學(xué)生用書P233
(選擇題每小題4分)
1.(2024·山東臨沂一模)電解法制備Cu2O的裝置如圖所示,已知生成Cu2O的反應(yīng)為Cu2Cl2+2OH-Cu2O+H2O+2Cl-,下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.鉑電極連接電源的負(fù)極
B.離子交換膜為陰離子交換膜
C.銅電極反應(yīng)為2Cu-2e-+2Cl-Cu2Cl2
D.制備7.2 g Cu2O,陰極區(qū)溶液質(zhì)量減少0.1 g
答案:D
解析:由題意可知,銅電極為電解池的陽極,氯離子作用下,銅在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2Cl2,鉑電極為陰極,水分子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子,放電生成的氫氧根離子通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極區(qū)。由分析可知,鉑電極為連接電源負(fù)極的陰極,A正確;由分析可知,電解池工作時(shí),氫氧根離子通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極區(qū),B正確;由分析可知,銅電極為電解池的陽極,氯離子作用下,銅在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2Cl2,電極反應(yīng)式為2Cu-2e-+2Cl-Cu2Cl2,C正確;據(jù)分析,結(jié)合得失電子數(shù)目守恒可知,電解制備得到7.2 g氧化亞銅時(shí),陰極區(qū)溶液減少水的質(zhì)量為7.2 g144 g·ml-1×2×18 g·ml-1=1.8 g,故D錯(cuò)誤。
2.(2024·陜西渭南一模)用如圖1所示裝置及試劑進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)探究,測定具支錐形瓶中壓強(qiáng)(p)隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線如圖2所示,下列說法錯(cuò)誤的是( )
圖1
圖2
A.pH=2.0時(shí),壓強(qiáng)增大是因?yàn)樯蒆2
B.pH=4.0時(shí),不發(fā)生析氫腐蝕,只發(fā)生吸氧腐蝕
C.pH=6.0時(shí),正極主要發(fā)生電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+2H2O
D.整個(gè)過程中,負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+
答案:B
解析:鐵的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕和析氫腐蝕,pH=2.0時(shí),壓強(qiáng)增大說明氣體量增多,是因?yàn)榘l(fā)生析氫腐蝕生成H2,A正確;pH=4.0時(shí),壓強(qiáng)變化不大,說明既發(fā)生析氫腐蝕,又發(fā)生吸氧腐蝕,使得氣體的量變化不大,B錯(cuò)誤;pH=6.0時(shí),壓強(qiáng)變小,主要發(fā)生吸氧腐蝕,正極主要發(fā)生O2的還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+2H2O,C正確;整個(gè)過程中,鐵作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),所以負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,D正確。
3.(2024·安徽卷)我國學(xué)者研發(fā)出一種新型水系鋅電池,其示意圖如下。該電池分別以Zn-TCPP(局部結(jié)構(gòu)如標(biāo)注框內(nèi)所示)形成的穩(wěn)定超分子材料和Zn為電極,以ZnSO4和KI混合液為電解質(zhì)溶液。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價(jià)鍵和配位鍵
B.電池總反應(yīng)為I3-+ZnZn2++3I-
C.充電時(shí),陰極被還原的Zn2+主要來自Zn-TCPP
D.放電時(shí),消耗0.65 g Zn,理論上轉(zhuǎn)移0.02 ml電子
答案:C
解析:由圖中信息可知標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價(jià)鍵,還有由N提供孤電子對(duì),Zn2+提供空軌道形成的配位鍵,A正確。由圖中信息可知,該新型水系鋅電池的負(fù)極是鋅,正極是超分子材料,放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)是Zn-2e-Zn2+,正極反應(yīng)是I3-+e-3I-,則放電時(shí)電池總反應(yīng)為I3-+ZnZn2++3I-;充電時(shí)的反應(yīng)是其逆反應(yīng),B正確。充電時(shí),陰極反應(yīng)為Zn2++2e-Zn,被還原的Zn2+主要來自電解質(zhì)溶液,C錯(cuò)誤。放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+,消耗0.65 g Zn(即0.01 ml Zn)理論上轉(zhuǎn)移0.02 ml電子,D正確。
