高三化学每天练习20分钟—电化学综合训练

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高三化学每天练习20分钟——电化学综合训练（有答案和详细解析）一、选择题1. 某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O＞Fe3＋，设计了盐桥式的原电池，如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　)A．甲烧杯的溶液中发生氧化反应B．乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋C．外电路的电流方向为从a到bD．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯答案　A解析　A项，甲烧杯中发生的反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，为氧化反应，正确；B项，乙烧杯中发生还原反应，得到电子，错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路的电流由b→a，错误；D项，SO向负极移动，即移向甲烧杯，错误。2. 如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是(　　)A．K与N连接时，能量由电能转化为化学能B．K与N连接时，H＋向负极区迁移C．K与M连接时，所用电源的a极为负极D．K与M连接时，阳极附近的pH逐渐增大答案　C解析　K与N相接时，是原电池，由化学能转化为电能，A项错误；由于形成原电池时正极消耗氢离子，所以氢离子向正极移动，B项错误；充电时，二氧化铅作为原电池的正极连接到电源的正极，所以b是正极，a是负极，C项正确；阳极生成二氧化铅和氢离子，pH减小，D项错误。3. 一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO＋12H2O。有关此电池的推断不正确的是(　　)A．通入氧气的电极为正极B．参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为7∶2C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降D．放电一段时间后，正极区附近溶液的pH减小答案　D解析　A项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B项，1 mol乙烷参与反应时转移14 mol电子，则参与反应的氧气的量为＝ mol，正确；C项，根据电极反应式或总反应方程式可知，氢氧化钾被消耗，正确；D项，放电时正极产生OH－，则pH增大，错误。4.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(　　)A．b电极发生氧化反应B．a电极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2OC．放电时，电流从a电极经过负载流向b电极D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜答案　B解析　　燃料电池燃料(N2H4)在负极(a电极)发生氧化反应：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O，O2在正极发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，A项错误，B项正确；放电时电流由正极流向负极，C项错误；OH－在正极生成，移向负极，所以离子交换膜应让OH－通过，故选用阴离子交换膜，D项错误。5. 镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运及污染小等特点。如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是(　　)A．该燃料电池中镁为负极，发生氧化反应B．正极反应式为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－C．放电过程中OH－向正极移动D．电池总反应式为Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－答案　C解析　镁失电子发生氧化反应而作负极，A选项正确；正极上次氯酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－，B选项正确；放电过程中氢氧根离子向负极移动，C选项错误；镁在负极上失电子生成镁离子，次氯酸根离子在正极上得电子和水生成氯离子和氢氧根离子，所以电池反应式为Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－，D选项正确。6. ．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(　　)A．阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2OB．甲溶液可循环利用C．离子交换膜a是阴离子交换膜D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成答案　C解析　A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成，正确。7. 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。8. 某研究小组设计如下装置处理pH为5～6的污水。下列说法正确的是(　　)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 CH4D．污水中最终会产生Fe(OH)3胶体，吸附污染物而形成沉淀答案　D解析　阳极上Fe失去两个电子生成Fe2＋，A项错误；由于燃料电池中的电解质为熔融碳酸盐，故正极反应式应为O2＋2CO2＋4e－===2CO，B项错误；若阴极得到2 mol电子，则整个电路中转移2 mol电子，根据负极反应式：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O可知负极消耗0.25 mol CH4，但题中没有给出CH4所处的状况，无法确定其体积，C项错误；电解池中阴极上H＋放电，污水中OH－与阳极生成的Fe2＋反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被污水中溶解的O2氧化成Fe(OH)3胶体，吸附污染物而形成沉淀，D项正确。9, 某工厂采用电解法处理含铬废水，利用耐酸电解槽阴阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如下，下列说法不正确的是(　　)A．a为电源正极B．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OC．