學(xué)生用書P267
(選擇題每小題4分)
1.(2024·廣東韶關(guān)綜合測試二)如圖所示的新型電池可以處理含CN-的堿性廢水,同時還能淡化海水。下列說法不正確的是( )
A.電子由a極經(jīng)導(dǎo)線流向b極
B.電池工作一段時間后,右室溶液的pH增大
C.交換膜Ⅰ為陽離子交換膜,交換膜Ⅱ為陰離子交換膜
D.b極發(fā)生還原反應(yīng)
答案:C
解析:從圖中可以看出,在a極,CN-轉(zhuǎn)化為CO32-和N2,C元素由+2價升高到+4價,N元素由-3價升高到0價,則CN-失電子,a極為負(fù)極,b極為正極,則電子由a極經(jīng)導(dǎo)線流向b極,A正確;電池工作一段時間后,由于b極發(fā)生反應(yīng)10H++10e-5H2↑,溶液中H+被消耗,右室溶液的pH增大,B正確;電池工作時,a極發(fā)生的反應(yīng)為2CN--10e-+12OH-2CO32-+N2↑+6H2O,消耗OH-,海水中的Cl-透過離子交換膜Ⅰ移向a極區(qū),則交換膜Ⅰ為陰離子交換膜,b極消耗H+,海水中的Na+透過離子交換膜Ⅱ移向b極區(qū),則交換膜Ⅱ為陽離子交換膜,C錯誤;b極(正極)發(fā)生還原反應(yīng),D正確。
2.(2024·廣東佛山質(zhì)檢一)如圖裝置可合成重要的化工中間體乙醛酸,雙極膜中的H2O能解離為H+和OH-,下列說法正確的是( )
A.石墨也可以用Pb代替
B.雙極膜解離出來的H+向石墨電極移動
C.H2C2O4在Pb電極表面發(fā)生反應(yīng):
HOOC—COOH+2e-+2H+
HOOC—CHO+H2O
D.當(dāng)石墨電極析出1 ml O2,Pb電極附近一定生成2 ml乙醛酸
答案:C
解析:由圖可知,鉛電極為電解池的陰極,水在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子,酸性條件下草酸在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙醛酸和水,石墨電極為陽極,水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子,雙極膜解離出來的氫氧根離子進(jìn)入陽極區(qū)、氫離子進(jìn)入陰極區(qū)。若用鉛電極代替石墨電極,鉛會在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鉛離子,所以不能用鉛電極代替石墨電極,A錯誤;由分析可知,鉛電極為電解池的陰極,石墨電極為陽極,雙極膜解離出來的氫氧根離子進(jìn)入陽極區(qū)、氫離子進(jìn)入陰極區(qū),B錯誤;鉛電極為電解池的陰極,酸性條件下草酸在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙醛酸和水,電極反應(yīng)式為HOOC—COOH+2e-+2H+HOOC—CHO+H2O,C正確;鉛電極為電解池的陰極,水在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子,酸性條件下草酸在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙醛酸和水,則石墨電極析出1 ml氧氣時,無法計算鉛電極附近生成乙醛酸的物質(zhì)的量,D錯誤。
3.(2024·湖南邵陽二模)近年來國家大力扶持新能源項目建設(shè)。圖1是太陽能電池工作示意圖,可與圖2 Li-Se全固態(tài)二次電池聯(lián)合使用。第一次充電時,固態(tài)電解質(zhì)LSPSCl()分解生成少量S,并與Se形成Se4S5參與了后續(xù)的可逆循環(huán),電池構(gòu)成和充放電時b極的轉(zhuǎn)化如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A.P電極是太陽能電池的正極
B.Li-Se全固態(tài)電池放電時Li+向b電極移動
C.Li-Se全固態(tài)電池放電時,a電極質(zhì)量每減少14 g,理論上外電路轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA
D.電池充電時,b電極與N電極相連,其電極反應(yīng)有5Li2S+4Li2Se-18e-18Li++Se4S5
答案:D
解析:由圖1可知,有太陽光時,電池處于充電狀態(tài),電子移向N極,即N為負(fù)極,P為正極,A正確;Li-Se全固態(tài)電池放電時b電極為正極,Li+向b電極移動,B正確;Li-Se全固態(tài)電池放電時,a電極的電極反應(yīng)式為Li-e-Li+,質(zhì)量每減少14 g即有2 ml Li+產(chǎn)生,理論上外電路轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA,C正確;電池充電時,b電極與P電極相連,其電極反應(yīng)有:5Li2S+4Li2Se-18e-18Li++Se4S5,D錯誤。
