學生用書P231
(選擇題每小題3分)
題組一 新型化學電源
1.“軟電池”采用薄層紙片作為載體和傳導體,在一邊附著鋅,在另一邊附著二氧化錳。電池總反應式為Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnOOH。下列說法不正確的是( )
A.該電池中Zn為負極,MnO2為正極
B.該電池的正極反應式為MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-
C.電池工作時水分子和OH-都能通過薄層紙片
D.導電時外電路電子由Zn流向MnO2,內(nèi)電路電子由MnO2流向Zn
答案:D
解析:反應中Zn被氧化,應為原電池的負極,MnO2被還原,應為原電池的正極,A正確;MnO2被還原,應為原電池的正極,電極反應式為MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-,B正確;電池工作時OH-向負極移動,C正確;放電時外電路電子由Zn流向MnO2,內(nèi)電路由離子的定向移動形成閉合電路,D錯誤。
2.(2024·上海卷)關(guān)于下述電化學反應過程,描述正確的是( )
A.該裝置實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學能
B.電極b是負極
C.電子從電極a經(jīng)過負載到電極b再經(jīng)過水體回到電極a
D.每1 ml (CH2O)n參與反應時,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,故為原電池,原電池是一個由化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,A項錯誤;電極a上NO3-化合價降低,發(fā)生還原反應為正極,電極b上碳元素化合價升高發(fā)生氧化反應,為原電池的負極,B項正確;電子在外電路中由負極流向正極,電子不進入水體,C項錯誤;1 ml (CH2O)n被氧化后得到n ml CO2,可知轉(zhuǎn)移4n ml e-,D項錯誤。
3.(2024·湖南長郡中學一模)利用原電池原理,光催化CO2可制備甲烷,其原理如圖所示。
下列說法錯誤的是( )
A.H+由b區(qū)向a區(qū)移動
B.該原理總過程涉及了極性鍵的斷裂和形成
C.a區(qū)的電極反應式為8H++CO2+8e-CH4+2H2O
D.標準狀況下,每轉(zhuǎn)移4 ml電子,生成11.2 L氣體
答案:D
解析:根據(jù)圖中可知,在a區(qū)中CO2得到電子生成CH4,C元素化合價降低,發(fā)生還原反應,因此a為正極,在b區(qū)H2O失去電子生成O2,生成的H+移動到a區(qū),O元素化合價升高,發(fā)生氧化反應,因此b為負極,據(jù)此作答。根據(jù)分析可知,圖中b區(qū)H2O失電子生成O2,生成的H+移動到a區(qū),故A正確;該過程中H2O失電子生成O2,為極性鍵的斷裂,生成CH4,為極性鍵的形成,故B正確;a為正極,CO2得到電子生成CH4,b區(qū)生成的H+移動到a區(qū),反應為8H++CO2+8e-CH4+2H2O,故C正確;標準狀況下,每轉(zhuǎn)移4 ml電子,a區(qū)反應為8H++CO2+8e-CH4+2H2O,計算可得生成0.5 ml CH4即11.2 L CH4,b區(qū)反應為2H2O-4e-O2↑+4H+,計算可得生成1 ml O2即22.4 L O2,共生成33.6 L氣體,故D錯誤。
4.(2024·湖南師大附中三模)鋅-空氣電池具有能量密度高、成本低、易組裝等優(yōu)勢。某鋅-空氣堿性電池示意圖如下,下列說法錯誤的是( )
A.放電時,甲極的電勢比乙極高
B.放電時,負極反應:Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-
C.充電時當有1 ml OH-通過中間隔膜時,理論上甲極釋放出5.6 L O2
D.該電池是一種對環(huán)境友好的二次電池
答案:C
解析:鋅失去電子,乙電極是負極,甲電極是正極,氧氣得到電子,結(jié)合原電池工作原理分析解答。從題圖示外電路電子轉(zhuǎn)移方向可以判斷,甲為正極、乙為負極,故放電時甲的電勢比乙高,A正確;從圖示中可以看出負極的反應是Zn和從正極室過來的OH-反應生成[Zn(OH)4]2-:Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-,B正確;沒有指明溫度和壓強,不能計算生成氣體的體積,C錯誤;從圖示中離子移動方向可知,該電池是二次電池,可以充電放電,使用過程中不產(chǎn)生污染和廢棄物,同時可以通過更換鋅和空氣電極來實現(xiàn)重復利用,D正確。
