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电解池专项训练-2022年襄州一中高三化学一轮复习
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这是一份电解池专项训练-2022年襄州一中高三化学一轮复习,共21页。试卷主要包含了单选题,填空题等内容,欢迎下载使用。
一、单选题(15题)
1.氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体。利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是
A.该装置工作时,只发生两种形式能量的转化
B.电解过程中OH-由b极区向a极区迁移
C.电解时b极区溶液中n(KOH)减少
D.电解过程中1ml NH3参与反应,得到3×6.02×1023个电子
2.采用电渗析法可以从含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的废水中回收NH3·H2O和H3PO4,电解装置如图所示。下列说法正确的是
A.X电极应连电源的正极
B.M口处回收产生的浓氨水
C.隔膜ab为阳离子交换膜,隔膜cd为阴离子交换膜
D.电解一段时间后,产生的NH3·H2O和H3PO4物质的量相等
3.2012年RngLan等人利用电解原理,以Nafin薄膜为电解质,在常温常压条件下以空气和水为原料高效的完成了合成氨反应。根据反应原理图,分析错误的是
A.总反应为2N2+6H2O4NH3+3O2
B.A极与电源负极相连
C.H2O发生氧化反应,生成H+和O2
D.标况时生成2mlNH3恰好消耗空气22.4L
4.某化学小组为了探究原电池和电解池的基本原理,设计装置如图。下列相关分析错误的是
A.电池I工作时,石墨电极发生反应:Ag++e-=Ag
B.电池I中Cu块取出前后灯泡亮度没有变化
C.电解池II工作时,电子从b端流向a端
D.电解池II工作一段时间后,b与石墨C2电极之间会产生蓝色沉淀
5.雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项组成,它们与雾气结合在一起,让天空瞬间变得阴沉灰暗,若选择乙醇(H2SO4)燃料电池将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用,其回收利用装置如图所示。下列有关说法正确的是
A.b电极发生的反应式为:
B.通入NO的电极为阴极,发生氧化反应
C.该装置实际工作过程中不通入也能达到相同的效果
D.当消耗46g乙醇时(不计算电解过程中的能量损耗),则通入的的物质的量为
6.MFC—电芬顿技术不需要外加能即可发生,通过产生羟基自由基(•OH)处理有机污染物,可获得高效的废水净化效果。其耦合系统原理示意图如图,下列说法不正确的是
A.电子移动方向为a→Y,X→b
B.Y电极上得到双氧水的反应为O2+2e-+2H+=H2O2
C.乙池可在酸性较弱的环境中使用
D.理论上当乙池中产生1ml羟基自由基时,甲池中有2mlH+从M室移动到N室
7.下列有关说法正确的是
A.图1中气体甲为O2
B.图2电路中流过7.5ml电子时,共产生标准状况下N2的体积为16.8L
C.图1中若不考虑溶液体积变化,阳极室溶液的pH减小
D.图2中微生物的硝化过程是缺氧环境下进行的
8.现有X、Y、Z、W四种短周期主族元素,其中X、Y、Z属于不同短周期,原子序数依次递增,且X与Z同主族,X与Y能形成两种常见的液态化合物A、B,A分解时吸热、B分解时放热,W元素的最外层电子数等于Y与Z的最外层电子数之和。下列说法正确的是
A.Z单质在氧气中燃烧只生成碱性氧化物
B.电解Z与W形成化合物的溶液,可制得Z单质
C.X、Y、Z三种元素的离子半径大小比较:Y>Z>X
D.W在化合物中的最高化合价为+7价
9.某锂离子电池的总反应为:2Li+FeS=Fe+Li2S。某小组以该电池为电源电解处理含Ba(OH)2废水和含Ni2+、Cl-的酸性废水,并分别获得BaCl2溶液和单质镍。电解处理的工作原理如图所示[LiPF6•SO(CH3)2为锂离子电池的电解质]
下列说法正确的是
A.X与锂离子电池的Li电极相连
B.若去掉离子膜M将左右两室合并,则X电极的反应不变
C.离子膜M为阴离子交换膜,离子膜N为阳离子交换膜
D.电解过程中b室BaCl2浓度增大
10.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是
已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解
②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)
A.碳棒上发生的电极反应:4OH--4e-=O2↑+2H2O
B.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小
C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH
D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变
11.锰及其化合物在工业上应用十分广泛。利用如图装置,可从MnSO4溶液中电沉积金属锰,并联产MnO2,同时回收硫酸。下列叙述错误的是
A.a连接电源负极
B.膜n为阴离子交换膜
C.阳极上的反应式为:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+
D.阴极析出11gMn,理论上外电路中迁移了0.4ml电子
12.锌-空气燃料电池是一种低能耗电池,在生产生活中应用广泛,其装置示意图如图所示。下列说法错误的是
A.充电时,a与电源正极相连
B.放电时,M极每消耗16gO2,理论上N极质量增加16g
C.充电时,N极的电极反应式为ZnO+2H++2e-=Zn+H2O
D.放电过程中,KOH溶液浓度不变
13.铝土矿的主要成分是Al2O3,还含有SiO2和Fe2O3等杂质,以铝土矿为原料制备铝的一种工艺流程如图:
已知:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。下列说法正确的是
A.“过滤I”所得的滤渣除铝硅酸钠外还有Fe(OH)3
B.向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO3溶液,同时有沉淀和气体生成
C.“电解I”冶炼铝时可选用不锈钢材料做电极
D.通过“电解II”可实现NaOH和NaHCO3的循环利用
14.某研究团队发现,利用微生物电化学系统可处理含氮废水。右图是一种新型的浸没式双极室脱盐一反硝化电池,中间由质子交换膜隔开,阳极室中的NOx通过泵循环至阴极室。下列说法错误的是
A.电极电势:阴极室高于阳极室
B.负极的电极反应式:CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+
C.当处理l ml NO时,有5 ml H+经讨质子交换膜,移向阴极室
D.该装置需在适宜的温度下进行,温度不宜过高
15.工业电解Na2CO3 溶液的装置如图所示,A、B两极均为惰性电极。下列说法正确的是
A.其中A极发生还原反应
B.该装置可用于制备NaHCO3溶液,生成a溶液的电极室中反应为:2H2O-4e-+ 4CO=O2↑+4HCO
C.A极还可能有少量CO2产生,A、B两极产生的气体M和R体积比略大于2:1
D.当c1=9ml·L-1,c2=1ml·L-1时,则另一室理论上可制备0.4ml溶质a(假设右室溶液体积为0.1L)
二、填空题(4大题)
16.硒和铬元素都是人体必需的微量元素,请回答下列问题:
(1)硒与氧为同主族元素,硒的原子结构示意图为_______。
(2)由硒在周期表中的位置分析判断下列说法不正确的是_______(填标号)。
A.沸点:H2Se>H2S>H2OB.热稳性:PH3>H2S>H2Se
C.还原性:H2Se>HBr>HFD.原子半径:Ge>Se>Cl
(3)人体内产生的活性氧能加速人体衰老,被称为“生命杀手”,化学家尝试用及其他富硒物质清除人体内的活性氧,此时Na2SeO3表现出_______性。
(4)+6价铬的化合物毒性较大,用甲醇酸性燃料电池电解处理酸性含铬废水(主要含有)的原理示意图如下图所示。
①M极的电极反应式为_______,N极附近的pH_______(填“变大”或“变小”或“不变”)
②写出电解池中转化为Cr3+的离子方程式_______。
17.电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题:
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示:
①图中用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的___________(填“正极”或“负极”),对应的电极反应式为_____________________。
②a极区pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上,通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀,小火加热至熔融,即可得到绿色的K2MnO4,化学方程式为___________。用镍片作阳极(镍不参与反应),铁板为阴极,电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下:
则D的化学式为___________;阳极的电极反应式为___________;阳离子迁移方向是___________。
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3,其工作原理如图所示:
①阴极的电极反应式为___________。
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3,则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为___________。
