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[限时规范训练]单独成册1.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示,下列与此原理有关说法错误的是()A.正极反应:SO2-4+5H2O+8e-===HS-+9OH-B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀解析:原电池的正极发生还原反应,由题图可知发生的电极反应为SO2-4+5H2O+8e-===HS-+9OH-,故A正确;硫酸盐还原菌是蛋白质,在高温下易变性,失去催化能力,则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,故B正确;由题意可知,深埋在土壤中,即在缺氧环境中,Fe腐蚀的最终产物不能为Fe2O3·xH2O,故C错误;管道上刷富锌油漆,形成ZnFe原电池,Fe变为正极,可以延缓管道的腐蚀,故D正确。答案:C2.(2019·黑龙江大庆模拟)一种热激活电池可用作导弹、火箭的工作电源。热激活电池中作为电解质的固体LiClKCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为:PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb,下列有关说法正确的是()A.负极反应式:PbSO4+2e-+2Li+===Li2SO4+PbB.放电过程中,电流由钙电极流向硫酸铅电极C.室温下,电池工作每转移0.1mol电子,理论上生成10.35gPbD.放电过程中,Cl-向负极移动解析:A.原电池的正极为PbSO4电极,发生还原反应,电极方程式为PbSO4+2e-+2Li+===Li2SO4+Pb,故A错误;B.放电过程中,Ca被氧化生成CaCl2,为原电池的负极,PbSO4发生还原反应,为原电池的正极,电流由硫酸铅电极流向钙电极,故B错误;C.电解质熔融状态下,由电极方程式PbSO4+2e-+2Li+===Li2SO4+Pb可知每转移0.1mol电子,理论上生成0.05molPb,生成Pb的质量为207×0.05g=10.35g,但常温下,电解质不是熔融态,离子不能移动,不能产生电流,故C错误;D.放电时,内电路中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,即Cl-向负极移动,故D正确。答案:D3.(2019·广东肇庆二模)如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能,下列说法中一定正确的是()A.质子透过阳离子交换膜由右向左移动B.电子流动方向为N→Y→X→MC.M电极反应式:(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-===6nCO2↑+24nH+D.当M电极微生物将废水中16.2g淀粉转化掉时,N电极产生134.4LN2(标况下)解析:A.由题意利用一种微生物将废水中有机物[主要成分是(C6H10O5)n]的化学能转化为电能的装置,即为原电池,质子透过阳离子交换膜,从左向右移动,故A错误;B.电子流动方向从负极经过导线到正极,为M→X→Y→N,故B错误;C.M极为有机物,M极为负极,发生氧化反应,负极的电极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-===6nCO2↑+24nH+,故C正确;D.当M电极微生物将废水中16.2g淀粉转化掉时,物质的量为110nmol,所以转移电子的物质的量为:110n×24n=2.4mol,而生成1mol的氮气转移电子的物质的量为4mol,所以生成0.6mol的氮气,标况下的体积为13.44L,故D错误。答案:C4.(2019·湖北沙市模拟)某种浓差电池的装置如下图所示,碱液室中加入电石渣浆液[主要成分为Ca(OH)2],酸液室通入CO2(以NaCl为支持电解质),产生电能的同时可生产纯碱等物质。下列叙述错误的是()A.电子由M极经外电路流向N极B.N电极区的电极反应式为2H++2e-===H2↑C.在碱液室可以生成NaHCO3、Na2CO3D.