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2024届高三新高考化学大一轮专题练习:化学电源
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这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习:化学电源,共21页。试卷主要包含了单选题,多选题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
2024届高三新高考化学大一轮专题练习:化学电源
一、单选题
1.(2023春·山东青岛·高三统考期中)将设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(A、B为多孔性碳棒)持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积。则下列说法正确的是
A.由A端移向B端
B.时,电池总反应的化学方程式为
C.时,负极电极反应可表示为:
D.时,溶液中阴离子浓度大小关系为
2.(2023·北京西城·统考二模)近期,科学家研发了“全氧电池”,其工作原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A.电极a是负极
B.电极b的反应式:
C.该装置可将酸和碱的化学能转化为电能
D.酸性条件下的氧化性强于碱性条件下的氧化性
3.(2023春·福建厦门·高三厦门双十中学校考期中)如图是典型微生物燃料电池原理示意图。若用含硝酸盐废水替代图中氧气,可达到废水处理的目的(已知:a室中微生物降解有机物产生、和)。关于该电池,下列说法不正确的是
A.通过质子交换膜从a室进入b室
B.a室内发生氧化反应,电极为正极
C.b室内发生的电极反应为:
D.该电池不能在高温环境工作
4.(2023·重庆九龙坡·重庆市育才中学校考三模)下列实验能达到实验目的的是
A
B
C
D
制作简单的燃料电池
证明苯环使羟基活化
制备并收集
检验溴乙烷中含有溴元素
A.A B.B C.C D.D
5.(2023春·山东枣庄·高三统考期中)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是
A.甲:正极的电极反应式为
B.乙:锌筒既是负极材料又是负极反应物
C.丙:正极反应
D.丁:放电时移向Cu电极,所以Cu电极附近溶液中浓度增大
6.(2023·天津河北·统考二模)镍—镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如下图所示,下列说法不正确的是
A.放电时a极为负极
B.放电时a极的反应
C.充电时b极接外接电源正极
D.用该电池电解足量的饱和食盐水,电路中通过,阴极生成
7.(2023春·江西九江·高三德安县第一中学校考期中)一种新型燃料电池,以铂为电极插入溶液中,分别向两极通入甲烷和氧气。两电极反应分别为:;,有关此电池的推断不正确的是
A.a电极为负极
B.参加反应的与的质量比为
C.放电一段时间后,的物质的量浓度将下降
D.电子由a电极经外电路向b电极移动,再经电解质溶液回到a电极
8.(2023·湖北·武汉二中校联考二模)2022年我省重点建设计划超额完成任务。下列相关说法错误的是
A.第6代半导体显示器件使用的半导体材料是晶体
B.耐水药用玻璃(由石英砂、纯碱、方解石等原料制得)属于硅酸盐材料
C.新冠灭活疫苗应冷藏保存
D.电动汽车使用的锂电池属于二次电池
9.(2023·全国·高三专题练习)利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2,装置如图所示。下列说法不正确的是
A.a极反应:CH4—8e—+4O2—=CO2+2H2O
B.A、C膜均为阳离子交换膜,B膜为阴离子交换膜
C.阳极室有氯气产生,阴极室中有氢气产生且NaOH浓度增大
D.a极上通入标况下2.24L甲烷,阳极室Ca2+减少0.2mol
10.(2023·湖北·武汉二中校联考二模)生产生活中蕴藏着丰富的化学知识。下列项目与所述的化学知识没有关联的是
选项
项目
化学知识
A
废旧铅酸蓄电池回收时加入少量
可作该反应的催化剂
B
冰在室温下自动熔化成水
冰熔化成水时熵值增大
C
合成氨原料气进入合成塔前需经过铜氨溶液
铜氨溶液可除去
D
作“钡餐”
是强电解质
A.A B.B C.C D.D
11.(2022春·上海浦东新·高三华师大二附中校考期中)锂是一种重要的碱金属,2021年发射升空的神舟十三号飞船的储能系统使用了锂电池。下列关于说法错误的是
A.碱性: B.熔点:
C.稀硫酸可以作为锂电池的电解质溶液 D.锂电池具有安全、电容量大的优点
12.(2023·陕西西安·统考二模)燃料敏化太阳能电池因其工艺简单、性能稳定等特点深受科学家的青睐。一种钌基配合物作为光敏剂(S)的太阳能电池的工作原理如图所示,其中一个电极可表示为TiO2/S,电极反应为TiO2/S* →TiO2/S++e-。下列有关说法错误的是
A.该电池工作时,光能直接转化为电能
B.电池的正极反应为+2e- →3I-
C.电解质溶液中可发生反应TiO2/S++3I-→TiO2/S+
D.电池的电解质溶液中I-和的浓度不会减少
13.(2023春·江西赣州·高三校考期中)某课题组用单原子锚定在氮掺杂的碳纳米片上的催化剂构建二次锌-空气电池,其放电原理如图所示:
下列叙述错误的是
A.放电时,空气扩散层有利于得电子
B.当锌箔消耗时,有通过阴离子交换膜移向锌箔
C.充电时,阴极的电极反应式为
D.放电时,锌箔电极电势低,充电时,锌箔电极电势高
二、多选题
14.(2023·山东·统考高考真题)利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A.甲室电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为:
D.扩散到乙室将对电池电动势产生影响
三、非选择题
15.(2023春·广东深圳·高三校联考期中)减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物,在生产生活中有重要意义。
Ⅰ.雾霾严重影响人们生活,雾霾的形成与汽车排放的NOx等有毒气体有关。
