高三化学每天练习20分钟——有关速率平衡的常规图像（有答案和详细解析）

高三化学每天练习20分钟——有关速率平衡的常规图像（有答案和详细解析）

1．一种Cu—Li可充电电池的工作原理如图所示，其中非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开。下列说法正确的是(　　)

A．陶瓷片允许水分子通过

B．电池放电时，N极发生氧化反应

C．电池充电时，阴极反应为Li＋＋e－===Li

D．电池充电时，接线柱B应与外接直流电源的负极相连

答案　C

解析　铜—锂可充电电池，工作原理：放电时，金属锂是负极，发生失电子的氧化反应，在充电时，电源的正极连接原电池的正极，发生失电子的氧化反应，非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开，则陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过。放电时，金属锂是负极，发生失电子的氧化反应，M是负极，N为电池的正极，发生还原反应，故B错误；充电时，阴极反应和放电时的负极反应互为逆过程，电极反应为：Li＋＋e－===Li，故C正确；充电时，接线柱A应与M极相连，M是负极，所以A与外接电源的负极相连，故D错误。

2. 某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是(　　)

A．a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极

B．离子交换膜为阴离子交换膜

C．“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌

D．阴极反应式为H2O＋2e－===H2↑＋O2－

答案　C

解析　由“碱性水”可推知b为直流电源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH－，K＋穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2＋H2OHCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液中不可能存在O2－，D项错误。

3．我国研究锂硫电池获得突破，电池的总反应是16Li＋S88Li2S，充放电曲线如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．充电时，电能转化为化学能

B．放电时，锂离子向正极移动

C．放电时，1 mol Li2S6转化为Li2S4得到2 mol e－

D．充电时，阳极总电极反应式是8S2－－16e－===S8

答案　C

解析　充电时，是电解池，电能转化为化学能，故A正确；放电时，是原电池，在原电池中，阳离子向正极移动，因此锂离子向正极移动，故B正确；根据图示，放电时，1 mol Li2S6转化为Li2S4的反应为2Li2S6＋2Li===3Li2S4，反应中2 mol Li2S6得到2 mol e－，即1 mol Li2S6得到1 mol e－，故C错误；根据16Li＋S88Li2S，充电时，阳极总电极反应式是8S2－        －16e－===S8，故D正确。

4．某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当K闭合时，SO从右向左通过交换膜移向A极。下列分析正确的是(　　)

A．溶液中c(A2＋)减小

B．B极的电极反应：B－2e－===B2＋

C．Y电极上有H2产生，发生还原反应

D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀

答案　D

解析　根据SO从右向左通过交换膜移向A极，则A极为负极，故A极的电极反应为A     －2e－===A2＋，溶液中c(A2＋)增大，A错误；B极为正极，发生还原反应，B错误；Y电极为阳极，为Cl－放电，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，有Cl2产生，C错误；右边U形管中最初为AlCl3溶液，X电极为H＋放电，c(H＋)减小，c(OH－)增大，且Al3＋移向X极，因此会产生Al(OH)3白色胶状沉淀，D正确。

5(2019·南昌市第十中学月考)工业上采用如图装置模拟在A池中实现铁上镀铜，在C装置中实现工业KCl制取KOH溶液。

下列有关说法错误的是(　　)

A．a为精铜，b为铁制品可实现镀铜要求

B．c为负极，电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O

C．从e出来的气体为氧气，从f出来的气体为氢气

D．钾离子从电解槽左室向右室迁移，h口出来的为高浓度的KOH溶液

答案　C

解析　a为精铜，作电解池的阳极，失电子，b为铁制品，作阴极，铜离子得电子可实现镀铜要求，A正确；c为负极，甲醇失电子与溶液中的氢氧根离子反应生成碳酸根离子，电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O，B正确；电解KCl，e处为阳极，氯离子失电子出来的气体为氯气，从f出来的气体为氢气，C错误；电解槽左侧为阳极室，钾离子从电解槽左室向右室迁移，h口出来的为高浓度的KOH溶液，D正确。

6. 科学家研发出一种新型水溶液锂电池，采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂(LiMn2O4)作正极，以0.5 mol·L－1Li2SO4 水溶液作电解质溶液。电池充、放电时，LiMn2O4与Li2Mn2O4可以相互转化。下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A．该电池放电时，溶液中的SO向电极b移动

