(選擇題每小題3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的反應為Cu2Cl2+2OH-Cu2O+H2O+2Cl-,下列說法錯誤的是( )
A.鉑電極連接電源的負極
B.離子交換膜為陰離子交換膜
C.銅電極反應為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入陽極區(qū)。由分析可知,鉑電極為連接電源負極的陰極,A正確;由分析可知,電解池工作時,氫氧根離子通過陰離子交換膜進入陽極區(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)生氧化反應生成Cu2Cl2,電極反應式為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,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錯誤。
2.(2024·陜西渭南一模)用如圖1所示裝置及試劑進行鐵的電化學腐蝕實驗探究,測定具支錐形瓶中壓強(p)隨時間變化關(guān)系的曲線如圖2所示,下列說法錯誤的是( )
圖1
圖2
A.pH=2.0時,壓強增大是因為生成H2
B.pH=4.0時,不發(fā)生析氫腐蝕,只發(fā)生吸氧腐蝕
C.pH=6.0時,正極主要發(fā)生電極反應式為O2+4e-+4H+2H2O
D.整個過程中,負極電極反應式為Fe-2e-Fe2+
答案:B
解析:鐵的電化學腐蝕主要是吸氧腐蝕和析氫腐蝕,pH=2.0時,壓強增大說明氣體量增多,是因為發(fā)生析氫腐蝕生成H2,A正確;pH=4.0時,壓強變化不大,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錯誤;pH=6.0時,壓強變小,主要發(fā)生吸氧腐蝕,正極主要發(fā)生O2的還原反應,電極反應式為O2+4e-+4H+2H2O,C正確;整個過程中,鐵作負極,發(fā)生氧化反應,所以負極電極反應式為Fe-2e-Fe2+,D正確。
3.(2024·安徽卷)我國學者研發(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。下列說法錯誤的是( )
A.標注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價鍵和配位鍵
B.電池總反應為I3-+ZnZn2++3I-
C.充電時,陰極被還原的Zn2+主要來自Zn-TCPP
D.放電時,消耗0.65 g Zn,理論上轉(zhuǎn)移0.02 ml電子
答案:C
解析:由圖中信息可知標注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價鍵,還有由N提供孤電子對,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極是鋅,正極是超分子材料,放電時負極反應是Zn-2e-Zn2+,正極反應是I3-+e-3I-,則放電時電池總反應為I3-+ZnZn2++3I-;充電時的反應是其逆反應,B正確。充電時,陰極反應為Zn2++2e-Zn,被還原的Zn2+主要來自電解質(zhì)溶液,C錯誤。放電時,負極反應為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.(2024·湖南長郡中學二模)利用下圖所示裝置可合成己二腈[NC(CH2)4CN]。充電時生成己二腈,放電時生成O2,其中a、b是互為反置的雙極膜,雙極膜中的H2O會解離出H+和OH-向兩極移動。下列說法錯誤的是( )
A.放電時,N極的電勢低于M極的電勢
B.放電時,雙極膜中OH-向N極移動
C.充電時,N極的電極反應式為2CH2CHCN+2e-+2H+NC(CH2)4CN
D.若充電時制得1 ml NC(CH2)4CN,則放電時需生成1 ml O2,才能使左室溶液恢復至初始狀態(tài)
答案:D
解析:放電時N極為負極,M極為正極,M極電勢高,A正確;放電時,雙極膜中OH-向負極N極移動,B正確;充電時陰極反應:2CH2CHCN+2e-+2H+NC(CH2)4CN,C正確;充電時制得1 ml NC(CH2)4CN,轉(zhuǎn)移2 ml電子,有2 ml OH-移入左室,放電時負極反應:2H2O-4e-O2↑+4H+,放電時生成1 ml O2,轉(zhuǎn)移4 ml電子,有4 ml H+移入左室,則不能使左室恢復至初始狀態(tài),D錯誤。
