學(xué)生用書(shū)P231
(選擇題每小題3分)
題組一 新型化學(xué)電源
1.“軟電池”采用薄層紙片作為載體和傳導(dǎo)體,在一邊附著鋅,在另一邊附著二氧化錳。電池總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnOOH。下列說(shuō)法不正確的是( )
A.該電池中Zn為負(fù)極,MnO2為正極
B.該電池的正極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-
C.電池工作時(shí)水分子和OH-都能通過(guò)薄層紙片
D.導(dǎo)電時(shí)外電路電子由Zn流向MnO2,內(nèi)電路電子由MnO2流向Zn
答案:D
解析:反應(yīng)中Zn被氧化,應(yīng)為原電池的負(fù)極,MnO2被還原,應(yīng)為原電池的正極,A正確;MnO2被還原,應(yīng)為原電池的正極,電極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-,B正確;電池工作時(shí)OH-向負(fù)極移動(dòng),C正確;放電時(shí)外電路電子由Zn流向MnO2,內(nèi)電路由離子的定向移動(dòng)形成閉合電路,D錯(cuò)誤。
2.(2024·上海卷)關(guān)于下述電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,描述正確的是( )
A.該裝置實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B.電極b是負(fù)極
C.電子從電極a經(jīng)過(guò)負(fù)載到電極b再經(jīng)過(guò)水體回到電極a
D.每1 ml (CH2O)n參與反應(yīng)時(shí),轉(zhuǎn)移4 ml電子
答案:B
解析:本題為自發(fā)的氧化還原反應(yīng),故為原電池,原電池是一個(gè)由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電極a上NO3-化合價(jià)降低,發(fā)生還原反應(yīng)為正極,電極b上碳元素化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng),為原電池的負(fù)極,B項(xiàng)正確;電子在外電路中由負(fù)極流向正極,電子不進(jìn)入水體,C項(xiàng)錯(cuò)誤;1 ml (CH2O)n被氧化后得到n ml CO2,可知轉(zhuǎn)移4n ml e-,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.(2024·廣東江門(mén)一模)釔穩(wěn)定氧化鋯濃差電池可用于測(cè)定待測(cè)環(huán)境中氧氣的含量,在冶金、能源等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。其原理是利用空氣與待測(cè)環(huán)境中氧氣的濃度差對(duì)電壓的影響,某工作狀態(tài)如圖所示。該電池工作時(shí),下列說(shuō)法不正確的是( )
A.電極A為正極
B.O2-由電極A向電極B遷移
C.電極B發(fā)生的反應(yīng)為2O2--4e-O2↑
D.理論上,電解質(zhì)中O2-的總物質(zhì)的量會(huì)增加
答案:D
解析:由題給信息可知,空氣側(cè)的鉑電極為濃差電池的正極,氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氧負(fù)離子,A電極為正極,反應(yīng)式為O2+4e-2O2-,測(cè)量側(cè)的鉑電極B為負(fù)極,氧負(fù)離子在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣,電極反應(yīng)式為2O2--4e-O2↑,相同壓強(qiáng)下,測(cè)量側(cè)氣體中氧氣含量越低,濃差電池的電勢(shì)差越大。由分析可知,空氣側(cè)的鉑電極為正極,A正確;陰離子向負(fù)極移動(dòng),O2-由電極A向電極B遷移,B正確;測(cè)量側(cè)的鉑電極B為負(fù)極,氧負(fù)離子在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣,電極反應(yīng)式為2O2--4e-O2↑,C正確;結(jié)合得失電子守恒,理論上,電解質(zhì)中O2-的總物質(zhì)的量不變,D錯(cuò)誤。
4.(2024·遼寧沈陽(yáng)一模)2023年星恒電源發(fā)布“超鈉F1”開(kāi)啟鈉電在電動(dòng)車(chē)上產(chǎn)業(yè)化元年。該二次電池的電極材料為Na2Mn[Fe(CN)6](普魯士白)和NaxCy(嵌鈉硬碳)。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
A.放電時(shí),左邊電極電勢(shì)高
B.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式可表示為Na(x+1)Cy-e-NaxCy+Na+
C.充電時(shí),電路中每轉(zhuǎn)移1 ml電子,陽(yáng)極質(zhì)量增加23 g
D.比能量:鋰離子電池高于鈉離子電池
答案:C
解析:根據(jù)圖示,放電時(shí),NaxCy中的鈉失去電子生成Na+,因此NaxCy為負(fù)極。放電時(shí),左邊電極為正極,電極電勢(shì)高,A正確;放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式可表示為Na(x+1)Cy-e-NaxCy+Na+,B正確;充電時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)式為Na2Mn[Fe(CN)6]-2e-2Na++Mn[Fe(CN)6],電路中每轉(zhuǎn)移1 ml電子,陽(yáng)極質(zhì)量減少23 g,C錯(cuò)誤;比能量就是參與電極反應(yīng)的單位質(zhì)量的電極材料放出電能的大小,Li、Na原子正常狀態(tài)下反應(yīng)時(shí)均失去1個(gè)電子,但Li的相對(duì)原子質(zhì)量小于Na的,故鋰離子電池的比能量高于鈉離子電池的,D正確。