放电一段时间后,酸液室溶液pH增大解析:A.电极M为电池的负极,电子由M极经外电路流向N极,故A项正确;B.酸液室中的氢离子透过质子交换膜,在电极N表面得到电子生成氢气,N电极区的电极反应式为2H++2e-===H2↑,故B项正确;C.酸液室与碱液室之间为阴离子交换膜,钠离子不能进入碱液室,应在酸液室得到NaHCO3、Na2CO3,故C项错误;D.放电一段时间后,酸液室氢离子被消耗,最终得到NaHCO3、Na2CO3,溶液pH增大,故D项正确。答案:C5.(2019·河北张家口模拟)一种检测空气中甲醛(HCHO)含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A.传感器工作时,工作电极电势高B.工作时,H+通过质子交换膜向工作电极附近移动C.当导线中通过1.2×10-6mol电子,进入传感器的甲醛为3×10-3mgD.工作时,对电极区电解质溶液的pH增大解析:A.HCHO在工作电极失电子被氧化,做原电池的负极,工作电极电势低,故A项错误;B.根据原电池工作原理易知,工作时,溶液中的阳离子(氢离子)向电源的正极移动,即对电极方向,故B项错误;C.负极反应为HCHO+H2O-4e-===CO2+4H+,当电路中转移1.2×10-6mol电子时,消耗HCHO的物质的量为14×1.2×10-6mol=3.0×10-7mol,则HCHO质量为3.0×10-7mol×30g/mol=9×10-3mg,故C项错误;D.工作时,对电极的电极反应为:4H++O2+4e-===2H2O,反应后生成水,虽然有相同数量的氢离子从负极迁移过来,但是,由于溶液的体积增大,正极区溶液的酸性减弱,其pH值增大(若忽略溶液的体积变化,则pH基本不变),故D项正确。答案:D6.(2019·山东师范大学附中八模)如图是一种利用锂电池“固定CO2”的电化学装置,在催化剂的作用下,该电化学装置放电时可将CO2转化为C和Li2CO3,充电时选用合适催化剂,仅使Li2CO3发生氧化反应释放出CO2和O2。下列说法中正确的是()A.该电池放电时,Li+向电极X方向移动B.该电池充电时,电极Y与外接直流电源的负极相连C.该电池放电时,每转移4mol电子,理论上生成1molCD.该电池充电时,阳极反应式为:C+2Li2CO3-4e-===3CO2↑+4Li解析:A.电池放电时,CO2转变成C和Li2CO3过程中,CO2中+4价C元素得到电子化合价降低,3CO2+4e-+4Li+===C+2Li2CO3,该反应发生在原电池正极即电极Y,负极X:Li-e-===Li+,因此Li+向Y电极移动,A错误。B.充电时选用合适催化剂,仅使Li2CO3发生氧化反应释放出CO2和O2,在此过程中,O元素失去电子从-2价变成0价,2Li2CO3-4e-===4Li++2CO2↑+O2↑,因此Y为阳极,连接电源正极,B错误。C.由上述A的电极反应可以得到,当电路中转移4mol电子时正极有1molC生成,C正确。D.由上述B可得D错误。正确答案C。答案:C7.曾在南充求学和工作过的青年学者孙旭平及其领衔团队,近日成功利用Mo2N纳米催化剂在0.1mol·L-1盐酸溶液中进行电催化固氮,装置如图所示,在一定电压下具有较高的产氨速率。下列判断错误的是()A.Mo2N/GCE电极为阴极B.溶液中H+通过隔膜向Mo2N/GCE电极区迁移C.Mo2N/GCE电极区反应式为N2+6H++6e-===2NH3D.为提高溶液的导电性,可在石墨电极区加入适量的盐酸解析:根据装置图,该装置具有外加电源,装置为电解池装置,左侧电极N2→NH3,N的化合价降低,根据电解原理,Mo2N/GCE为阴极,石墨为阳极,阴极反应式为N2+6H++6e-===2NH3,阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,根据上述分析,故A、B、C说法正确;石墨电极区加入适量的盐酸,则还原性强的氯离子优先放电,生成氯气,故D错误。答案:D8.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH+4,模拟装置如图所示。下列说法正确的是()A.阳极室溶液由无色变成棕黄色B.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4C.