2021年高考化学专题练习：新型化学电源及电解原理的应用

1、2021年高考化学专题练习：新型化学电源及电解原理的应用1. （2019安徽宿州质检）太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安装维护简便等优点，现已得到广泛应用。氮化钱（GaN）光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是（）A.该装置系统中只存在光能与电能之间的转化B.Cu电极上的电极反应式为CQ+8H+8e=CH+2H2OC.工作时，产生的Q、CH4体积比为1：1（同温同压）D.离子交换膜为质子交换膜，U从左池移向右池2. （2019山西实验中学模拟）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH的含量，其工作原理如图所示，其中NH被氧化为常见无毒物质。卜列说法错误的是A.溶液中OH向电极a移动apt屯槌H

2、iNhpt出槌仇B.电极b上发生还原反应C.负极的电极反应式为2NH6e-+60H=N2+6HaOD.理论上反应消耗的NH与Q的物质的量之比为3:43. （2019湖南湘东五校联考）高铁电池具有比能量高、无污染的特点，用如图模拟其工作原理（放电时两电极均有稳定的金属氢氧化物生成）。下列有关说法中正确的是（）KF2和Wl混介解漉A.放电时，电子由正极通过外电路流向负极B.放电时，负极上白电极反应式为Zn+2HO2e=Zn（OH）2+2hl+C.充电时，阴极区溶液的pH减小D.充电时，阳极上白电极反应式为Fe（OH）s+5OH-3e=FeC2+4H.O4. （2019山西大同联考）某污水处理厂利用

3、微生物电池将镀铭废水中的Cr26一催化还原,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（）A.电池工作过程中电子由a极流向b极B.b极反应式为Cr2d+14H+6e=2Cr3+7HOC.电池工作过程中，a极区附近溶液的pH增大D.每处理1molCr2O,可生成33.6L（标准状况下）CQ5. （2019福建南平质检）有人设想以M和H2为反应物，以溶有X的稀盐酸为电解质溶液,制造出新型燃料电池，装置如图所示。下列说法正确的是（）负板HCI泄的工溶灌A.放电时J向左移动，生成的物质X是NHClB.通入1-2的一极为正极C.通入N2的电极反应为：N+6H+6e=2NHD.放电过程右边区域溶液pH逐渐增大

4、6. （2019浙江宁波调研）液氨一液氧燃料电池曾用于驱动潜艇，其示意图如图所示，下列有关说法不正确的是（）NH,N“OH解茶A.电极2是正极，发生还原反应B.电池工作时，Na卡向电极1移动C.电流由电极2经外电路流向电极1D.电极1发生的电极反应为：2NH+6OH6e-=NH+6H2O7. （2019安徽合肥质检）利用LiOH和钻氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH,装置如图所示。下列说法正确的是（）电腐A.电极B连接电源的正极一惰性电楣A-8. A极区电解液为LiCl溶液C.阳极反应式为2HO+2e=H2T+2OHD.每生成1molH2,有1molLi+通过离子

5、交换膜8. （2019北京海淀区模拟）电解NaCO溶液制取NaHCO（和NaOHO（的装置如图所示。卜列说法中不正确的是（）A.阴极产生的物质A是HB.溶?中Na卡由阳极室向阴极室迁移C.阳极OH放电，h+浓度增大，C（T转化为HCOD.物质B是NaCl,其作用是增强溶液导电性9. （2019河北张家口模拟）锂一硫电池是一种新型储能电池，放电时的总反应为2Li+xS=Li2S。以该电池为电源制备甲烷的原理如图所示。下列说法正确的是（）占.蝉ir-hT_I|小ICO-cttA.b为锂一硫电池的负极B.锂一硫电池的正极反应式为Lie=LiC.阳极反应式为CO3CC2+2H20-2e=4HC0D.该

6、装置工作日溶液中的c（CO2一）增大10. （2018四川德阳二诊）硼酸（H3BQ）为一元弱酸，HBO可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）。下列说法错误的是H阳,稀溶液$3即叫一诔带液NhOH阳描宛产晶室原科室用极室A.a与电源的正极相连接B.阳极的电极反应式为：2H2O4e=QT+4H+C.B（OH）4厂穿过阴膜进入产品室，Na+穿过阳膜进入阴极室D.当电路中通过3mol电子时，可得到1molH3BO11.四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子