5.(2024·福建泉州一模)最新研究發(fā)現(xiàn)一種“氯介導電化學pH變化”系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)海水的pH去除海水中CO2,電化學原理為Bi+3AgCl+H2OBiOCl+3Ag+2H++2Cl-,甲系統(tǒng)放電時的原理如圖所示,該裝置可實現(xiàn)充放電交替運行,達到節(jié)約成本的目的;堿化的海水繼續(xù)吸收空氣中的CO2可緩解溫室效應。下列說法正確的是( )
A.甲系統(tǒng)放電時,正極反應式為Ag++e-Ag
B.甲系統(tǒng)充電時,Bi電極附近溶液pH變大
C.乙系統(tǒng)放電時,Ag極作負極
D.乙系統(tǒng)充電時,若有3NA個電子通過則產(chǎn)生標準狀況下44.8 L CO2
答案:B
解析:由圖結(jié)合總反應可知,放電時,甲中Bi極發(fā)生氧化反應為負極、氯化銀極發(fā)生還原反應為正極。甲系統(tǒng)放電時,氯化銀極發(fā)生還原反應為正極,正極反應式為AgCl+e-Ag+Cl-,A錯誤;甲系統(tǒng)充電時,則Bi電極為陰極,BiOCl發(fā)生還原反應:BiOCl+3e-+2H+Bi+Cl-+H2O,反應消耗氫離子,導致附近溶液pH變大,B正確;乙系統(tǒng)放電時,則甲系統(tǒng)充電,甲中氯化銀極為陽極,則與之相連的Ag極作正極,C錯誤;乙系統(tǒng)充電時,則甲系統(tǒng)放電,Bi極反應為Bi+Cl-+H2O-3e-BiOCl+2H+,若有3NA個電子通過,則生成2 ml氫離子,2 ml氫離子和碳酸根離子生成1 ml二氧化碳、和碳酸氫根離子生成2 ml二氧化碳,則產(chǎn)生標準狀況下CO2的體積小于44.8 L,D錯誤。
6.(2024·湖南雅禮中學三模)某同學查閱資料發(fā)現(xiàn)水銀電解法電解飽和食鹽水可以獲得金屬鈉汞齊(鈉汞合金),裝置圖和實驗現(xiàn)象記錄如下:
接通電源,一段時間后,金屬汞表面有細微氣泡出現(xiàn),加大電壓電解足夠長時間后分離出其中的金屬Hg。取少量分離出的Hg投入滴有酚酞溶液的水中,酚酞變紅且有無色氣體放出。有關(guān)該實驗的說法錯誤的是( )
A.Q溶液可以是NaOH溶液,作用是吸收尾氣
B.玻璃管的作用是防止鐵絲暴露在NaCl溶液中,導致生成大量的H2而無法得到金屬Na
C.鈉汞齊在有機合成中常用于氫化醛酮等羰基化合物,表現(xiàn)出鈉汞齊的強還原性
D.出于安全角度考慮,進行該實驗時需要準備硫粉,并開啟實驗室上方排風扇
答案:D
解析:b為陽極,Cl-失電子生成Cl2,需用吸收液吸收,a為陰極,接通電源,一段時間后,金屬汞表面有細微氣泡出現(xiàn),該氣泡為H2,加大電壓電解足夠長時間后,Na+在陰極得到電子,生成Na,與Hg混合在一起,分離出其中的金屬Hg,取少量分離出的Hg投入滴有酚酞溶液的水中,Na與H2O反應,生成H2和NaOH,酚酞變紅且有無色無味氣體放出。在b極,Cl-失電子生成Cl2,需用吸收液吸收,所以Q溶液可以是NaOH溶液,吸收氯氣,用作尾氣處理,故A正確;若鐵絲暴露在NaCl溶液中,溶液中H2O得電子生成H2,無法得到金屬Na,故B正確;鈉汞齊在有機合成中常用于氫化醛酮等羰基化合物,加氫發(fā)生還原反應,鈉汞齊作還原劑,表現(xiàn)出鈉汞齊的強還原性,故C正確;Hg蒸氣有毒,實驗時應該開啟排風扇,汞蒸氣密度比空氣密度大,應打開向下抽氣扇,故D錯誤。
7.(2024·湖南懷化二模)某研究機構(gòu)使用Li-SO2Cl2電池作為電源電解制備Ni(H2PO2)2,其工作原理如下圖所示,已知電池反應為2Li+SO2Cl22LiCl+SO2↑,下列說法錯誤的是( )
A.膜a、c是陰離子交換膜,膜b是陽離子交換膜
B.電池的e極連接電解池的h極
C.電池中C電極的電極反應式為SO2Cl2+2e-2Cl-+SO2↑
D.生成0.5 ml Ni(H2PO2)2時,理論上電解池中不銹鋼電極附近溶液質(zhì)量增加21 g
答案:A