4.(雙選)(2024·山東淄博一模)基于Br-輔助MnO2放電的液流電池裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.充電時(shí),H+向電極B遷移
B.放電時(shí),在該環(huán)境下的氧化性:Cd2+Cd2+,B正確;由分析可知,充電時(shí),電極B上還可能發(fā)生:2Br--2e-Br2,C錯(cuò)誤;MnO2沉積在電極B上,可能會(huì)影響充放電的進(jìn)行,Br-具有一定的還原性,可將MnO2還原為Mn2+,從而提高充放電過程的可逆性,D正確。
5.(雙選)某實(shí)驗(yàn)小組利用下列裝置來降低某硬水中Ca2+、Mg2+和HCO3-的含量,和MnOx為極板催化劑。下列說法不正確的是( )
A.b端電勢高于a端電勢
可加快H2O失去電子的速率
C.其他條件不變,適當(dāng)減小兩極的極板間距,Ca2+、Mg2+沉淀速率增大
D.陽極區(qū)收集的氣體中只含有O2
答案:AD
解析:根據(jù)圖示,鈦網(wǎng)上海水中H2O發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成O2,鈦網(wǎng)為陽極,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,產(chǎn)生的H+消耗HCO3-,鈦箔上生成H2,鈦箔上生成H2的電極反應(yīng)為2H++2e-H2↑,同時(shí)生成OH-,沉淀Ca2+、Mg2+,鈦箔為陰極。由分析可知,鈦網(wǎng)為陽極,a為電源正極,鈦箔為陰極,b為電源負(fù)極,a端電勢高于b端電勢,A錯(cuò)誤;是催化劑,可加快H2O失去電子的速率,B正確;其他條件不變,適當(dāng)減小兩極的極板間距,會(huì)加快電子轉(zhuǎn)移的速率,加快了整個(gè)反應(yīng)的速率,Ca2+、Mg2+沉淀速率增大,C正確;鈦網(wǎng)為陽極,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,產(chǎn)生的H+消耗HCO3-生成CO2,D錯(cuò)誤。
6.(2024·山東濰坊調(diào)研)在探究高效吸收CO2試劑的同時(shí),研究人員還致力于吸收劑的再生與循環(huán)利用。以乙二胺為例,乙二胺水溶液可高效吸收CO2;吸收所得溶液流入腔室1中,通電電解,可實(shí)現(xiàn)CO2的釋放與乙二胺的再生。已知:親核試劑在反應(yīng)過程中,它傾向于與電正性物種結(jié)合。結(jié)合下圖,下列對(duì)該工業(yè)的說法錯(cuò)誤的是( )
A.該工業(yè)有利于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”
B.乙二胺可以作為親核試劑進(jìn)攻CO2分子實(shí)現(xiàn)吸收
C.電解過程中,陽極銅會(huì)失去電子形成Cu2+,Cu2+能與乙二胺形成[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+,使乙二胺與CO2結(jié)合的平衡正向進(jìn)行,CO2得以釋放
D.腔室2中可以實(shí)現(xiàn)乙二胺的再生
答案:C
解析:乙二胺水溶液可高效吸收CO2,吸收所得溶液流入腔室1中,通電電解,可實(shí)現(xiàn)CO2的釋放與乙二胺的再生。這說明該工業(yè)有利于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”,A正確;乙二胺的氮原子上有孤電子對(duì),可以作為親核試劑進(jìn)攻CO2分子實(shí)現(xiàn)吸收,因此選項(xiàng)B正確;在電解過程中,陽極銅會(huì)失去電子形成Cu2+,Cu2+能與乙二胺形成[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+,使乙二胺與CO2結(jié)合的平衡逆向進(jìn)行,CO2得以釋放,C錯(cuò)誤;由C可知,陽極釋放出CO2,則腔室1為陽極,腔室2為陰極,[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+在陰極得到電子生成乙二胺,D正確。
7.(2024·貴州貴陽一模)雙極膜是由陽離子交換膜和陰離子交換膜復(fù)合而成的,其內(nèi)層為水層,裝置工作時(shí)水層中的H2O解離成H+和OH-,分別向兩側(cè)發(fā)生遷移。CO2電化學(xué)還原法制備甲醇的電解原理如圖所示。該裝置工作時(shí),下列說法正確的是( )
A.電極A是電源的負(fù)極
B.OH-穿過b膜進(jìn)入右室溶液
C.催化電極的電極反應(yīng):CO2-6e-+6H+CH3OH+H2O
D.當(dāng)催化電極生成64 g甲醇時(shí),左側(cè)電極室質(zhì)量增加108 g
答案:D
解析:由圖可知,左側(cè)電極-2價(jià)氧失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),為電解池的陽極,右側(cè)電極二氧化碳得到電子發(fā)生還原反應(yīng),為電解池的陰極。由分析可知,左側(cè)電極為陽極,則A為正極,A錯(cuò)誤;由分析可知,右側(cè)電極為陰極,左側(cè)電極為陽極,在電解池中陰離子向陽極移動(dòng),則OH-穿過a膜進(jìn)入左室溶液,B錯(cuò)誤;由分析可知,催化電極為陰極,由圖可知,電極反應(yīng)為CO2+6e-+6H+CH3OH+H2O,C錯(cuò)誤;64 g甲醇的物質(zhì)的量為2 ml,根據(jù)選項(xiàng)C分析可知,此時(shí)轉(zhuǎn)移12 ml電子,左側(cè)電極有如下對(duì)應(yīng)關(guān)系O2~4e-~4OH-~Δm(36),則當(dāng)此時(shí)轉(zhuǎn)移12 ml電子時(shí),左側(cè)電極室質(zhì)量增加124×36 g=108 g,D正確。