若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L(标准状况)时，有0.2 mol Cr2O被还原D．阴极区附近溶液pH增大答案　C解析　由图可知，右侧生成氢气，发生还原反应，右侧铁板为阴极，故左侧铁板为阳极，故a为电源正极，A项正确；左侧铁板为阳极，铁放电生成亚铁离子，亚铁离子被溶液中的Cr2O氧化，反应生成Cr3＋、Fe3＋，反应的离子方程式为：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，B项正确；13.44 L氢气的物质的量为＝0.6 mol，根据电子转移守恒  n(Fe2＋)＝＝0.6 mol，根据Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O可知，被还原的Cr2O的物质的量为0.6 mol×＝0.1 mol，C项错误；阴极氢离子放电生成氢气，氢离子浓度降低，溶液的pH增大，D项正确。 二、非选择10.镍镉可充电电池在现代生活中有着广泛的应用，装置如图所示，它的充、放电反应为Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。请回答下列问题：(1)放电时，还原反应在________(填“a”或“b”)极进行，负极的电极反应式为_____________________，在放电过程中，正极附近的电解质溶液碱性会________(填“增强”或“减弱”)。(2)镍镉废旧电池必须进行回收并集中处理，最主要的原因是___________________________。答案　(1)b　Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2　增强(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2＋、Ni2＋等重金属离子易对土壤和水源造成污染解析　(1)由题给示意图知，镍镉电池中，电流方向是由b极流向a极，故a极为负极，b极为正极；放电时，正极发生反应NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，是还原反应；镉在负极发生氧化反应，分两步：Cd－2e－===Cd2＋，Cd2＋＋2OH－===Cd(OH)2，负极反应式为Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2；正极附近电解质溶液的碱性增强，负极附近电解质溶液的碱性减弱。11按要求回答下列问题(1)用如图1装置电解含CO2的某酸性废水溶液，阴极产物中含有乙烯。该分离膜为________(填“阳”或“阴”)离子选择性交换膜；生成乙烯的电极反应式为_______________________________________________________________________________。(2)从环境保护的角度看，制备 K2FeO4 较好的方法为电解法，其装置如图2，电解过程中阳极的电极反应式为_______________________________________________________________。  (3)有人研究了用电化学方法把CO2转化为CH3OH，其原理如图3所示：则图中A电极接电源________极。已知B电极为惰性电极，则在水溶液中，该极的电极反应为_____________________________________________________________________________。(4)以连二亚硫酸盐(S2O)为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如图4。阴极的电极反应式为_________________________________________________________________，电解槽中的隔膜为________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。(5)甲醛超标会危害人体健康，需对甲醛进行含量检测及污染处理。某甲醛气体传感器的工作原理如图5所示，b极的电极反应式为_______________________________________________，当电路中转移4×10－4 mol电子时，传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为________mg。(6)氨气与氧气在催化剂条件下会生成大气污染物NO，下图是间接电化学法除NO，其原理如图6所示。写出阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性)：__________________；吸收池中除去NO的离子方程式为_________________________________________________________。答案　(1)阳　2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O(2)Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O (3)负　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑(4)2SO＋4H＋＋2e－===S2O＋2H2O　阳(5)HCHO－4e－＋H2O===CO2＋4H＋　3(6)2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O　2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO解析　(1)阳极发生反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，生成的H＋向阴极移动，故用阳离子选择性交换膜，在阳极CO2得到电子结合H＋生成一系列燃料，其中生成乙烯的电极反应为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O。(4)阴极上亚硫酸根离子得电子生成S2O，电极反应式为2SO＋4H＋＋2e－===S2O＋2H2O，阳极上，水失电子生成氧气和氢离子，右侧多余的氢离子通过离子交换膜进入左侧，所以交换膜为阳离子交换膜。(5)由图可知，甲醛气体传感器为原电池原理，b极为负极，甲醛发生氧化反应生成CO2，电极反应式为HCHO－4e－＋ H2O===CO2＋ 4H＋；由反应式可知，当电路中转移4×10－4 mol电子时，传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为×30 g·mol－1＝3×10－3g＝3 mg。(6)根据电解的原理，阴极上得电子，化合价降低，根据装置图，HSO在阴极上得电子，转化成S2O，电解质溶液为酸性，即阴极反应式为2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O；根据装置图，吸收池中应是S2O和NO发生反应，NO转化成N2，S2O转化成HSO，即离子方程式为2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO。