2020届一轮复习人教版电化学基础作业

2020届一轮复习人教版电化学基础作业

电化学基础 ‎1．一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是(　C　)‎ A．氢能属于二次能源 B．图中能量转化的方式至少有6种 C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D．太阳能、风能、氢能都属于新能源 解析　氢能是利用太阳能等产生的，故属于二次能源，选项A正确；图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能与光能、热能的转化等，选项B正确；太阳能电池的供电原理实际是热能转化为电能，而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能，所以二者是不相同的，选项C错误；太阳能、风能、氢能都属于新能源，选项D正确。‎ ‎2．气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图：气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是(　B　)‎ 待测气体 部分电极反应产物 NO2‎ NO Cl2‎ HCl CO CO2‎ H2S H2SO4‎ A．上述气体检测时，敏感电极均作电池正极 B．检测Cl2和NO2体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同 C．检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同 D．检测H2S时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋4e－＝2O2－‎ 解析　‎ 还原剂失电子发生氧化反应的电极是负极、氧化剂得电子发生还原反应的电极是正极，根据待测气体和反应产物可知，部分气体中元素化合价上升，部分气体中元素的化合价下降，所以敏感电极不一定都做电池正极，选项A错误；1 mol Cl2和NO2得到电子的物质的量都为2 mol，则检测Cl2和NO2体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同，选项B正确；产生的电流大小与失电子多少有关，检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，硫化氢失去电子数大于CO，所以产生电流大小不同，选项C错误；检测硫化氢时，硫化氢生成硫酸，硫元素化合价由－2变为＋6而发生氧化反应，则其所在电极为负极，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，选项D错误。‎ ‎3．近年来，我国在航空航天事业上取得了令人瞩目的成就，科学家在能量的转化，航天器的零排放作出了很大的努力，其中为了达到零排放的要求，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，设计了一种装置(如图)实现了能量的转化，总反应方程式为2CO2＝2CO＋O2。关于该装置下列说法正确的是(　B　)‎ A．装置中离子交换膜为阳离子交换膜 B．CO2参与X电极的反应方程式：CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－‎ C．N型半导体为正极，P型半导体为负极 D．外电路每转移2 mol电子，Y极生成气体‎22.4 L(标准状况)‎ 解析　由图可知左侧为太阳能转化为电能的装置，右侧为电解装置，根据左侧电子移动方向可知：X为阴极，所以OH－应该往Y极移动，因此离子交换膜应该为阴离子交换膜，选项A错误；X为阴极，发生还原反应，根据总反应方程式2CO2===2CO＋O2可知，X极发生的反应为：CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－，选项B正确；由于电子从P移向N，所以N为负极，选项C错误；Y极电极反应式为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，所以外电路每转移2 mol电子，Y极生成标准状况下气体体积为‎11.2 L，选项D错误。‎ ‎4．一种可充电锂－空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　D　)‎ A．放电时，多孔碳材料电极为负极 B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移 D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2‎ 解析　放电时，O2与Li＋在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li＋向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，选项A错误；因为多孔碳电极为正极，电子在外电路应该由锂电极流出，再流向多孔碳电极(由负极流向正极)，选项B错误；充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li＋向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，选项C错误；根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li＋得电子转化为Li2O2－x，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li＋，所以总反应为：2Li＋(1－)O2===Li2O2－x，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2，选项D正确。‎ ‎5．