2020届一轮复习人教版电化学基础作业(3)

2020届一轮复习人教版电化学基础作业(3)

电化学原理 ‎1．我国最近在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A．该制氢工艺中光能最终转化为化学能 B．该装置工作时，H＋由b极区流向a极区 C．a极上发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋‎ D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液 答案：A　解析：该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，A项正确；该装置工作时，H＋由a极区流向b极区，B项错误；a极上发生氧化反应，失电子，所以a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，C项错误；由题图可知a极区Fe2＋和Fe3＋可相互转化，故不需补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，D项错误。‎ ‎2.最近科学家利用下图装置成功地实现了CO2和H2O合成CH4，下列叙述错误的是(　　)‎ A．电池工作时，实现了将太阳能转化为电能 B．铜电极为正极，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O C．电池内H＋透过质子交换膜从右向左移动 D．为提高该系统的工作效率，可向装置中加入少量稀硫酸 答案：C　解析：由电池装置图可知电池工作时，实现了将太阳能转化为电能，A项正确；电子流入的一极是正极，所以Cu是正极，Cu上二氧化碳得电子生成甲烷，即CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，B项正确；电池内H＋透过质子交换膜向正极移动，Cu是正极，则电池内H＋透过质子交换膜从左向右移动，C项错误；向装置中加入少量强电解质溶液稀硫酸可以增强导电能力，提高该系统的工作效率，D项正确。‎ ‎3．某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料)，通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控(如图所示)。以下说法中正确的是(　　)‎ A．放电时，正极的电极反应式为Fe2O3＋6Li＋＋6e－===2Fe＋3Li2O B．该电池可以用水溶液作电解质溶液 C．放电时，Fe作电池的负极，Fe2O3作电池的正极 D．充电时，电池被磁铁吸引 答案：A　解析：由电池的示意图可知，电池放电的反应物为氧化铁和单质锂，生成物为单质铁和氧化锂，所以放电的总反应为Fe2O3＋6Li===2Fe＋3Li2O。电池的负极为单质锂，所以负极反应为6Li－6e－===6Li＋，总反应减去负极反应得到正极反应：Fe2O3＋6Li＋＋6e－===2Fe＋3Li2O，A项正确。因为单质锂可以与水反应(类似金属钠)，所以电解质溶液不能是水溶液，B项错误。放电时， Li作电池的负极，Fe2O3作电池的正极，C项错误。由题图可知，充电时，电池会远离磁铁，实际上是因为充电时电池中的单质铁转化为氧化铁，不能被磁铁吸引，D项错误。‎ ‎4．现有的氨合成气、液体燃料合成气制备工艺复杂且能耗高，中科院大连化学物理研究所提出在混合导体透氧膜反应器中一步同时制备氨合成气和液体燃料合成气的概念，并取得研究进展。其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)‎ A．膜Ⅰ侧相当于原电池的正极 B．O2和H2O均发生还原反应 C．膜Ⅱ侧发生的反应为CH4＋O2－－2e－===2H2＋CO D．膜Ⅱ侧消耗CH4与膜Ⅰ侧生成H2的物质的量之比为1∶2‎ 答案：D　解析：由图可知，空气中O2在膜Ⅰ侧被还原生成O2－，则膜Ⅰ侧相当于原电池的正极，A正确；O2在膜Ⅰ侧生成O2－‎ ‎，H2O在膜Ⅰ侧生成H2，则O2和H2O均发生还原反应，B正确；由图可知，膜Ⅱ侧天然气(甲烷)与O2－反应生成CO和H2，则电极反应式为CH4＋O2－－2e－===2H2＋CO，C正确；膜Ⅰ侧发生的反应为H2O＋2e－===H2＋O2－、O2＋4e－===2O2－，膜Ⅱ侧发生的反应为CH4＋O2－－2e－===2H2＋CO，根据得失电子守恒可得，电池总反应为3CH4＋H2O＋O2===7H2＋3CO，故膜Ⅱ侧消耗CH4与膜Ⅰ侧生成H2的物质的量之比为3∶1，D错误。‎ ‎5.用图示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是(　　)‎ A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－ －2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 答案：D　解析：若Fe作阳极，则Fe失去电子生成Fe2＋，则CN－无法除去，故Fe只能作阴极，A正确；阳极上Cl－失电子被氧化生成ClO－，电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，B正确；阳离子在电解池的阴极上得电子发生还原反应，在碱性条件下，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ ‎，C正确；由于溶液呈碱性，除去CN－的反应不能有H＋参与，故应为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D错误。‎ ‎6．某研究小组设计如图所示装置处理pH为5～6的污水，下列说法中正确的是(　　)‎ A．阳极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋‎ B．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．若阴极转移2 mol电子，则负极消耗5.6 L CH4‎ D．