2020届二轮复习 电化学 作业（全国通用） (1) 练习

电化学

1．一种全天候太阳能电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．光照时，b极周围pH增大

B．光照时，H＋由a极室透过质子膜进入b极室

C．夜间无光照时，a极的电极反应式为V2＋－e－===V3＋

D．该电池与硅太阳能电池供电原理相同

解析：A项，根据太阳能电池的工作原理图可知，光照时，b极周围发生电极反应：VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，产生H＋，pH减小，错误；B项，光照时，b极产生H＋，根据电子流向可知，H＋由b极室透过质子膜进入a极室，错误；C项，夜间无光照时，反应相当于蓄电池的放电反应，此时b极为电池的正极，a极为电池的负极，正确；D项，硅太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应，本题中电池是原电池的一种，发生的是化学变化，两者供电原理不同，错误。

答案：C

2．(2019·唐山一模)研究人员研发了一种“水电池”，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。在海水中，电池的总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋ 2NaCl===Na2Mn5O10＋ 2AgCl，下列“水电池”在海水中放电时的有关说法正确的是(　　)

A．正极反应式：Ag＋Cl－＋e－===AgCl

B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移4 mol电子

C．Na＋不断向“水电池”的负极移动

D．AgCl是氧化产物

解析：根据电池总反应可知，该电池的正极反应：5MnO2＋2e－===Mn5O，负极反应：Ag＋Cl－－e－===AgCl，A错误；由正极反应式可知，1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子， B项错误；钠离子向正极移动，与Mn5O结合， C错误；负极反应：Ag＋Cl－－e－===AgCl，Ag失电子，被氧化，则AgCl是氧化产物， D正确。

答案：D

3．埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法正确的是

(　　)

A．该方法将电能转化成化学能

B．在此装置中钢管道作正极

C．该方法称为“外加电流的阴极保护法”

D．镁块上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

解析：构成的是原电池，该方法是将化学能转化成了电能，A错误；根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，钢管道作正极，B正确；根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，C错误；镁块作负极，电极反应：Mg－2e－＋4OH－===Mg(OH)2↓，D错误。

答案：B

4．近几年科学家发明了一种新型可控电池——锂水电池，工作原理如图所示。

下列有关说法不正确的是(　　)

A．电极a的材料是Li

B．电极b 上发生还原反应，气体N是氢气

C．消耗锂的质量为14 g时，产生22.4 L气体N

D．该装置是一次电池

解析：A.新型可控电池——锂水电池由图知电极a的材料是Li，故A正确；B.电极b上发生还原反应，是水中的氢离子得电子生成H2气体，故B正确；C.消耗锂的质量为14 g时，产生22.4 L气体N，没说状态无法确定气体的体积，故C错；D.该装置是一次电池，故D正确。

答案：C

5．近年来，我国在航空航天事业上取得了令人瞩目的成就，科学家在能量的转化、航天器的零排放方面做出了很大的努力，其中为了达到零排放的要求，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，设计了一种装置(如图)实现了能量的转化，总反应方程式为2CO2===2CO＋O2。关于该装置下列说法正确的是(　　)

A．装置中离子交换膜为阳离子交换膜

B．CO2参与X电极的反应方程式：CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－

C．N型半导体为正极，P型半导体为负极

D．外电路每转移2 mol电子，Y极生成气体22.4 L(标准状况)

解析：A.由装置图可知，图中离子交换膜允许氢氧根离子通过，为阴离子交换膜，故A错误；B.由带电粒子的移动方向可知，N型半导体为电池的负极，则X为阴极，CO2在X电极上得电子生成CO，X电极的反应式为：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－，故B正确；C.由上述分析可知，N型半导体为负极，P型半导体为正极，故C错误；D.Y极为阳极，电极反应式为：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，由电极反应式可知，当外电路转移2 mol电子时，Y极生成氧气0.5 mol，体积为11.2 L(标准状况)，故D错误。