18.回答下列问题
(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备,装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜,在直流电的作用下,阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-;AB为离子交换膜。
①B膜最佳应选择___________。
②阳极的电极反应式是___________。
③少量的I-因浓度差通过BPM膜,若撤去A膜,其缺点是___________。
(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH,使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效,装置如下图所示。已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2,然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。
①b极连接电源的___________极(填“正”或“负”)。
②a极的电极反应式为___________。
③除电极反应外,电解液中主要发生的反应方程式有___________。
19.海水的综合利用包括很多方面,下图是一种海水综合利用联合工业体系的简易示例图。
回答下列问题:
(1)实验室中由粗盐制取精盐的过程中,溶解、过滤、蒸发三个阶段都要用到的一种玻璃仪器是_____。
(2)电解饱和食盐水的离子方程式为________。
(3)在溴工业中富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2的水溶液将其还原吸收,发生反应的化学方程式为_________。
(4)镁工业为使苦卤中的Mg2+完全转化为Mg(OH)2(离子浓度小于10-5 ml·L-1时,沉淀就达完全),溶液的pH至少要控制在__________[常温下,Mg(OH)2的Ksp≈1×10-11];Mg(OH)2沉淀完全后,过滤,沉淀用盐酸酸化,从MgCl2溶液制得无水MgCl2,应如何操作_______。
(5)海水中也有丰富的锂资源,我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术,提取原理如下图所示:
①金属锂在电极___________(填“A”或“B”)上生成。
②阳极产生两种气体单质,电极反应式是___________。
参考答案
1.B
【详解】
A.装置中有:太阳能转为电能,电能转为化学能,有3种能量的转化,A错误;
B.a处,NH3转化为N2,N的化合价升高,失去电子,则电极a为阳极,OH-移向阳极,B正确;
C.阳极反应式为:2NH3-6e-+6OH-= N2↑+6H2O,阴极反应式为:2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-,b极区溶液中n(KOH)增大,C错误;
D.1ml NH3转化为N2时,失去3ml e-,D错误。
答案选B。
2.C
【分析】
由题干图示可知,左侧电极室通入的稀氨水,说明左侧电极室的产品为NH3·H2O,说明废水中的通过离子交换膜ab进入左侧电极室,故ab为阳离子交换膜,然后+OH-= NH3·H2O,说明X电极的电极反应式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,则X电极为阴极,与电源的负极相连,右侧电极室的产品为H3PO4,即废水中的、经过离子交换膜cd进入右侧电极室,与H+结合成H3PO4,即cd为阴离子交换膜,Y电极为阳极,电极反应式为:2H2O-4e-=O2↑+4H+,据此分析解题。
【详解】
A.由分析可知,X电极应连电源的负极做阴极,A错误;
B.由分析可知,M口处回收产生的浓H3PO4,B错误;
C.由分析可知,隔膜ab为阳离子交换膜,隔膜cd为阴离子交换膜,C正确;
D.根据电子守恒可知,阴极产生的OH-和阳极产生的H+的数目相等,但由于+OH-= NH3·H2O、+H+=H3PO4、+2H+=H3PO4,故电解一段时间后,产生的NH3·H2O和H3PO4物质的量不相等,D错误;
故答案为:C。
3.D
【分析】
由图可知,该装置为电解池,通入空气的A极为电解池的阴极,与电源负极相连,空气中氮气在酸性条件下得到电子发生还原反应生成氨气,电极反应式为N2+6e—+6H+=2NH3,通入水的B极为阳极,与电源正极相连,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O—4e—= O2↑+4H+,电解的总反应方程式为2N2+6H2O4NH3+3O2。
【详解】
A.由分析可知,电解的总反应方程式为2N2+6H2O4NH3+3O2,故A正确;
B.由分析可知,A极与电源负极相连,故B正确;