污水中最终会产生Fe(OH)3，吸附污物而形成沉淀 答案：D　解析：由图可知，乙池形成甲烷燃料电池，空气通入电极N，甲烷通入电极M，则电极M是负极，电极N是正极；C电极与电极M相连，Fe电极与电极N相连，则C电极是阴极，Fe电极为阳极，阳极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A错误。甲烷燃料电池中电解质为熔融碳酸盐，O2在正极发生还原反应，则电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，B错误。负极上CH4发生氧化反应生成CO2，C元素由－4价升高到＋4价，据得失电子守恒可知，阴极转移2 mol电子，负极上消耗CH4的物质的量为0.25 mol，在标准状况下的体积为0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L，题目未指明5.6 L CH4是否处于标准状况下，无法计算其物质的量，C错误。甲池中阳极上生成的Fe2＋易被氧化生成Fe3＋，阴极上产生H2‎ ‎，污水的酸性减弱，pH增大，Fe3＋转化生成的Fe(OH)3吸附污物而形成沉淀，D正确。‎ ‎7．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．该电池放电时，质子从Pt 2电极经过内电路向Pt 1电极移动 B．Pt 1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋‎ C．Pt 2电极附近发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1‎ 答案：B　解析：由图可知，SO2在Pt 1电极上发生氧化反应生成H2SO4，O2在Pt 2电极上发生还原反应，则Pt 1电极是负极，Pt 2电极是正极；放电时，阳离子向正极移动，故质子(H＋)从Pt 1电极经过内电路向Pt 2电极移动，A错误。SO2在Pt 1电极上发生氧化反应生成H2SO4，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，B正确。O2在Pt 2电极上发生还原反应，由于H＋透过质子交换膜向Pt 2电极迁移，则正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误。据得失电子守恒可知，放电过程中消耗的SO2和O2‎ 的物质的量之比为2∶1，由于题目未指明是否处于相同状况下，因此无法确定这两种气体的体积比，D错误。‎ ‎8．使用电化学一氧化碳传感器定量检测空气中CO含量，其模型如图所示。这种传感器利用了原电池原理，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．电极a是正极，电极b是负极 B．电解质溶液中OH－向电极b迁移 C．电极a的电极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O D．电极b的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O 答案：C　解析：由图可知，含CO的空气通入电极a，且电子由电极a流出，则电极a为负极，电极b为正极，A错误；电解质溶液中阴离子向负极移动，则OH－向电极a迁移，B错误；CO在电极a上发生氧化反应，电解质溶液为KOH溶液，则电极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O，C正确；O2在电极b上发生还原反应，电解质溶液呈碱性，则电极b的反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。‎ ‎9．铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。‎ ‎(1)在如图装置中，观察到装置甲中铜电极上产生大量的无色气体；而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是______________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(2)工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为_________________。‎ ‎(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。‎ 将含Cr2O的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为__________________________。阴极上Cr2O、H＋、Fe3＋都可能放电。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为________________；若H＋放电，则阴极区生成Fe(OH)3和Cr(OH)3‎ 沉淀，已知：常温下，Cr3＋Cr(OH)3‎ CrO，则阴极区溶液pH的范围为__________。‎ 答案：(1)由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化 ‎(2)阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，使c(H＋)增大，从而导致反应2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O发生 ‎(3)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O　8pH>8)‎ 解析：(1)由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化。‎ ‎(3)阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O；若H＋放电，则阴极区生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，根据题意，若生成Cr(OH)3则10－6 mol·L－1

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