B．该电池负极的电极反应式为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑

C．电池充电时，外加直流电源的正极与电极a相连

D．电池充电时，阳极的电极反应式为：Li2Mn2O4－e－===LiMn2O4 ＋Li＋

答案　D

解析　根据图示可知，电极a为金属Li作负极，电极b为正极，所以电池放电时，溶液中的SO向电极a移动，故A错误；该电池负极的电极反应式为Li－e－===Li＋，故B错误；在给电池充电时，遵循正接正、负接负的原则，所以外加直流电源的正极与该电池的电极b相连，故C错误；根据放电、充电时电子转移的规律可知，充电时的阳极反应式为放电时正极反应的逆反应，即Li2Mn2O4－e－===LiMn2O4 ＋Li＋，故D正确。

7. 我国科技工作者首次提出一种新型的Li＋电池，该电池正极为含有I－、Li＋的水溶液，负极为固态有机聚合物，电解质溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开，其工作原理如图所示。下列有关判断正确的是(　　)

A．甲是原电池工作原理图，乙是电池充电原理图

B．放电时，液态电解质溶液的颜色加深

C．充电时，Li＋穿过隔膜从右侧移向左侧

D．放电时，负极反应式为

答案　D

解析　“负极为固态有机聚合物”，即固态有机聚合物在负极失电子，电极反应式为

，故乙是原电池工作原理图，A错误、D正确；放电时，正极电极反应式为I＋2e－===3I－，I被还原为I－，液态电解质溶液颜色变浅，B错误；充电过程为电解过程，阳离子从阳极移向阴极，即甲中Li＋从左侧移向右侧，C错误。

8. 用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是(　　)

A．阴极与阳极产生的气体体积比为1∶2

B．b极的电极反应式为2H2O－2e－===O2↑＋4H＋

C．产品室中发生的反应是B(OH)3＋OH－===B(OH)

D．每增加1 mol H3BO3产品，NaOH溶液增重22 g

答案　D

解析　由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H＋，a电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH－，原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中B(OH)通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)、H＋发生反应生成H3BO3；a、b电极反应式分别为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，理论上每生成1 mol产品，b极生成1 mol H＋、a极生成0.5 mol H2，减少质量1 g，NaOH溶液增重的Na＋ 1 mol即23 g，故NaOH溶液增重22 g。

9.如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为阳离子交换膜，丙中滴有少量的酚酞溶液。

请按要求回答相关问题：

(1)甲烷燃料电池负极电极反应式是________________________________________________。

(2)石墨电极(C)的电极反应式为____________________________________________________。

(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为________L。

(4)铜丝a处在开始一段时间的现象为_______________________________________________；

原因是_________________________________________________________________________。

答案　(1)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O

(2)2Cl－－2e－===Cl2↑

(3)4.48

(4)溶液变红　由于2H＋＋2e－===H2↑，水的电离平衡正向移动，使溶液显碱性，酚酞遇碱变红

解析　(1)碱性条件下，甲烷燃料电池总反应为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正极反应式为2O2＋8e－＋4H2O===8OH－，所以负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。

(2)石墨电极(C)为电解池阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。

(3)乙装置中铁电极为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，转移电子0.4 mol，则乙装置中铁电极上生成0.2 mol H2，体积为4.48 L。

(4)铜丝a为电解池阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，开始一段时间后，水的电离平衡正向移动，使溶液显碱性，酚酞遇碱变红。

10.(1)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为___________________________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。

(2)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。

由硫化氢获得硫单质有多种方法。

将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－===S　(n－1)S＋S2－===S

①写出电解时阴极的电极反应式：__________________________________________________。

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成__________________。

(3)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是____________，说明理由：_____________________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案　(1)负　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2

(2)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑

(3)NH3　根据总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3

解析　(2)①电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H＋放电生成H2。②由题给反应可知，阳极区生成了S，S可以理解为(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。

(3)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO＋15e－＋18H＋===3NH＋3H2O，阳极反应式为5NO－15e－＋10H2O===5NO＋20H＋，总反应式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。

11．如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题：

(1)a为电源的________(填“正”或“负”)极，C池是______________池。A池阳极的电极反应为____________，C池阴极的电极反应为____________。

(2)如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。

(3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电后，溶液的pH为______________。

答案　(1)负　电解　2Cl－－2e－===Cl2↑　Ag＋＋e－===Ag

(2)0.025 mol·L－1

(3)13

解析　根据已知条件通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，说明电极5作阴极，银离子放电，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，转移电子的物质的量为0.02 mol，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。同时可得a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。由此可得(1)中答案。

(2)B池中电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若转移0.02 mol电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005 mol，体积为112 mL (标准状况)<224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x mol，H2O y mol，则有2x＋2y＝0.02，x＋y＝0.01，解得x＝y＝0.005，则c(CuSO4)＝ 0.025 mol·L－1。

(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据关系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02 mol，则c(NaOH)＝＝0.1 mol·L－1，即溶液的pH＝13。