下列装置由甲、乙部分组成(如图所示)，甲是将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质形成的化学电源。当电池工作时，下列说法正确的是(　D　)‎ A．电子的流动方向M→Fe→CuSO4溶液→Cu－N B．M极电极反应式：H2N(CH2)2NH2＋16OH－－16e－===2CO2↑＋N2↑＋12H2O C．当N极消耗‎5.6 L O2时，则铁极增重‎32 g D．一段时间后，乙中CuSO4溶液浓度基本保持不变 解析　根据题给信息知，甲图中装置是将化学能转化为电能的原电池，M是负极，N是正极，电解质溶液为酸性溶液；乙部分是在铁上镀铜，则铁为阴极与负极相连，铜为阳极与正极相连，电子不能通过溶液，选项A错误；H2N(CH2)2NH2在负极M上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，选项B错误；未注明是否为标准状况，无法计算5.6LO2的物质的量，选项C错误；乙部分是在铁上镀铜，电解液浓度基本不变，选项D正确。‎ ‎6．一种生物电化学方法脱除水体中NH的原理如下图所示：‎ 下列说法正确的是(　B　)‎ A．装置工作时，化学能转变为电能 B．装置工作时，a极周围溶液pH 降低 C．装置内工作温度越高，NH脱除率一定越大 D．电极b 上发生的反应之一是：2NO－2e－===N2↑＋3O2↑‎ 解析　该装置是把电能转化为化学能，选项A错误；a极为阳极，电极反应为NH＋2H2O－6e－===NO＋8H＋，所以a极周围溶液的pH减小，选项B正确；该装置是在细菌生物作用下进行的，所以温度过高，导致细菌死亡，NH脱除率会减小，选项C错误；b极上反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2＋6H2O，选项D错误。‎ ‎7．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　D　)‎ A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4‎ B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重‎0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 解析　原电池中电解质阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li＋移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，选项A正确；电池工作时负极电极方程式为：Li－e－===Li＋，当外电路中流过0.02 mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol，其质量为‎0.14 g，选项B正确；石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，选项C正确；电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2Sx16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量会越来越少，选项D错误。‎ ‎8．微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，图2为其工作原理，图1为废水中Cr2O离子浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是(　C　)‎ ‎　‎ A．若有机物为葡萄糖，则M极电极反应式为：C6H12O6(葡萄糖)－24e－＋6H2O＝6CO2↑‎ ‎＋24H＋‎ B．电池工作时，N极附近溶液pH增大 C．处理1 mol Cr2O时有6 mol H＋从交换膜左侧向右侧迁移 D．Cr2O离子浓度较大时，可能会造成还原菌失活 解析　由图可知，该电池中有机物在微生物作用下发生氧化反应生成二氧化碳，M电极为负极；氧气和Cr2O被还原，N电极为正极。若有机物为葡萄糖，则根据电子得失守恒以及电荷守恒可得电极反应式：C6H12O6(葡萄糖)－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋，选项A正确；电池工作时，N极电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故N附近溶液pH增大，选项B正确；由于右侧除了Cr2O得电子，还有一定量的氧气得到电子，故处理1 mol Cr2O需要6 mol电子，但从交换膜左侧向右侧迁移的H＋的物质的量大于6 mol，选项C错误；由图1可知，Cr2O离子浓度较大时，其去除率几乎为0，因为其有强氧化性会造成还原菌的蛋白质变性而失活，选项D正确。‎ ‎9．某镍冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni2＋和Cl－，图甲是双膜三室电沉积法回收废水中Ni2＋的示意图，图乙描述的是实验中阴极液pH与镍回收率之间的关系。下列说法不正确的是(　D　)‎ ‎　‎ A．交换膜b为阴离子交换膜 B．阳极反应式为2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋‎ C．阴极液pH＝1时，镍的回收率低主要是有较多H2生成 D．浓缩室得到‎1 L 0.5 mol/L盐酸时，阴极回收得到‎11.8 g镍 解析　由图可知浓缩室中盐酸浓度增大，所以废水中Cl－应该经过交换膜b进入浓缩室，而硫酸溶液中的H＋应该经过交换膜a进入浓缩室，所以a、b分别为阳离子交换膜与阴离子交换膜，选项A正确；阳极发生氧化反应，为溶液中OH－放电产生O2∶4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，也可以写成：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，选项B正确；阴极上主要发生：Ni2＋＋2e－===Ni，但是如果溶液pH太小，c(H＋)较大，可能发生：2H＋＋2e－===H2↑，而使镍的回收率低，选项C正确；浓缩室得到‎1 L 0.5 mol/L盐酸时，则有0.4 mol Cl－进入浓缩室，电路上有0.4 mol电子通过，如果阴极只有Ni2＋放电，则会析出0.2 mol Ni，即‎11.8 g镍，但是由于阴极还发生了2H＋＋2e－===H2↑，所以得到镍的质量小于‎11.8 g，选项D错误。