C.由分析可知,通入水的B极为阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,故C正确;
D.由电极反应式可知,标况时生成2ml氨气,需要消耗空气中22.4L氮气,则消耗空气体积一定大于22.4L,故D错误;
故选D。
4.B
【分析】
由题干装置图可知,电池I工作时,Zn为负极发生的电极反应为:Zn-2e-=Zn2+,石墨为正极,发生的电极反应为:Ag++e-=Ag,中央铜块的左侧为正极,电极反应为:Ag++e-=Ag,中央铜块的右侧为负极,发生的电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,电解池II工作时,石墨C1为阳极,电极反应为:2Cl--2e-=Cl2↑,C2为阴极,电极反应为:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,中央铜块a端为阴极,电极反应为:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,b端为阳极,电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,据此分析解题。
【详解】
A.由分析可知,电池I工作时,石墨电极发生反应:Ag++e-=Ag,A正确;
B.由分析可知,电池I中Cu块取出前是两个原电池串联供电,取出后只有一个电池供电,故灯泡亮度将发生明显的变化,B错误;
C.由分析可知,电解池II工作时,中央铜块a端为阴极,电极反应为:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,b端为阳极,电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,故电子从b端流向a端,C正确;
D.由分析可知,电解池II工作一段时间后,b端为阳极,电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,C2为阴极,电极反应为:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓,b与石墨C2电极之间会产生蓝色沉淀,D正确;
故答案为:B。
5.D
【分析】
c极二氧化硫被氧化,是阳极,a极是正极,d极NO得电子被还原,是阴极,b极是负极。
【详解】
A. b电极发生的反应式为: ,故A错误;
B.通入NO的电极为阴极,发生还原反应,故B错误;
C.电池的总反应为,产生硫酸铵需要通入,故C错误;
D.由C 得,又因为,由电子守恒可得,所以当消耗46g乙醇时,则通入的的物质的量为,故D正确;
故答案为:D
6.C
【分析】
根据电极上的反应可知,甲为燃料电池,通入燃料的a电极为负极,通入氧气的b电极为正极,则乙为电解池,X电极为阳极,Y为阴极。
【详解】
A.串联装置中,电子由原电池负极流向电解池阴极,即a→Y,由电解池的阳极流向原电池正极,即X→b,A正确;
B.据图可知溶液中O2在Y电极上得电子生成H2O2,根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2,B正确;
C.酸性较弱的环境中,Fe3+容易生成沉淀,无法正常工作,C错误;
D.乙池中生成羟基自由基的反应为Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH,所以产生1ml羟基自由基时,消耗1ml H2O2,根据电极反应可知转移2ml电子,根据电荷守恒可知,甲池中有2mlH+从M室(负极)移动到N室(正极),D正确;
综上所述答案为C。
7.C
【详解】
A.图1中左侧CN-发生氧化反应生成N2,左侧为阳极,右侧为阴极,阴极发生还原反应生成,故A错误;
B.图2电池总反应为,该反应每转移15ml电子生成4ml氮气,故电路中流过7.5ml电子时,产生2ml氮气,即标准状况下的体积为44.8L,故B错误;
C.图1中左侧CN-发生氧化反应生成N2,左侧为阳极,发生反应为,pH会下降,故C正确;
D.图2微生物的硝化是铵根离子被氧化为硝酸根离子的过程,发生氧化反应,有氧气参加反应,故D错误;
选C。
8.C
【分析】
X、Y、Z、W四种短周期主族元素,其中X、Y、Z属于不同短周期,原子序数依次递增,X与Y能形成两种常见的液态化合物A、B,A分解时吸热、B分解时放热,则X为H元素、Y为O元素、A为H2O、B为H2O2;X与Z同主族,则Z为Na元素;W元素的最外层电子数等于Y与Z的最外层电子数之和,则W可能是F元素或Cl元素。
【详解】
A.钠在空气中燃烧生成过氧化钠,过氧化钠属于过氧化物,不是碱性氧化物,故A错误;
B.电解熔融的氯化钠可以制得金属钠,电解氯化钠溶液制得氢氧化钠,故B错误;
C.氢、氧、钠三种元素形成的简单离子中,氢离子的原子半径最小,电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径的大小顺序为,故C正确;
D.若W为氯元素,在化合物中的最高价为+7价,若W为F元素,非金属性强的氟也是无正化合价,故D错误;
故选C。
9.D
【分析】
通过总反应可知,锂发生氧化反应,做负极,FeS发生还原反应,做正极;以该电源电解处理含Ba(OH)2废水和含Ni2+、Cl-的酸性废水,并分别获得BaCl2溶液和单质镍,Ni2++2e-=Ni,发生还原反应,故Y极为阴极,与锂电极相连,X为阳极,与FeS电极相连;据以上分析解答。
【详解】
A.结合以上分析可知,X与锂离子电池的FeS电极相连,故A错误;
B.阴离子放电顺序:Cl->OH-;根据分析可知,阳极的极反应:4OH--4e-=O2↑+2H2O;若去掉离子膜M将左右两室合并,氯化钡溶液中含有氯离子,移向阳极,发生氧化反应,电极反应为:2Cl--2e-=Cl2↑;故X电极的反应发生改变,故B错误;
C.镍棒与电源负极相连,是电解池的阴极,电极反应:Ni2++2e-=Ni,为平衡电荷,氯离子移向b室,N为阴离子交换膜;同理,碳棒为阳极,电极反应:4OH--4e-=O2↑+2H2O;为平衡电荷,钡离子移向b室,M为阳离子交换膜;故C错误;
D.镍棒与电源负极相连,是电解池的阴极,电极反应:Ni2++2e-=Ni,为平衡阳极区、阴极区电荷,钡离子、氯离子分别通过阳离子交换膜和阴离子交换膜移向1%的氯化钡溶液中,使氯化钡溶液的物质的量浓度增大,故D正确;
故选D。
10.B
【详解】
A.根据图示,碳棒是阳极发生氧化反应,碳棒上发生的电极反应:4OH--4e-=O2↑+2H2O,故A正确;
B.电解过程中,Na+由A进入B,氯离子由C进入B,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大,故B错误;
C.氧化性: H+>Ni2+(低浓度),为防止氢离子在阴极放电,提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH,故C正确;
D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,阳极氯离子失电子生成氯气,则电解反应总方程式发生改变,故D正确;
选B。
11.B
【分析】
根据装置图可看出,装置利用的是电解池原理,电极a表面Mn2+得电子生成Mn单质,其电极反应式为:Mn2++2e- =Mn,所以a极为电解池的阴极,连接电源的负极,又溶液中电解液为MnSO4,为保证溶液的电中性,硫酸根离子需经过膜m向中间硫酸溶液中移动;同理b极区Mn2+失去电子生成MnO2,其电极反应式为:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+,溶液中阳离子数增大,所以膜n为阳离子交换膜,氢离子移向中间硫酸溶液中,所以电解一段时间,硫酸溶液的浓度增大,据此分析解答。
【详解】
A.根据上述分析可知,a极区是电解池的阴极,连接电源的负极,A正确;
B.根据上述分析,b极区的氢离子需移向中间室的硫酸溶液中,所以膜n为阳离子交换膜,B错误;
C.阳极Mn2+失去电子转化为MnO2,其电极反应式为:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+,C正确;
D.阴极电极反应式为:Mn2++2e- =Mn,所以析出11gMn(0.2ml),理论上外电路中迁移了0.4ml电子,D正确;
故选B。
12.C
【分析】
Zn失去电子发生氧化反应生成ZnO,则Zn/ZnO电极为负极,电极反应式为Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O,则通入O2的活性炭电极为正极,正极上O2发生得电子的还原反应生成OH-;充电时,为电解池,原电池的正极与外加电源正极相接,活性炭电极作阳极,负极与外加电源负极相接,Zn/ZnO电极作阴极,阴极反应式为ZnO+H2O+2e-═Zn+2OH-,据此分析解答。
【详解】
A.充电时,Zn/ZnO电极为阴极,与外加电源负极相接,活性炭电极为阳极,外加电源正极相接,所以a与电源正极相连,故A正确;
B.放电时,M极每消耗16gO2,氧气的物质的量为,由2Zn+O2=2ZnO可知,N极上生成的ZnO为1ml,则Zn增加的质量为1mlO的质量,所以理论上N极质量增加16g,故B正确;
C.充电时,N极上ZnO得电子生成Zn,阴极反应式为ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH-,故C错误;
D.放电过程中,电池中总反应为2Zn+O2=2ZnO,溶液的体积不变,KOH的物质的量不变,所以KOH溶液浓度不变,故D正确;
故选:C。
13.D
【分析】
以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝,由流程可知,加NaOH溶解时Fe2O3不反应,由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀,过滤得到的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠,碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3,过滤II得到Al(OH)3,灼烧生成氧化铝,电解I为电解氧化铝生成Al和氧气,电解II为电解Na2CO3溶液,结合图可知,阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气,阴极上氢离子得到电子生成氢气;