題組二 金屬腐蝕與防護
5.(2023·湖南長郡九校聯(lián)考二模)某同學利用如圖所示裝置探究金屬的腐蝕與防護,下列說法不正確的是( )
A.③區(qū)電極電勢Cu高于Fe
B.①區(qū)Fe電極和③區(qū)Fe電極的電極反應均為Fe-2e-Fe2+
C.②區(qū)Zn電極和④區(qū)Cu電極的電極反應均為2H2O+2e-H2↑+2OH-
D.②區(qū)Fe電極和④區(qū)Fe電極附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液,均會出現(xiàn)藍色沉淀
答案:B
解析:由圖可知,①區(qū)和③區(qū)為原電池,②區(qū)和④區(qū)構(gòu)成電解池,①區(qū)中鋅為負極、鐵為正極,③區(qū)中鐵為負極、銅為正極,②區(qū)中與直流電源正極相連的鐵為電解池的陽極、鋅為陰極,④區(qū)中與直流電源正極相連的鐵為電解池的陽極、銅為陰極。由分析可知,③區(qū)中鐵為負極、銅為正極,則③區(qū)電極電勢正極銅高于負極鐵,故A正確;由分析可知,①區(qū)中鐵為正極,氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子,電極反應式為O2+4e-+2H2O4OH-,故B錯誤;由分析可知,②區(qū)鋅電極和④區(qū)銅電極均為電解池的陰極,電極反應式均為2H2O+2e-H2↑+2OH-,故C正確;由分析可知,②區(qū)鐵電極和④區(qū)鐵電極均為電解池的陽極,電極反應式均為Fe-2e-Fe2+,放電生成的亞鐵離子均能與鐵氰化鉀溶液反應生成藍色沉淀,故D正確。
6.鋼鐵工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),研究鋼鐵的防腐有著重要的意義。某課題組進行如下實驗:
下列說法正確的是( )
A.實驗Ⅱ中正極的電極反應式為4H++O2+4e-2H2O
B.實驗Ⅱ中5 min時出現(xiàn)紅色區(qū)域,說明鐵釘腐蝕速率比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Cu片周邊會出現(xiàn)紅色,鐵釘周邊會出現(xiàn)藍色
答案:D
解析:實驗Ⅰ中鐵釘周邊出現(xiàn)少量紅色和藍色區(qū)域,有少量紅棕色鐵銹生成說明鐵作原電池的負極,鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕被損耗,實驗Ⅱ中鐵釘周邊紅色加深,區(qū)域變大,未見藍色出現(xiàn),鋅片周邊未見明顯變化說明鋅作原電池的負極被損耗,鐵作正極被保護,使鐵的腐蝕速率比實驗Ⅰ慢。由分析可知,實驗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)生還原反應生成氫氧根離子,電極反應式為2H2O+O2+4e-4OH-,A錯誤;由分析可知,實驗Ⅱ中鋅作原電池的負極被損耗,鐵作正極被保護,使鐵的腐蝕速率比實驗Ⅰ慢,B錯誤;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錯誤;若將Ⅱ中鋅片換成銅片,金屬性強于銅的鐵為原電池的負極,失去電子發(fā)生氧化反應生成的亞鐵離子能與鐵氰化鉀溶液反應生成藍色沉淀,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 電解原理及應用
7.(2023·北京卷)回收利用工業(yè)廢氣中的CO2和SO2,實驗原理示意圖如下。
下列說法不正確的是( )
A.廢氣中SO2排放到大氣中會形成酸雨
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,不能吸收CO2,C錯誤;由電解池陰極和陽極反應式可知,裝置b中總反應為SO32-+CO2+H2OHCOOH+SO42-,D正確。
8.(2024·湖南考前演練二)KIO3是碘鹽的添加劑,常采用電解KI制備KIO3,裝置如圖所示。下列敘述錯誤的是( )
A.銅極為陰極,產(chǎn)生還原性氣體
B.原料室中OH-向石墨極遷移,K+向銅極遷移
C.石墨極反應式為I-+6OH--6e-IO3-+3H2O
D.若電路上轉(zhuǎn)移0.6 ml電子,理論上原料室溶液減少10.2 g
答案:D