題組二 金屬腐蝕與防護(hù)
5.“北溪”天然氣管道至少泄漏8萬(wàn)噸天然氣,近20年間甲烷的溫室效應(yīng)率是CO2的84倍。已知管道接口處有鋼鐵材料等,海水的pH約為8.0。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列有關(guān)敘述不正確的是( )
A.損壞的鋼鐵材料在海水中主要發(fā)生吸氧腐蝕
B.制造管道時(shí)表面涂層能起到抗腐蝕作用
C.w g鐵在海水中完全發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)一定為3w56×NA
D.修復(fù)管道時(shí)在鋼管表面鑲嵌鋅塊,這種方法叫犧牲陽(yáng)極法
答案:C
解析:鋼鐵在弱堿性環(huán)境中主要發(fā)生吸氧腐蝕,A正確;表面涂層能防止鋼鐵管道和水、O2等物質(zhì)接觸,從而起到抗腐蝕作用,B正確;鋼鐵腐蝕時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,w g鐵在海水中完全發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2w56×NA,后續(xù)發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,不屬于電化學(xué)腐蝕,C錯(cuò)誤;鋅比鐵活潑,在海水中構(gòu)成原電池,鋅為負(fù)極,鐵為正極,這種保護(hù)鋼鐵的方法叫犧牲陽(yáng)極法,D正確。
6.鋼鐵工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),研究鋼鐵的防腐有著重要的意義。某課題組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
下列說(shuō)法正確的是( )
A.實(shí)驗(yàn)Ⅱ中正極的電極反應(yīng)式為4H++O2+4e-2H2O
B.實(shí)驗(yàn)Ⅱ中5 min時(shí)出現(xiàn)紅色區(qū)域,說(shuō)明鐵釘腐蝕速率比Ⅰ快
C.由K3[Fe(CN)6]的陰離子配位數(shù)可推出其空間結(jié)構(gòu)為正六邊形
D.若將Ⅱ中Zn片換成Cu片,推測(cè)Cu片周邊會(huì)出現(xiàn)紅色,鐵釘周邊會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色
答案:D
解析:實(shí)驗(yàn)Ⅰ中鐵釘周邊出現(xiàn)少量紅色和藍(lán)色區(qū)域,有少量紅棕色鐵銹生成說(shuō)明鐵作原電池的負(fù)極,鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕被損耗,實(shí)驗(yàn)Ⅱ中鐵釘周邊紅色加深,區(qū)域變大,未見(jiàn)藍(lán)色出現(xiàn),鋅片周邊未見(jiàn)明顯變化說(shuō)明鋅作原電池的負(fù)極被損耗,鐵作正極被保護(hù),使鐵的腐蝕速率比實(shí)驗(yàn)Ⅰ慢。由分析可知,實(shí)驗(yàn)Ⅱ中鐵為原電池的正極,水分子作用下氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子,電極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-4OH-,A錯(cuò)誤;由分析可知,實(shí)驗(yàn)Ⅱ中鋅作原電池的負(fù)極被損耗,鐵作正極被保護(hù),使鐵的腐蝕速率比實(shí)驗(yàn)Ⅰ慢,B錯(cuò)誤;由鐵氰化鉀的陰離子配位數(shù)為6可知,配離子的空間結(jié)構(gòu)為正八邊形,C錯(cuò)誤;若將Ⅱ中鋅片換成銅片,金屬性強(qiáng)于銅的鐵為原電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成的亞鐵離子能與鐵氰化鉀溶液反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀,銅為正極,在水分子作用下氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子使溶液變?yōu)榧t色,D正確。
題組三 電解原理及應(yīng)用
7.(2023·北京卷)回收利用工業(yè)廢氣中的CO2和SO2,實(shí)驗(yàn)原理示意圖如下。
下列說(shuō)法不正確的是( )
A.廢氣中SO2排放到大氣中會(huì)形成酸雨
B.裝置a中溶液顯堿性的原因是HCO3-的水解程度大于HCO3-的電離程度
C.裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CO2和SO2
D.裝置b中的總反應(yīng)為SO32-+CO2+H2OHCOOH+SO42-
答案:C
解析:SO2是酸性氧化物,廢氣中SO2排放到空氣中會(huì)形成硫酸型酸雨,A正確;裝置a中溶液的溶質(zhì)為NaHCO3,溶液顯堿性,說(shuō)明HCO3-的水解程度大于電離程度,B正確;裝置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2氣體,CO2與NaHCO3溶液不反應(yīng),不能吸收CO2,C錯(cuò)誤;由電解池陰極和陽(yáng)極反應(yīng)式可知,裝置b中總反應(yīng)為SO32-+CO2+H2OHCOOH+SO42-,D正確。