电解一段时间后,阴极室溶液中的pH升高D.当电路中通过1mol电子的电量时,阴极有0.25mol的O2生成解析:A项,Fe为阳极,阳极上Fe失电子发生氧化反应生成Fe2+,所以溶液变浅绿色,错误;B项,电解时,溶液中NH+4向阴极室移动,H+放电生成H2,所以阴极室中溶质为(NH4)3PO4或NH4H2PO4、(NH4)2HPO4,错误;C项,电解时,阴极上H+放电生成H2,溶液中c(OH-)增大,溶液中pH升高,正确;D项,阴极生成H2,错误。答案:C9.ClO2是一种安全稳定的消毒剂。工业上利用惰性电极电解氯化铵和盐酸制备ClO2的原理如图所示,下列有关说法错误的是()A.b电极接直流电源的负极B.a电极上的电极反应式为NH+4-6e-+3Cl-===NCl3+4H+C.若有2gH2生成,通过阴离子交换膜的Cl-的物质的量为1molD.ClO2发生器中反应的离子方程式为6ClO-2+NCl3+3H2O===6ClO2↑+NH3↑+3Cl-+3OH-解析:由题图知b电极上产生氢气,发生还原反应,故b电极是阴极,与直流电源负极相连,A项正确;由题图知a电极上有NCl3生成,故参与放电的离子有NH+4与Cl-,B项正确;当有2gH2生成时,电路中有2mol电子发生转移,通过阴离子交换膜的Cl-的物质的量为2mol,C项错误;由题图中信息知,生成物有ClO2、NH3、NaCl、NaOH,故反应物有NCl3、ClO-2,再结合电荷守恒等分析知D项正确。答案:C10.如图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置(忽略其他有机物)的示意图。已知储氢装置的电流效率η=生成目标产物消耗的电子数转移的电子总数×100%,下列说法不正确的是()A.若η=75%,则参加反应的苯为0.8molB.该过程中通过C—H键断裂实现氢的储存C.采用多孔电极增大了接触面积,可降低电池的能量损失D.生成目标产物的电极反应式为+6e-+6H+===解析:根据图示,苯加氢发生还原反应生成环己烷,装置中右侧电极为阴极,左侧电极为阳极,根据放电顺序,左侧电极的电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,生成1.6molO2时失去电子的物质的量为6.4mol,根据阴、阳极得失电子总数相等,阴极得到电子的物质的量为6.4mol,若η=75%,则生成环己烷消耗的电子的物质的量为6.4mol×75%=4.8mol,阴极发生的电极反应为+6e-+6H+===,参加反应的苯的物质的量n()=4.8mol÷6=0.8mol,A项正确;该过程中苯被还原为环己烷,C—H键没有断裂,形成了新的C—H键,B项错误;采用多孔电极增大了接触面积,使反应更充分,可降低电池能量损失,C项正确;储氢是将苯转化为环己烷,电极反应式为+6e-+6H+===,D项正确。答案:B11.磷酸铁锂电池是一种高效环保的新型电池,装置如图所示,其中LiFePO4附着在铝箔表面,石墨材料附着在铜箔表面,电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐,电池工作时的总反应为LiFePO4+6C充电放电Li1-xFePO4+LixC6。下列说法错误的是()(已知:法拉第常数F=96500C/mol,电流利用效率=负载利用电量电池输出电量×100%)A.充电时,阳极的电极反应式为LiFePO4-xe-===Li1-xFePO4+xLi+B.聚合物隔膜应为阳离子交换膜C.放电时,负极质量增加D.用该电池电解精炼铜,若电流强度I=2.0A,工作10分钟后得到铜0.32g,则电流利用效率约为80.4%解析:电池工作时的总反应为LiFePO4+6C充电放电Li1-xFePO4+LixC6,充电时,LiFePO4在阳极上失电子发生氧化反应LiFePO4-xe-===Li1-xFePO4+xLi+,A项正确;从图中可以看出Li+发生迁移,故聚合物隔膜应为阳离子交换膜,B项正确;放电时,负极LixC6失电子发生氧化反应LixC6-xe-===6C+xLi+,Li+从负
本文标题:第一部分专题十一化学能与电能电化学
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