解析:電解KI制備KIO3,則I的化合價從-1價升高到+5價,發(fā)生氧化反應,則石墨電極為陽極,銅電極為陰極,發(fā)生還原反應。根據(jù)以上分析得知,銅極為陰極,發(fā)生還原反應,電極反應式為6H2O+6e-3H2↑+6OH-,故A項正確;原料室中OH-向陽極(石墨電極)遷移,K+向陰極(銅極)遷移,故B項正確;石墨極發(fā)生氧化反應,電極反應式為I-+6OH--6e-IO3-+3H2O,故C項正確;若電路上轉(zhuǎn)移0.6 ml電子時,理論上原料室溶液減少的質(zhì)量為0.6 ml×39 g·ml-1+0.6 ml×17 g·ml-1=33.6 g,故D項錯誤。
9.(2024·四川成都一模)我國科學家報道了機理如圖所示的電化學過程。下列說法正確的是( )
A.Ni-YSZ電極為負極,發(fā)生氧化反應
B.Ni電極上的電極反應式為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能
答案:C
解析:由圖可知,Ni-YSZ電極上CH4→CO2,C元素化合價升高,電極反應式為CH4+2O2--4e-CO2+2H2,為該電解池的陽極,發(fā)生氧化反應,A錯誤;Ni電極C元素化合價降低得電子,故Ni電極為陰極,電極反應式為CO32-+4e-C+3O2-,B錯誤;Ni電極上每轉(zhuǎn)移4 ml電子會生成3 ml O2-,其中2 ml O2-用于參加陽極反應生成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)化為化學能的過程,不是甲烷氧化提供能量的過程,D錯誤。
題組四 交換膜在電化學中的應用
10.(2024·湖南邵陽三模)退役鋰離子電池正極材料中有價金屬的回收利用,是解決新能源汽車產(chǎn)業(yè)環(huán)境污染和資源短缺的有效方法,也是該產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵?；厥者^程中產(chǎn)生的沉鋰后的母液中的溶質(zhì)主要是Na2SO4,可根據(jù)電化學原理采用雙極膜(BP)與離子交換膜(A、C)組合技術(shù)處理沉鋰后的母液,實現(xiàn)廢水的凈化和資源回收(如圖所示)。下列說法錯誤的是( )
A.雙極膜(BP)可有效阻隔Na+和SO42-的通過,膜C為陽離子交換膜
B.陽極的電極反應為2H2O-4e-O2↑+4H+,陰極的電極反應為2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.陽極與直流電源的正極相連,陽極上的電勢比陰極上的高
D.當陽極上放出22.4 L(標準狀況)氣體時,該裝置有2 ml H2SO4和4 ml NaOH生成
答案:D
解析:右側(cè)為電解池的陰極,電極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,左側(cè)為陽極,電極反應式為2H2O-4e-O2↑+4H+,硫酸鈉溶液中Na+經(jīng)過C離子交換膜右移,與BP雙極膜中轉(zhuǎn)移過來的OH-結(jié)合生成NaOH,所以C膜為陽離子交換膜,鹽室中SO42-經(jīng)過A離子交換膜移動,與BP雙極膜中轉(zhuǎn)移過來的H+結(jié)合生成硫酸,所以A膜為陰離子交換膜,據(jù)此分析解答。根據(jù)圖中Na+、SO42-移動方向可知,膜A為陰離子交換膜,膜C為陽離子交換膜,故A正確;陽極的電極反應為2H2O-4e-O2↑+4H+,陰極的電極反應為2H2O+2e-H2↑+2OH-,故B正確;陽極與直流電源的正極相連,陽極上的電勢比陰極上的高,故C正確;當陽極上放出22.4 L(標準狀況)氣體時,外電路中轉(zhuǎn)移4 ml電子,該裝置中有2個陰離子交換膜和2個陽離子交換膜,每個陰離子交換膜有2 ml SO42-通過,每個陽離子交換膜有4 ml Na+通過,即該裝置有4 ml H2SO4和8 ml NaOH生成,故D錯誤。實驗
裝置
5 min時現(xiàn)象
25 min時現(xiàn)象
Ⅰ
鐵釘表面及周邊未見明顯變化
鐵釘周邊出現(xiàn)少量紅色和藍色區(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,未見藍色出現(xiàn),鋅片周邊未見明顯變化
鐵釘周邊紅色加深,區(qū)域變大,未見藍色出現(xiàn),鋅片周邊未見明顯變化

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