‎ ‎10．(1)用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯、AsO，其原理如图所示(导电壳内部为纳米零价铁)。‎ 在除污过程中，纳米零价铁中的Fe为原电池的__负__极 (填“正”或“负”)，写出C2HCl3在其表面被还原为乙烷的电极反应式为__C2HCl3＋5H＋＋8e－===C2H6＋‎3C1－__。‎ ‎(2)根据2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O 设计图示装置，以惰性电极电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图中右侧电极与电源的__正极__极相连，其电极反应式为　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)　。透过交换膜的离子为__Na＋__，该离子移动的方向为__b→a__ (填“a→b”或“b→a”)。‎ ‎(3)含有氮的的氧化物NOx尾气也可用电解法进行处理，其装置图如下(C1、C2均为碳棒)：‎ ‎①与铅蓄电池中二氧化铅电极相连的应该是：__C1__(C1、C2)，②写出C2电极反应式：__2NOx＋4xe－＋4xH＋===N2↑＋2xH2O__。③若右侧溶液质量增加‎18 g，则铅蓄电池中有__207__g铅放电。‎ 解析　(1)由图可知，纳米零价铁中Fe失电子作负极，C2HCl3在其表面被还原为乙烷，根据电荷守恒和原子守恒，该电极反应式为：C2HCl3＋5H＋＋8e－===C2H6＋‎3C1－。(2)根据2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O 反应可知：右侧b内溶液中氢离子浓度增大，平衡右移，说明溶液中氢氧根离子失电子变为氧气，发生氧化反应，该极为阳极，与电源的正极相连接，因此图中右侧电极与电源的正极相连；其电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；根据图示可知透过交换膜的离子为Na＋；钠离子向阴极移动，即向电解池的左侧a方向移动，即b→a。(3)由图可知C2发生NOx→N2↑，氮元素被还原，故C2为阴极接铅蓄电池负极即Pb电极，故PbO2电极接C1；C1电极反应为：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，C2电极反应为：2NOx＋4xe－＋4xH＋===N2↑＋2xH2O，设铅蓄电池中有y g Pb放电，则电路上有×2 mol e－通过，则有×2 mol H＋流向右侧，右侧通过电极反应增重：×2×，即×2× ‎＝18，故y＝‎207 g。‎ ‎11．某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：‎ ‎(1)电源A极的名称是__正极__(正极或负极)。‎ ‎(2)电解一段时间后，甲装置中要加入‎80 g CuO和3 mol H2O才能恢复至通电前的状态，则电路上通过的电子个数为__8NA__。‎ ‎(3) 假如乙装置的溶液体积为‎2 L，食盐水足量，若溶液的pH从7变成14，则两极总共产生的气体在标准状态下为__44.8__L。如果此时将电路断开，将EF直接相连，电路上有电流产生，两极电极反应式分别为：E__Cl2＋2e－===2Cl－__，F__H2－2e－＋2OH－===2H2O__ 。‎ ‎(4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是__银__(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是__AgNO3__(填化学式)。‎ ‎(5)欲用丙装置精炼铜，G应该是__粗铜__(填“粗铜”或“精铜”)，电解一段时间后电解液中的铜离子浓度 __减小__(填“增大”或“不变”或“减小”)，假如粗铜中杂质只有铁和锌，精炼结束后溶液总质量不变，则铁和锌的物质的量之比为__1∶8__。‎ ‎(6)装置丁中的现象是__X极附近红褐色变浅，Y极附近红褐色变深__。‎ 解析　(1)向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明该极上氢离子放电，所以该电极是阴极，A是电源的正极。(2)甲装置中要加入‎80 g CuO氧化铜和3 mol H2O才能恢复至通电前的状态，可见阴极先析出铜，后产生氢气，阳极产生氧气，由加入的氧化铜和水的量可知，电解过程中产生的氧气为2 mol，所以电路上有8 mol电子通过；(3)电解饱和氯化钠溶液离子方程式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，由pH变化可知产生的n(OH－)＝2 mol，所以产生的Cl2和H2各1 mol，标准状态下，共‎44.8 L。将电路断开，将EF直接相连，电路上有电流产生，说明产生的Cl2和H2形成了原电池，据此可以写出两极电极反应式。(4)欲用丙装置给铜镀银，阴极为铜，阳极应该是银，电镀液的主要成分是AgNO3溶液。(5)精炼铜时，阳极应为粗铜，阴极应为精铜，电解质溶液为铜盐。由于粗铜中的铁和锌均比铜活泼，所以二者均溶解，相当于发生了：Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu，根据溶液总质量不变可求出铁和锌的物质的量之比。(6)胶体可以发生电泳，且氢氧化铁胶粒带正电荷，据此可知丁中的现象。‎