解析:由電池反應可知,鋰電極是左側(cè)原電池的負極,氯離子作用下,鋰在負極失去電子發(fā)生氧化反應生成氯化鋰,C電極是正極,SO2Cl2在正極得到電子發(fā)生還原反應生成氯離子和二氧化硫;右側(cè)裝置為電解池,與直流電源直接相連的鎳電極是電解池的陽極,鎳在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成鎳離子,放電生成的鎳離子通過陽離子交換膜進入產(chǎn)品室,不銹鋼電極為陰極,水在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣和氫氧根離子,Ⅲ室中的鈉離子通過陽離子交換膜進入Ⅳ室,次磷酸根離子通過陰離子交換膜進入產(chǎn)品室。由分析可知,膜a、c是陽離子交換膜,膜b是陰離子交換膜,故A錯誤;由分析可知,鋰電極是左側(cè)原電池的負極,C電極是正極,鎳電極是電解池的陽極,不銹鋼電極為陰極,則電池的e極連接電解池的h極,故B正確;由分析可知,C電極是正極,SO2Cl2在正極得到電子發(fā)生還原反應生成氯離子和二氧化硫,電極反應式為SO2Cl2+2e-2Cl-+SO2↑,故C正確;由分析可知,鎳電極是電解池的陽極,鎳在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成鎳離子,放電生成的鎳離子通過陽離子交換膜進入產(chǎn)品室,不銹鋼電極為陰極,水在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣和氫氧根離子,Ⅲ室中的鈉離子通過陽離子交換膜進入Ⅳ室,次磷酸根離子通過陰離子交換膜進入產(chǎn)品室,由得失電子數(shù)目守恒可知,生成0.5 ml次磷酸鎳時,理論上電解池中不銹鋼電極附近溶液質(zhì)量增加1 ml×23 g·ml-1-1 ml×2 g·ml-1=21 g,故D正確。
8.(2024·湖南師大附中一模)利用氫氧燃料電池可實現(xiàn)由白磷電解法制備Li[P(CN)2],并能實現(xiàn)H2的循環(huán)利用,其工作原理如圖所示(已知:Me為甲基;電極均為石墨電極),下列說法正確的是( )
A.電池工作時電極a連接電極c
B.通電一段時間后,當生成9 g Li[P(CN)2]時,電極a消耗H2的體積(標準狀況)為2.24 L
C.若隔膜e為陽離子交換膜,則燃料電池放電會使左側(cè)溶液pH增大
D.電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來自LiOH
答案:D
解析:由圖可知,左側(cè)裝置為氫氧燃料電池裝置,通入氫氣的電極a為負極,氫氣在負極失去電子生成氫離子,通入氧氣的電極b為正極,水分子作用下氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子,氫氧根離子通過陰離子交換膜進入負極區(qū);右側(cè)裝置為電解池,與電極a連接的電極d為陰極,氫氰酸在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成氰酸根離子和氫氣,與電極b連接的電極c為陽極,氰化鋰作用下白磷在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成Li[P(CN)2]和鋰離子。由分析可知,電池工作時,右側(cè)裝置為電解池,d電極發(fā)生還原反應,為陰極,與電極a連接,故A錯誤;由分析可知,左側(cè)裝置為氫氧燃料電池裝置,通入氫氣的電極a為負極,氫氣在負極失去電子生成氫離子,右側(cè)裝置為電解池,電極c為陽極,氰化鋰作用下白磷在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成Li[P(CN)2]和鋰離子,由得失電子數(shù)目守恒可知,標準狀況下,生成9 g Li[P(CN)2]時,電極a消耗氫氣的體積為9 g90 g·ml-1×12×22.4 L·ml-1=1.12 L,故B錯誤;由分析可知,左側(cè)裝置為氫氧燃料電池裝置,通入氫氣的電極a為負極,則負極發(fā)生反應:H2-2e-2H+,若隔膜e為陽離子交換膜,氫離子和K+均會通過陽離子交換膜進入正極區(qū),負極區(qū)產(chǎn)生的氫離子不會完全進入正極區(qū),溶液中氫離子濃度增加,pH減小,故C錯誤;由上述分析可知,氫氰酸在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成氰酸根離子和氫氣,而由圖可知HCN中的H來自LiOH,故D正確。

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