8.(2024·黑吉遼卷)“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應(yīng)速率緩慢的問題,科技工作者設(shè)計(jì)耦合HCHO高效制H2的方法,裝置如圖所示。部分反應(yīng)機(jī)理為+12H2。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍
B.陰極反應(yīng):2H2O+2e-2OH-+H2↑
C.電解時(shí)OH-通過陰離子交換膜向b極方向移動(dòng)
D.陽極反應(yīng):2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+2H2O+H2↑
答案:A
解析:由題中反應(yīng)機(jī)理分析可知,HCHO在陽極發(fā)生反應(yīng),陽極總反應(yīng)為2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O。而陰極水中的H+放電得H2,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-。
傳統(tǒng)電解水時(shí)每轉(zhuǎn)移2 ml電子可生成1 ml H2,而此原理中兩電極均生成H2,每轉(zhuǎn)移2 ml電子共可得到2 ml H2,所以相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的2倍,A錯(cuò)誤;由上述分析可知,B正確;根據(jù)電解原理可知,陰離子向陽極移動(dòng),則OH-通過陰離子交換膜向陽極(b極)移動(dòng),C正確;由上述分析可知,D正確。
9.(雙選)(2024·山東棗莊二模)一種有效富集鋰的電化學(xué)系統(tǒng)如圖所示,中間區(qū)域設(shè)置有孔道結(jié)構(gòu)的MnO2,可容納Li+進(jìn)出。向MnO2所在腔室通入海水,啟動(dòng)電源1,海水中Li+進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)形成LixMn2O4達(dá)到飽和;關(guān)閉電源1和海水通道,啟動(dòng)電源2,向惰性電極2通空氣,使LixMn2O4中的Li+脫出完成富集。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.通入448 mL(STP)空氣恰好使Li+全部脫出,可得x=0.58
B.室2中陽極發(fā)生的反應(yīng)為LixMn2O4-xe-xLi++2MnO2
C.工作時(shí)惰性電極1附近和惰性電極2附近溶液的pH均增大
D.電源1和電源2正、負(fù)極都接反也能達(dá)到富集鋰的目的
答案:CD
解析:由題意知,啟動(dòng)電源1,使海水中Li+進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)形成LixMn2O4;可知MnO2電極反應(yīng)為xLi++2MnO2+xe-LixMn2O4,發(fā)生還原反應(yīng),則二氧化錳為陰極,惰性電極1為陽極,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+(或4OH--4e-O2↑+2H2O);關(guān)閉電源1和海水通道,啟動(dòng)電源2,向惰性電極2通空氣,使LixMn2O4中的Li+脫出完成富集,可知MnO2電極反應(yīng)為LixMn2O4-xe-xLi++2MnO2,為氧化反應(yīng),MnO2為陽極,則惰性電極2為陰極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-。通入448 mL (STP)空氣,即 0.02 ml空氣,其中O2占15,則惰性電極2上0.004 ml氧氣轉(zhuǎn)移0.016 ml電子,按兩極上得失電子數(shù)目守恒可知,恰好使0.016 ml Li+全部脫出,由圖可知,原4.8 g即0.055 17 ml MnO2富集了0.016 ml Li+形成LixMn2O4,即x∶2=0.016 ml∶0.055 17 ml,可得x=0.58,A正確。據(jù)分析可知,B正確。據(jù)分析,工作時(shí)惰性電極1附近氫離子濃度增大,溶液的pH減小,C不正確。其余不變,若電源1和電源2正、負(fù)極都接反,啟動(dòng)電源1,二氧化錳為陽極,海水中陽離子包括Li+穿過陽離子交換膜進(jìn)入室1、無法進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)不能形成LixMn2O4;關(guān)閉電源1和海水通道,啟動(dòng)電源2,二氧化錳為陰極,室2內(nèi)LiOH溶液中Li+、少量水提供的H+穿過陽離子交換膜,按信息Li+能進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu),但Li+來源不是海水,故不能達(dá)到富集鋰的目的,D不正確。

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