【详解】
A.加NaOH溶解时Fe2O3不反应,“过滤I”所得的滤渣还有Fe2O3,A错误;
B.加入NaHCO3溶液,碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3沉淀,无气体生成,B错误;
C.不锈钢含有Fe,是活泼电极,“电解I”时为铁失电子生成亚铁离子,得不到单质Al,C错误;
D.电解II为电解Na2CO3溶液,阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气,阳极产生NaHCO3,阴极上氢离子得到电子生成氢气,阴极产生NaOH,可实现NaOH和NaHCO3的循环利用,D正确;
故选:D。
14.B
【分析】
根据原电池的图示及电子移动的方向(左→右),可知左边为负极,发生反应(CH2O)n-4ne-+nH2O=nCO2↑+4nH+,右边为正极,发生反应2+12H++10e-=N2↑+6H2O,据此分析解题。
【详解】
A.原电池中电极电势,右侧正极高于左侧负极,则右侧阴极高于左侧阳极,A正确;
B.负极电极反应式为(CH2O)n-4ne-+nH2O=nCO2↑+4nH+,B错误;
C.由正极电极反应式2+12H++10e-=N2↑+6H2O可知,当处理1ml时,有5mlH+经过质子交换膜,移向阴极室,C正确;
D.本电池是利用微生物电化学系统,温度过高,将使微生物失去生理活性,因此需要控制温度,D正确;
故答案为:B。
15.B
【详解】
A.根据图示,Na+移向B电极,B是阴极、A是阳极,阳极发生氧化反应,故A错误;
B.该装置可用于制备NaHCO3溶液,A是阳极,阳极发生氧化反应,电极室中反应为2H2O-4e-+ 4CO=O2↑+4HCO,故B正确;
C.A生成氧气,B生成氢气,A极氢离子和碳酸根离子反应还可能有少量CO2产生,A、B两极产生的气体M和R体积比略大于1:2,故C错误;
D.阴极反应式是2H2O+2e-=H2+2OH-,当c1=9ml·L-1,c2=1ml·L-1时,右室生成0.8ml氢氧化钠,所以电路中转移0.8ml电子,另一室发生反应2H2O-4e-+ 4CO=O2↑+4HCO,根据电子守恒,理论上可制备0.8ml溶质a(假设右室溶液体积为0.1L),故D错误;
选B。
16.
(1)
(2)AB
(3)还原
(4) CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2↑ 变大 +6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
【分析】
(1)
硒是34号元素,原子核外电子排布是2、8、18、6,所以硒的原子结构示意图为;
(2)
A.水分子间含氢键,使物质分子之间吸引力增强,其沸点最高,且H2S、H2Se中相对分子质量大的沸点高,则沸点高低顺序为:H2O>H2Se>H2S,A错误;
B.元素的非金属性越强,则气态氢化物的热稳定性越强,元素的非金属性:S>P>Se,故热稳定性顺序为:H2S>PH3>H2Se,B错误;
C.元素的非金属性越强,则对应阴离子的还原性越弱,由于非金属性:F>Br>Se,故氢化物的还原性:H2Se>HBr>HF,C正确;
D.原子核外电子层数越多,微粒半径越大,而Se有四个电子层,Cl有三个电子层,故半径:Se>Cl;而Ge和Se均有四个电子层,当原子核外电子层数相同时,核电荷数越多,原子半径越小,故Ge>Se,因此原子半径大小关系为:Ge>Se>Cl,D正确;
故合理选项是AB;
(3)
“活性氧”的氧化性极强,服用含硒元素(Se)的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3),能消除人体内的活性氧,表明Na2SeO3能将“活性氧”还原,“活性氧”为氧化剂,Na2SeO3为还原剂,表现还原性;
(4)
①M电极通入燃料CH3OH,N电极通入O2,则M为负极,N为正极。负极上甲醇失去电子发生氧化反应,生成二氧化碳与氢离子,负极电极反应式为:CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2↑;正极上氧气获得电子发生还原反应,与通过质子交换膜的H+结合为水,正极电极反应式为:O2+4e-+4H+=2H2O,N电极附近c(H+)降低,导致N极附近的pH变大;
②电解池溶液里转化为Cr3+,化合价降低共6价,左侧Fe电极与原电池的正极连接,所以左侧Fe电极为阳极,阳极上Fe失去电子生成Fe2+,酸性条件下Fe2+将还原为Cr3+,Fe2+被氧化为Fe3+,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得该反应的离子方程式为:+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。
17.