4.(2024·廣東韶關(guān)二模)鋅鐵液流電池由于安全、穩(wěn)定、電解液成本低等優(yōu)點成為電化學(xué)儲能熱點技術(shù)之一,如圖為堿性鋅鐵液流電池放電時的工作原理示意圖,以[Zn(OH)4]2-/Zn和[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-作為電極氧化還原產(chǎn)物。已知:聚苯并咪唑(PBI)膜允許OH-通過。下列說法正確的是( )
A.充電時,惰性電極連接電源的負(fù)極
B.放電過程中,當(dāng)有2 ml電子轉(zhuǎn)移時,負(fù)極區(qū)電解液增重65 g
C.充電過程中,總反應(yīng)為2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH-[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-
D.充電過程中,惰性電極區(qū)的溶液pH逐漸增大
答案:D
解析:由圖可知,Zn失去電子生成[Zn(OH)4]2-,則Zn作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Zn-2e-+4OH-[Zn(OH)4]2-,惰性電極為正極,[Fe(CN)6]3-得電子生成[Fe(CN)6]4-,電極反應(yīng)式為[Fe(CN)6]3-+e-[Fe(CN)6]4-。充電時,惰性電極作陽極,連接電源的正極,A錯誤;放電過程中,轉(zhuǎn)移2 ml電子時溶解1 ml Zn,同時溶液中的OH-透過聚苯并咪唑(PBI)膜向陰極移動,則負(fù)極區(qū)電解液增重大于65 g,B錯誤;充電過程中,總反應(yīng)為[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH-,C錯誤;充電過程中,陰極區(qū)的OH-透過聚苯并咪唑(PBI)膜向陽極(惰性電極)移動,OH-的濃度增大,惰性電極區(qū)的溶液pH逐漸增大,D正確。
5.(2024·廣東順德區(qū)適應(yīng)性考試)lT-MS2/石墨烯電極材料可在光照條件下產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+),其制氧效果優(yōu)越,原理如圖所示。下列敘述正確的是( )
A.放電時電勢高低:ab,A錯誤;放電時,電子流向:b→導(dǎo)線→a,B錯誤;lT-MS2/石墨烯電極材料可在光照條件下產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+),驅(qū)動陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)對電池進(jìn)行充電,則充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān),C正確;由圖可知,放電時,O2在正極得到電子生成H2O,電極方程式為O2+4e-+4H+2H2O,D錯誤。
6.(2024·陜西商洛尖子生學(xué)情診斷)某新型光催化鈉離子二次電池的工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是( )
A.充電時,陰極的電極反應(yīng)式為S42-+6e-4S2-
B.離子交換膜應(yīng)選擇陽離子交換膜
C.放電時,每消耗1 ml NaI3,離子交換膜左室電解質(zhì)溶液質(zhì)量理論上增加46 g
D.適當(dāng)提高電解液的濃度可提升該電池存儲的能量
答案:C
解析:充電時,為電解池,石墨電極上S元素被還原,石墨電極為陰極,光催化電極上I元素被氧化,光催化電極作陽極;則放電時石墨電極為負(fù)極,光催化電極為正極。充電時,石墨電極為陰極,電極反應(yīng)式為S42-+6e-4S2-,A正確;放電時,鈉離子由左側(cè)向右側(cè)遷移,充電時,鈉離子由右側(cè)向左側(cè)遷移,故離子交換膜為陽離子交換膜,B正確;放電時,消耗NaI3,電極反應(yīng)式為I3-+2e-3I-,每消耗1 ml NaI3,轉(zhuǎn)移電子2 ml,且鈉離子由左側(cè)向右側(cè)遷移,離子交換膜左室電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少46 g,C錯誤;適當(dāng)提高電解液的濃度有利于提升該電池的存電量,D正確。
7.(2024·江西九江十校第二次聯(lián)考)科學(xué)家研制出了一種薄如紙片,可剪裁、能折疊的輕型“紙電池”。將特殊工藝加工后的電極材料涂在紙上,形成效率比普通鋰電池效率高10倍的“紙電池”。其電池總反應(yīng)為Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)。下列有關(guān)說法正確的是( )
A.電池的正極反應(yīng)式為2MnO2+2H++2e-2MnO(OH)
B.涂在紙上的電極材料是Zn和MnO2
C.每生成1 ml MnO(OH),電池中轉(zhuǎn)移2NA個電子
D.電池中MnO(OH)既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物
答案:B