答案：B

6．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示(a、b为电极)，下列说法正确的是(　　)

A．电解质溶液一定为强酸性

B．电子从a流出，经质子交换膜流向b

C．HS－在硫氧化菌作用下发生的反应为HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋

D．若该电池电路中有0.8 mol电子发生转移，则有0.9 mol H＋通过质子交换膜

解析：A项，电解质溶液不能为强酸性，因为微生物在强酸环境下会失活，错误；B项，由H＋的移动方向可知b为正极，是电子通过外电路流入的一极，错误；C项，a极为负极，发生氧化反应，反应物为HS－，氧化产物为SO，根据化合价变化可知转移电子数为8，用H＋配平电荷，用H2O配平氢元素，正确；D项，若有0.8 mol电子转移，则通过质子交换膜的H＋也应该为0.8 mol，错误。

答案：C

7．铝石墨双离子电池是一种全新的低成本、高效能电池，反应原理为AlLi＋Cx(PF6)Al＋xC＋Li＋＋PF，电池结构如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．放电时，外电路中电子向铝锂电极移动

B．充电时，应将铝石墨电极与电源负极相连

C．放电时，正极反应式为Cx(PF6) ＋e－===xC ＋ PF

D．充电时，若电路中转移1 mol电子，则阴极质量增加9 g

解析：放电过程为原电池反应，外电路电子从负极流出，流向正极。根据反应总方程式可知，该装置放电过程中，锂元素化合价升高发生氧化反应，碳元素化合价降低发生还原反应，所以铝锂电极做负极，铝石墨电极做正极，则外电路电子向铝石墨电极移动， A项错误；充电过程为放电过程的逆过程，铝石墨电极作为阳极与电源的正极相连， B项错误；放电时正极发生还原反应，其电极反应式可表示为：Cx(PF6) ＋e－===xC＋PF， C项正确；充电时，阴极锂离子发生还原反应，电极反应为：Al＋Li＋＋e－===AlLi，所以转移1 mol e－，阴极电极从Al变为AlLi将增重1 mol×7g/mol ＝ 7 g, D项错误。

答案：C

8．(2018·南阳检测)一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变，该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是(　　)

A．放电时，Mg(液)层的质量减小

B．放电时，正极反应为：Mg2＋＋2e－===Mg

C．该电池充电时，Mg­Sb(液)层发生还原反应

D．该电池充电时，Cl－向下层移动

解析：放电时，Mg(液)层发生反应Mg－2e－===Mg2＋，Mg(液)层的质量减小，故A正确；放电时Mg­Sb(液)层是正极，正极反应为：Mg2＋＋2e－===Mg，故B正确；该电池充电时，Mg­Sb(液)层是阳极，发生氧化反应，故C错误；该电池充电时，上层是阴极、下层是阳极，Cl－向阳极移动，故D正确。

答案：C

9．H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是(　　)

A．M室发生的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

B．N室中：a%＜b%

C．b膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸

D．理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L气体

解析：A项，M室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，正确；B项，N室为阴极室，溶液中水电离的H＋得电子发生还原反应，生成H2，促进水的电离，溶液中OH－浓度增大，即a%＜b%，正确；C项，阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B(OH)穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，则b膜为阴膜，正确；D项，每生成1 mol产品，转移电子数目为1 mol，阴极室生成0.5 mol氢气，即标准状况下11.2 L气体，错误。

答案：D

10．(2018·常德模拟)甲图为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能，乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。

关于甲、乙的说法正确的是(　　)

A．装置乙中的b极应与装置甲的X极连接

B．装置乙中a极的电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑

C．当N极消耗5.6 L(标准状况下)气体时，则有2NA个H＋通过离子交换膜

D．若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中M极发生的电极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋

解析：由已知结合图示，甲为原电池，X为负极、Y为正极，乙为用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器，则a为阴极生成氢气和NaOH，b为阳极生成Cl2，有利于Cl2与NaOH反应生成NaClO。A项，b为电解池阳极，应与电池正极(Y极)连接，故A错误；B项，a为阴极，电极反应式为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，b为阳极，电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑，故B错误；C项，如图，N电极为氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，则当N电极消耗5.6 L(标准状况下)气体(即0.25 mol)时，消耗1 mol氢离子，则有NA个H＋通过离子交换膜，故C错误；D项，若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中M极发生C6H12O6失电子的氧化反应，生成二氧化碳，根据电荷守恒和原子守恒，其电极应为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，故D正确。

答案：D

11．(2019·湖南怀化一模)目前处理烟气中的SO2有三种方法：液吸法、还原法、电化学法。其中电化学法有：

(1)原电池法：写出SO2、O2和稀H2SO4所构成的原电池的负极反应式_____________________________________________________________。

(2)电解法：先用Na2SO4溶液吸收烟气中的SO2，再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫，同时在阳极得到副产物氧气，装置如下图所示。

①b为电源的__________(填“正极”或“负极”)。

②用Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的SO2，目的是

_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

③若电解一段时间后通过质子交换膜的离子数为1.204×1024，则通过处理烟气理论上能得到硫__________ g。

解析：(1) SO2、O2和稀H2SO4所构成的原电池，SO2在负极失电子生成SO，负极反应式是SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋；(2)①用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫，硫元素化合价降低发生还原反应，该反应在电解池的阴极发生，同时溶液中氢氧根离子在阳极失电子生成氧气，由于铜是活泼电极，所以铜电极做阴极，铂棒做阳极，电源正极连接阳极，电源负极连接阴极，故b是电源正极；②Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的SO2，电解过程中可以增强溶液导电能力，加快电解速率；③阴极是二氧化硫在酸性溶液中得到电子生成单质硫，电极反应为：SO2＋4H＋＋4e－===S＋2H2O；通过质子交换膜的离子数为1.204×1024，其物质的量为＝2 mol，依据电极反应中定量关系计算，每通过4 mol氢离子，生成硫单质1 mol，则通过2 mol氢离子可生成硫单质0.5 mol，质量为0.5 mol×32 g/mol＝16 g。

答案：(1)SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋

(2)①正极　②增强溶液导电能力，加快电解速率　③16

12．人类活动产生的CO2长期积累会威胁生态环境，其减排问题受到全世界的关注。

(1)将煤燃烧产生的二氧化碳回收利用，可达到降低碳排放的目的。图1是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出图示转化过程的化学反应方程式：________________。连接催化剂a、b的导线上电子流动方向是______(填“a→b”或“b→a”)。

图1

图2

(2)高温电解技术可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。反应的化学方程式为CO2＋H2OCO＋H2＋O2，其工作原理如图2所示，电极b上放出的气体X为____________，与电极b相连的Y极为外接电源的____________(填“正”或“负”)极。

(3)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2得KHCO3溶液，再利用电解法使K2CO3溶液再生，其装置如图3所示，在阳极区附近发生的反应包括__________和H＋＋HCO===CO2↑＋H2O。

图3

解析：(1)根据图1可知反应物是CO2和H2O，生成物是HCOOH和O2，然后配平得：2CO2＋2H2O2HCOOH＋O2，反应过程中H2O失去电子生成O2和H＋，CO2得到电子后与H＋结合转化为HCOOH，所以电子流动方向是a→b。

(2)根据图2可知电极a上，CO2和H2O得到电子生成CO和H2，电极a是阴极，所以电极b应该是阳极，连接外接电源的正极，电极反应是2O2－－4e－===O2↑。

(3)右侧为阳极区，生成物是O2和CO2，电极反应是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑和H＋＋HCO===CO2↑＋H2O。

答案：(1)2CO2＋2H2O2HCOOH＋O2　a→b (2)O2　正　(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