(1) 正极 Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ 增大 阳
(2) 2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O KOH -e-= K+由阳离子交换膜左侧向右侧迁移
(3) NO+5e-+6H+=+H2O 1∶4
【分析】
(1)
①根据题意可知,Cl-放电生成ClO2的电极为阳极,接电源的正极。根据元素守恒,有水参加反应,同时生成H+,电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+;②a极区为阴极区,电极反应式:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,阴极区OH-浓度增大,溶液的pH增大;③根据溶液中电荷守恒的规律,图中应使用阳离子交换膜。
(2)
软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH小火加热至熔融,得到K2MnO4,Mn元素化合价由+4价升为+6价,则空气中的O2作氧化剂,化学方程式为2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O;电解锰酸钾溶液时,阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,K+通过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移,所以D是氢氧化钾溶液,阳极上失电子生成,电极反应式为-e-===。
(3)
①由图示可知,NO在阴极上得电子生成,电极反应式为NO+5e-+6H+=+H2O;②NO在阳极上失电子生成,电极反应式为NO-3e-+2H2O =+4H+,电解总反应式为8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3,故当实际参加反应的NO为8 ml时,要将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3,还应通入2 ml NH3,则n(NH3)∶n(NO)=2 ml∶8 ml=1∶4。
18.
(1) Na+交换膜 2H2O-4e-=O2↑+4H+ I-会在阳极失电子得到碘单质,沉积在阳极表面,损伤阳极板
(2) 正 O2+2e-+2H+=H2O2 C6H6O+28·OH=6CO2↑+17H2O
【分析】
(1)
①从图上看,右端的BPM膜和B膜之间产生NaOH,BPM膜提供OH-,B膜最好是Na+交换膜;②阳极附近溶液为硫酸溶液,水电离出的氢氧根离子失电子,故阳极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+;③A膜应为阳离子交换膜,阳极产生的H+透过A膜和少量的I-反应得到少量的HI,若撤去A膜,I-会在阳极失电子得到碘单质,沉积在阳极表面,损伤阳极板。
(2)
①a极主要发生的反应是O2生成H2O2,O元素化合价降低、得到电子、发生还原反应,则a电极为阴极、与电源负极相接,所以b电极为阳极、与电源正极相接;②a电极为阴极,O2得到电子生成H2O2,电解质溶液显酸性,电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2;③H2O2分解产生·OH,化学方程式为H2O2=2·OH,·OH除去苯酚生成无毒的氧化物,该氧化物为CO2,反应的化学方程式为C6H6O+28·OH=6CO2↑+17H2O。
19.玻璃棒 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr 11 在氯化氢气体的氛围中加热蒸发 A 2Cl--2e-===Cl2↑、2H2O-4e-===O2↑+4H+
【分析】
海水中含有很多化学物质,如镁离子和溴离子和氯化钠等,海水经过淡化后变成淡水,剩余的含有较多的氯化镁和溴化镁,称为苦卤,溴离子被氯气反应时生成溴单质,被空气和水蒸气吹出,然后用二氧化硫再吸收富集,最后再用氯气反应得到溴单质,镁离子和碱反应生成氢氧化镁,分离后加入盐酸得到氯化镁溶液,然后在氯化氢的氛围中加热蒸发得到氯化镁晶体,电解得到金属镁,剩余的氯化钠溶液可以作为氯碱工业的原料。据此回答。
【详解】
(1)溶解、过滤、蒸发三个阶段都要用到玻璃棒;
(2)电解饱和食盐水得到氯气和氢气和氢氧化钠,离子方程式为2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-;
(3) 二氧化硫和溴和水反应生成硫酸和氢溴酸,反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr;
(4)c(OH-)=,则c(H+)=,pH=11,因为氯化镁能水解,所以为了抑制其水解,在氯化氢气体的氛围中加热蒸发,得到无水氯化镁;
(5)①从海水中提取金属锂,锂元素发生还原反应,故在阴极上放电,即在电极A上放电,故答案为A;
②阳极上氯离子和水中的氢氧根放电,放电反应分别为2Cl--2e-===Cl2↑、2H2O-4e-===O2↑+4H+。
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