解析:根據(jù)電池總反應(yīng)Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)可知,反應(yīng)中Zn被氧化,應(yīng)為原電池的負(fù)極,電極反應(yīng)式為Zn-2e-+2OH-ZnO+H2O,MnO2被還原,應(yīng)為原電池的正極,電極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2OMnO(OH)+OH-,A錯誤;Zn為原電池的負(fù)極,MnO2為正極,涂在紙上的電極材料是Zn和MnO2,B正確;由MnO2+e-+H2OMnO(OH)+OH-,每生成1 ml MnO(OH)轉(zhuǎn)移1 ml電子,電池中轉(zhuǎn)移NA個電子,C錯誤;Zn元素化合價升高,ZnO是氧化產(chǎn)物,MnO2被還原,MnO(OH)是還原產(chǎn)物,D錯誤。
8.(2024·甘肅張掖第三次診斷)神舟系列載人飛船的電源系統(tǒng)有太陽能電池帆板和鎘鎳蓄電池。其中鎘鎳蓄電池的工作原理示意圖如下(L為小燈泡,K1、K2為開關(guān)),電池總反應(yīng)為Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。
下列說法正確的是( )
A.鎘鎳蓄電池可24小時全天候處于充電狀態(tài)
B.鎘鎳蓄電池放電時,電池外部電勢:電極A>電極B
C.鎘鎳蓄電池充電時,電極A附近堿性逐漸減弱
D.鎘鎳蓄電池充電時,陽極反應(yīng)式:Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O
答案:D
解析:根據(jù)圖示,電極A充電時為陰極,則放電時電極A為負(fù)極,負(fù)極上Cd失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cd(OH)2,負(fù)極反應(yīng)式為Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2;電極B充電時為陽極,則放電時電極B為正極,正極上NiOOH得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Ni(OH)2,正極反應(yīng)式為2NiOOH+2e-+2H2O2Ni(OH)2+2OH-;放電時總反應(yīng)為Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。使用太陽能帆板對鎘鎳蓄電池進(jìn)行充電,白天光照時才處于充電狀態(tài),A錯誤;據(jù)分析放電時,電極A為負(fù)極,故電極A電勢小于電極B,B錯誤;充電時電極A的電極反應(yīng)為Cd(OH)2+2e-Cd+2OH-,A電極附近堿性增強(qiáng),C錯誤;充電時,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),反應(yīng)式為Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,D正確。
9.(2024·甘肅白銀名校聯(lián)合調(diào)研)一種將酸—堿雙電解液分開且具有雙溶解沉積反應(yīng)的酸堿混合高電壓水系可充電電池的充電過程如圖。下列說法中錯誤的是( )
A.充電時,電極a與電源的負(fù)極相連
B.放電時,在電極a區(qū)加入KOH溶液作電解質(zhì)溶液
C.放電時,電極b的電極反應(yīng)式為MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O
D.充電時,當(dāng)電極a處生成6.5 g Zn時,有0.1 ml K+通過交換膜N
答案:D
解析:充電時,電極a上[Zn(OH)4]2-得到電子生成Zn,為電解池的陰極,與電源的負(fù)極相連,電極方程式為[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,電極b為電解池的陽極,電極方程式為Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+。由分析可知,充電時,電極a與電源的負(fù)極相連,A正確;放電時電極a發(fā)生的反應(yīng)是Zn轉(zhuǎn)化為Zn(OH)2,這是一個氧化反應(yīng),所以電極a是原電池的負(fù)極,需要在電極a區(qū)加入KOH溶液作電解質(zhì)溶液,B正確;放電時電極b發(fā)生的反應(yīng)是MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2+,這是一個還原反應(yīng),所以電極b是原電池的正極,電極反應(yīng)式為MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O,C正確;充電時電極a發(fā)生的反應(yīng)是Zn(OH)2轉(zhuǎn)化為Zn,發(fā)生還原反應(yīng),所以電極a是電解池的陰極,當(dāng)電極a處生成6.5 g Zn時,轉(zhuǎn)移電子0.2 ml,因此有0.2 ml K+通過交換膜N,D錯誤。

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