7、透过。下列叙述正确的是（）A.b、c分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜B.通电后出室中的C透过c迁移至阳极区C.I、n、出、W四室中的溶液的pH均升高D.电池总反应为4NaCl+6H2O=4NaOHF4HCl+2HT+QT12.根据下列要求回答下列问题。(1)次磷酸钻Co(H2PO)2广泛用于化学镀钻，以金属钻和次磷酸钠为原料,槽电解法制备，原理如下图。莅墨Co产品室原料室则Co的电极反应式为,AB、C为离子交换膜，其中子交换膜(填“阳”或“阴”)。(2)我国科研人员研制出的可充电“NaCO”电池，以钠箔和多壁碳纳米管材料，总反应万程式为4Na+3CO左电2N&CO+Q放电时该电池“吸,

8、原理如图所示。采用四室电渗析B为离(MWCN项电极CO2,其工作。二/一甲髀放电时，正极的电极反应式为。若生成的Na2CO和C全部沉积在正极表面，当正极增加的质量为28g时，转移电子的物质的量为。可选用高氯酸钠一四甘醇二甲醛作电解液的理由是C（3）用电化学法模拟工业处理SO。将硫酸工业尾气中的SO通入如图装置（电极均为惰性材料）进行实验，可用于制备硫酸，同时获得电能：M极发生的电极反应式为质子交换膜右侧的溶液在反应后pH（填“增大”“减小”“不变”）。当外电路通过0.2mole一时，质子交换膜左侧的溶液质量（填“增大”或“减小”）克。参考答案答案D由图可知，该装置系统中存在太阳能与化学能、化学

9、能与电能及化学能与热能等的转化，A错误；CO在Cu电极上发生还原反应生成CH,则电极反应式为CO+8H+8屋=CH+2H2O,B错误；HO在GaN电极上发生氧化反应生成Q,电极反应式为2H2O-4e=4H+QT,根据得失电子守恒可知，产生02和CH的物质的量之比为2：1,在同温同压下的体积比为2：1,C错误；由上述分析知左池产生H+,右池消耗H+,则离子交换膜为质子变换膜，h+向正极移动，即H由左池向右池，D正确。2.答案DNH3在电极a上发生氧化反应，则a为负极，b为正极，溶液中OH向电极a(负极)移动，A正确；02在b极上发生还原反应，电极反应式为Q+2HO+4e-=4OH,B正确；NH在

10、负极上被氧化生成N2,电极反应式为2NHI-6e+6OH=N2+6H2。，C正确；反应中NH被氧化生成N2,而Q被还原生成OH,根据得失电子守恒可知，理论上反应消耗的NH与Q的物质的量之比n(NHi):n(O2)=4：3,D错误。3.答案D放电时，电子由负极经外电路流向正极，A错误；负极的电解质溶液呈碱性，放电时，Zn在负极上发生氧化反应生成Zn(OH)2,电极反应式为Zn+2OH-2e=Zn(OH)2,B错误；充电时，阴极上发生还原反应，电极反应式为Zn(OH)2+2e=Zn+2OH,由于生成了OH,阴极区溶液的pH增大，C错误；充电时，Fe(OH)3在阳极上发生氧化反应生成Fed，电极反应

11、式为Fe(OH)3+5OH-3e=Fe(O+4HzO,D正确。4.答案C5.答案A以N2、H2为原料，以溶有X的稀盐酸为电解质溶液构成新型燃料电池，正极发生还原反应，即氮气被还原生成NH4,电极反应式为N2+6e+8H+=2NF4;负极是氢气失电子生成氢离子，电极方程式为2e=2H总反应为：N2+3H+2HCl=2NHCl。A.放电时J向正极移动，即向左移动，生成的物质X是NHCl,正确；B.通入H2的一极为负极，错误；C.通入Nb的电极为正极，发生还原反应，N2+6e+8H=2NH,错误；D.放电过程右边区域为负极区，H2-2e=2HI+,溶液pH逐渐减小，错误。6.答案BA.根据装置图所示

12、的物质关系分析可得，由NH生成N2时化合价升高，失去电子，所以电极1为负极，发生氧化反应，电极2为正极，发生还原反应，所以A正确；B.在电池内部的电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以Na卡应向电极2移动，故B错误；C.电流是由正极流向负极，故C正确；D.OH向负极移动，所以电极1(负极)的反应式为2NH+6OH6屋=MT+6H2O,故D正确。7.答案B由图可知，电极B上产生H2,则发生的反应为2HO+2e-=HT+2O口，故电极B为阴极，与电源的负极相连，A错误；A极区电解液为LiCl溶液，Li+透过阳离子交换膜进入B极区生成LiOH,则B极区为LiOH溶液，B正确；电极A为