8.(2024·廣東韶關(guān)一模)酸性廢水中的NH4+可在一定條件下利用硝酸鹽菌轉(zhuǎn)化為NO3-,再用如圖所示裝置除去NO3-,下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是( )
A.b端為鉛酸蓄電池的負(fù)極
B.該裝置電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
C.M為陽(yáng)離子交換膜
D.電解池陰極的電極反應(yīng)式為2NO3-+6H2O+10e-N2↑+12OH-
答案:D
解析:硝酸根轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈶?yīng)該是在陰極上發(fā)生的,所以b是電源的負(fù)極,a是正極,A正確;圖示的電化學(xué)裝置屬于電解裝置,把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,B正確;若圖中為陰離子交換膜,只允許陰離子通過(guò),則硝酸根離子會(huì)由右側(cè)區(qū)域向左側(cè)區(qū)域移動(dòng),影響去除硝酸根離子的效果。若為陽(yáng)離子交換膜,只允許陽(yáng)離子通過(guò),陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+,則產(chǎn)生的氫離子及酸性廢水中氫離子會(huì)由左側(cè)區(qū)域向右側(cè)區(qū)域移動(dòng),參與陰極反應(yīng)而除去硝酸根離子和氫離子,達(dá)到使用目的,故圖中離子交換膜應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜,C正確;據(jù)分析Ag-Pt為陰極,Ag-Pt電極上NO3-得電子被還原為N2、電解質(zhì)溶液為酸性廢水,則陰極的電極反應(yīng)式為2NO3-+12H++10e-N2↑+6H2O,D錯(cuò)誤。
9.(2024·四川成都一模)我國(guó)科學(xué)家報(bào)道了機(jī)理如圖所示的電化學(xué)過(guò)程。下列說(shuō)法正確的是( )
A.Ni-YSZ電極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)
B.Ni電極上的電極反應(yīng)式為3CO2+4e-C+2CO32-
C.理論上,每有1 ml CO2與O2-結(jié)合,電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4NA
D.該過(guò)程是將甲烷轉(zhuǎn)化成了二氧化碳,比甲烷燃燒更高效地利用了甲烷的化學(xué)能
答案:C
解析:由圖可知,Ni-YSZ電極上CH4→CO2,C元素化合價(jià)升高,電極反應(yīng)式為CH4+2O2--4e-CO2+2H2,為該電解池的陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),A錯(cuò)誤;Ni電極C元素化合價(jià)降低得電子,故Ni電極為陰極,電極反應(yīng)式為CO32-+4e-C+3O2-,B錯(cuò)誤;Ni電極上每轉(zhuǎn)移4 ml電子會(huì)生成3 ml O2-,其中2 ml O2-用于參加陽(yáng)極反應(yīng)生成CO2,另外1 ml O2-與生成的CO2結(jié)合成CO32-,故理論上,每有1 ml CO2與O2-結(jié)合,電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NA,C正確;該過(guò)程是利用電解的條件,將甲烷分解成碳和氫氣,是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程,不是甲烷氧化提供能量的過(guò)程,D錯(cuò)誤。
題組四 交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用
10.(2024·浙江浙南聯(lián)盟一模)太陽(yáng)能光電催化-化學(xué)耦合分解H2S的裝置如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是( )
A.若接鉛酸蓄電池進(jìn)行電解,b極接Pb電極
B.a極的電極反應(yīng)為:H2S-2e-S+2H+
C.理論上每生成1 ml氫氣則消耗2 ml Fe2+
D.利用太陽(yáng)能進(jìn)行電催化可以節(jié)約能源并產(chǎn)生清潔能源
答案:B
解析:從圖中可以看出,b極H+得電子生成H2,則b極為陰極,若接鉛酸蓄電池進(jìn)行電解,b極接Pb電極(負(fù)極),A正確;a極的電極反應(yīng)式為Fe2+-e-Fe3+,B不正確;理論上每生成1 ml氫氣,線路中轉(zhuǎn)移2 ml e-,則消耗2 ml Fe2+,C正確;利用太陽(yáng)能進(jìn)行電催化,將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,不需消耗電能,可以節(jié)約能源,并產(chǎn)生清潔能源,D正確。實(shí)驗(yàn)
裝置
5 min時(shí)現(xiàn)象
25 min時(shí)現(xiàn)象
Ⅰ
鐵釘表面及周邊未見(jiàn)明顯變化
鐵釘周邊出現(xiàn)少量紅色和藍(lán)色區(qū)域,有少量紅棕色鐵銹生成
Ⅱ
鐵釘周邊出現(xiàn)紅色區(qū)域,未見(jiàn)藍(lán)色出現(xiàn),鋅片周邊未見(jiàn)明顯變化
鐵釘周邊紅色加深,區(qū)域變大,未見(jiàn)藍(lán)色出現(xiàn),鋅片周邊未見(jiàn)明顯變化

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