯誤;C.當兩電極所在電解質溶液濃度相等時達到平衡,停止放電,停止放電時c(AgNO3)=3 mol·L-1,即只轉移2 mol電子,負極:Ag-e-===Ag+,正極:Ag++e-===Ag,起始時,兩電極的質量相等,停止放電時,正極增加2 mol Ag(216 g),負極減少2 mol Ag(216 g),兩電極的質量差為432 g,正確;D.電池放電時將化學能主要轉化成電能,還有熱能等,錯誤。
8.(2024·四川成都期末)利用光電化學方法將乙二醇(C2H6O2)轉化為甲酸鹽,同時產生綠色氫氣。該裝置以NaOH溶液為電解質溶液,工作原理示意圖如圖所示。已知:實驗測定,實際上電路通過0.4 mol電子時生成6.8 g HCOONa;電解過程中的法拉第效率等于實際甲酸鹽量與理論量之比。下列敘述正確的是(　　)
A.Ni-Pi/α-Fe2O3極發生還原反應
B.裝置工作時,OH-向Pt極遷移
C.Pt極反應式為C2H6O2-6e-+4OH-===2HCOO-+5H2O
D.生成HCOONa的法拉第效率為75%
D
解析　A.Ni-Pi/α-Fe2O3極乙二醇轉化為甲酸鈉,碳元素化合價由-1變為+2,失電子,發生氧化反應,錯誤;B.裝置工作時,Pt電極水得電子生成氫氣,電極反應式為2H2O+2e-===H2+2OH-,產生OH-,故OH-向Ni-Pi/α-Fe2O3極遷移,錯誤;C.Pt極反應式為2H2O+2e-===H2+2OH-,錯誤;D.每生成1 mol HCOONa乙二醇失3 mol電子,故電路通過0.4 mol電子時生成HCOONa的質量(理論質量)為×68 g·mol-1= g,實驗測定,電路通過0.4 mol電子時生成6.8 g HCOONa(實際質量),法拉第效率等于實際甲酸鹽量與其理論量之比,則法拉第效率為×100%=75%,正確。
9.(2024·陜西安康模擬)亞硒酸(H2SeO3)主要用作分析試劑,也可用做還原劑或氧化劑,還可用于制備顯色劑。用電滲析法制備較純H2SeO3溶液的工作原理如圖所示,下列說法錯誤的是(　　)
A.膜b應選用陰離子交換膜
B.石墨Ⅰ與鉛蓄電池的PbO2電極相連
C.該電解法在制備H2SeO3的同時還能生
成NaOH和硫酸
D.理論上Pb電極每增加96 g,會制備1 mol H2SeO3
C
解析　用電滲析法制備較純H2SeO3溶液,a、b膜之間為產品室,由圖可知,石墨Ⅰ為電解池的陽極,水分子在陽極失去電子發生氧化反應生成氧氣和氫離子,溶液中氫離子通過陽離子交換膜a進入產品室,石墨Ⅱ為陰極,H2O在陰極得到電子發生還原反應生成氫氣和氫氧根離子,原料室中的鈉離子通過陽離子交換膜c進入陰極室,亞硒酸根離子通過陰離子交換膜b進入產品室,與溶液中的氫離子反應生成亞硒酸。A.由分析可知,膜b為陰離子交換膜,正確;B.由分析可知,石墨Ⅰ為電解池的陽極,與鉛蓄電池的正極二氧化鉛相連,正確;C.由分析可知,石墨Ⅰ為電解池的陽極,水分子在陽極失去電子發生氧化反應生成氧氣和氫離子,溶液中氫離子通過陽離子交換膜a進入產品室,所以該電解法不能制備硫酸,錯誤;D.鉛電極為鉛蓄電池的負極,在硫酸根離子作用下鉛在負極失去電子發生氧化反應生成硫酸鉛,電極反應式為Pb-2e-+S===PbSO4,電極質量增加96 g時,外電路轉移2 mol電子,由得失電子數目守恒可知,產品室中的亞硒酸的物質的量為1 mol,正確。
10.(2024·山東聊城二模)某團隊研究發現三價水系(酸性電解質溶液)銦金屬電池的比容量大,循環壽命長。其工作原理圖如下,已知MnOOH(羥基氧化錳)難溶于水。下說法錯誤的是(　　)
A.充電時,H+移向電極甲
B.放電時,電路中轉移3 mol電子,兩電極質
量變化數值之和為112 g
C.放電時,總反應:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+
D.充電時,陽極反應:MnOOH-e-===MnO2+H+
B
解析　由題干圖示信息可知,放電時,甲電極為負極,電極反應為In-3e-===In3+,電極乙為正極,電極反應為MnO2+e-+H+===MnOOH,充電時電極甲接電源負極是陰極,電極乙接電源正極是陽極。A.充電時,電極甲接電源負極是陰極,電極乙接電源正極是陽極,故H+移向電極甲,正確;B.放電時,負極電極反應為In-3e-===In3+,正極電極反應為MnO2+e-+H+===MnOOH,故電路中轉移3 mol電子,負極質量減少:3 mol×115 g·mol-1=345 g,正極質量增加:3 mol×1 g·mol-1=3 g,故兩電極質量變化數值之和為348 g,錯誤;C.由分析可知,放電時,負極電極反應為In-3e-===In3+,正極電極反應為MnO2+e-+H+===MnOOH,故總反應:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+,正確;D.由分析可知,放電時,正極電極反應為MnO2+e-+H+===MnOOH,則充電時,陽極反應:MnOOH-e-===MnO2+H+,正確。
11.(2024·重慶沙坪壩模擬)四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]廣泛應用于有機硅產品的生產與極譜分析。下圖可用于制取四甲基氫氧化銨。下列說法正確的是(　　)
A.b電極為陰極,發生還原反應
B.c、d均為陽離子交換膜
C.a電極上發生的反應為2H2O-
4e-===4H++O2↑
D.b電極收集3.36 L(標況)氣體
時,理論上有0.6 mol Na+透過e膜
D
解析　由裝置中稀NaCl溶液變成了濃的NaCl溶液,說明最右側的Na+往左邊移動了,故b為陽極a為陰極,de區域間得到氯化鈉濃溶液,說明陽極上不是氯離子放電,則e是陽離子交換膜,陽極(b極)的電極反應式為4OH--4e-===O2↑+2H2O,據左池產物分析,c也是陽離子交換膜,a電極上水電離出的氫離子放電生成氫氣。A.由裝置中稀 NaCl溶液變成了濃的NaCl溶液,說明最右側的Na+往左邊移動了,故b為陽極,錯誤;B.c為陽離子交換膜,d為陰離子交換膜,錯誤;C.a為陰極,電極上發生的反應為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,錯誤;D.b電極產生3.36 L(標況)O2,即0.15 mol,轉移的電子為0.15 mol×4=0.6 mol,理論上有0.6 mol Na+透過e膜,正確。

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