13、阳极，电极反应式为2C1一一2e=012?,C错误；由A项分析可知，生成1molH2同时生成2molOH,为保持B极区溶液呈电中性，应有2molLi+通过离子交换膜进入B极区，D错误。8.答案D阴极上发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e=2OH+H2?,则阴极上产生的物质A是H2,A正确；电解池中阳离子向阴极移动，则Na+由阳极室向阴极室迁移，B正确；由图可知，阳极上产生Q,则阳极反应式为4OH-4e=OT+2H.0,溶?中c(H+)增大，CO转化为HCO,C正确；由图可知，阴极区得到NaOH§液，为不引入杂质，物质B应为NaOH其作用是增强溶液的导电性，D错误。9.答案C由图可

14、知，CO在M极被还原生成CH,CO在N极被氧化生成CO,则M是阴极，N是阳极，故b是锂一硫电池的正极，A错误。锂一硫电池放电时，Li失电子被氧化，则Li作负极，电极反应式为Li-e=Li+;S在正极发生还原反应，电极反应式为xS+2Li+2e-=Li20,B错误。由图可知，CO阳极被氧化生成CO,CO与N*CO溶液反应生成NaHCO故阳极反应式为CO3CO+2H2。2e=4HCO,C正确。该装置工作时，溶液中CO与CO、HO反应生成HCO,则溶液中的c(C«)减小，D错误。10.答案DA.与a极相连的石墨所处的区域为阳极室，则a与电源的正极相连接，正确；B.阳极上发生氧化反应，溶液中

15、水失去电子生成氧气，电极反应式为：2HO4e=O2t+4H+正确；C.在电解池中，阴离子向阳极运动，阳离子向阴极运动，因此B(OH)4一穿过阴膜进入产品室，Na+穿过阳膜进入阴极室，正确；D.阳极电极反应式为：2HO4e=QT+4H+,阴极上发生还原反应，溶液中的水得到电子生成氢气，2H2O+2e=hlT+2OHI,B(OH)穿过阴膜进入产品室，与氢离子反应生成H3BO,B(OH)r+H=H3BQ+H2O,当电路中通过3mol电子时，生成3mol氢离子，可得到3molH3BQ,错误。11.答案D由图中信息可知，I中左侧电极与负极相连为阴极，IV中右侧电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，

16、阳离子向左定向移动，阳极上OH放电生成Q、阴极上J放电生成H2；氢离子透过c进入出，氯离子透过b进入出，盐酸浓度变大，所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；钠离子透过a,NaOH勺浓度变大，所以a也是阳离子交换膜。A.b、c分别为阴离子交换膜、阳离子交换膜，错误；B.通电后出室中的C不能透过阳离子交换膜c迁移至IV室，错误；C.电解一段时间后，I中的溶液的pH升高，n中的溶液,，一-，-,，-_一一电解一的pH不变，出和IV两室中的溶放的pH均减小，错误；D.电池总反应为4NaCl+6H2O=4NaOH+4HC1+2H4+QT,正确。12. 根据下列要求回答下列问题。解析以金属钻和次磷酸

17、钠为原料，用电解法制备次磷酸钻Co(H2PO)2,Co的化合价从0价升高到+2价，则Co的电极反应式为Co-2e=C，产品室可得到次磷酸钻的原因是：阳极室的C(T通过阳离子交换膜进入产品室，原料室的HPQ通过阴离子交换膜进入产品室与Cc2+结合生成Co(H2PO)2,所以B是阴离子交换膜；答案Co-2e=Cc>+阴(2)解析放电时，正极发生得到电子的还原反应，则根据总反应式可知电极反应式为3CO+4Na+4e=2NaCO+C;根据反应式可知每转移4mol电子，正极质量增加2X106g28g+12g=224g,所以当正极增加的质量为28g时，转移电子的物质的量为224gX4mol=0.5mol。根据题干信息以及金属钠的化学性质可知可选用高氯酸钠四甘醇二甲醛作电解液的理由是导电性好、与金属钠不反应，难挥发等。答案3CO+4Na+4e=2NaCO+C0.5mol导电性好、与金属钠不反应、难挥发等(答案合理即可)解析该装置是原电池，反应原理为二氧化硫、氧气和水反应生成硫酸，通入氧气的N电极是正极，原电池放电时，氢离子由负极移向正极，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：