(1)通过活性炭对汽车尾气进行处理,相关原理为C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g)。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是_______。
A.2v正(NO)=v逆(CO2)
B.混合气体中N2的体积分数保持不变
C.单位时间内断裂1个N≡N同时生成1个C=O
D.恒温、恒容条件下,混合气体的密度保持不变
E.恒温、恒压条件下,混合气体的平均摩尔质量保持不变
(2)在催化转化器中,汽车尾气中CO和NO可发生反应2CO(g)+2NO(g)⇌2CO2(g)+N2(g),若在容积为10L的密闭容器中进行该反应,起始时充入0.4molCO、0.2molNO,反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间变化如图所示。
①实验b从开始至平衡时的反应速率v(CO)=_______mol·L-1·min-1。
②实验a中NO的平衡转化率为_______。
Ⅱ.为减少汽车尾气的污染,逐步向着新能源汽车发展。肼—空气燃料电池是一种碱性电池,无污染,能量高,有广泛的应用前景,工作原理如图所示。
(3)回答下列问题:
①该燃料电池中正极通入的物质是_______,负极发生的反应式为_______。
②电池工作时,OH-移向_______电极(填“a”或“b”)。
16.(2022春·辽宁大连·高三大连市第二十三中学校联考期中)随着国家大力发展清洁能源产业的要求,新能源产业规模迅速壮大。试完成下列问题。
(1)现在电瓶车所用电池一般为铅酸蓄电池,如图所示:
这是一种典型的可充电电池,电池总反应式为。则电池放电时,B电极的质量将___________(填“增加”“减小”或“不变”),溶液的pH会___________(填“增大”或“减小”),写出正极反应式:___________。
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
①该电池工作时,甲醇燃料应从___________口通入;
②该电池负极的电极反应式___________;
③工作一段时间后,当6.4g甲醇完全反应生成时,有___________mol电子转移。
(3)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质,溶于混合有机溶剂中,通过电解质迁移入晶格中,生成。
①电池的负极电极反应式为___________;
②组装该电池必须在无水、无氧条件下进行,其原因是___________。
17.(2023秋·吉林长春·高三统考期末)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时,观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题:
(1)甲池为_______(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)),通入电极的电极反应式为_______。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”),乙池中发生的总反应的化学方程式为_______。
(3)当乙池中B极质量增加5.40g时,甲池中理论上消耗的体积为_______(标准状况下)。
(4)若丙中电极不变,将其溶液换成溶液,电键闭合一段时间后,甲中溶液的将_______(填“增大”“减小”或“不变”,下同);丙中溶液的将_______。
18.(2023秋·新疆乌鲁木齐·高三乌市八中校考期末)如图1所示,其中甲池的总反应为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,回答下问题:
(1)甲池燃料电池的负极反应式为_______。
(2)写出乙池中电解总反应的化学方程式:_______。
(3)甲池中消耗224 mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生_______g沉淀,此时乙池中溶液的体积为400 mL,该溶液的pH=_______。
(4)若乙池是铁片镀铜装置,则石墨电极和银电极应替换为_______和_______。
(5)若乙池是电解精炼铜装置,随着电解过程的进行,电解质溶液的浓度将_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(6)某同学利用甲醇燃料电池设计电解法制取漂白液的实验装置如图2,若用于制漂白液,则a为电池的_______极,电解质溶液用_______。随着电解过程的进行,溶液pH将_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
参考答案:
1.C
【分析】n(KOH)=2mol/L×1L=2mol,可能先后发生反应①CH4+2O2=CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3。
【详解】A.燃料电池中,通入CH4的一端为原电池的负极,通入空气的一端为原电池的正极,在原电池中阴离子向负极移动,OH-由B端移向A端,故A错误;
B.当0<V≤22.4L时,0<n(CH4)≤1mol,则0<n(CO2)≤1mol,只发生反应①②,且KOH过量,则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,故B错误;
C.当22.4 L<V≤44.8L,1mol<n(CH4)≤2mol,则1mol<n(CO2)≤2mol,发生反应①②③,得到K2CO3和KHCO3溶液,则负极反应式为,故C正确;
D.当V=33.6L时,n(CH4)=1.5mol,n(CO2)=1.5mol,则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O,则得到0.5molK2CO3和1molKHCO3的溶液,则,故D错误;
故选:C。
2.B
【分析】该电池a的电极反应为:,a为负极,b的电极反应为:,为原电池的正极。
【详解】A.a的电极反应为:,a为负极,A正确;
B.b的电极反应为:,为原电池的正极,B错误;
C.该反应的总反应式为:,可将酸和碱的化学能转化为电能,C正确;
D.酸性条件下发生反应,碱性条件下发生反应,所以酸性条件下的氧化性强于碱性条件下的氧化性,D正确;
故选B。
3.B
【分析】根据图中电子移动方向可知,左侧石墨电极为负极,右侧石墨电极为正极。
【详解】A.电解质溶液中的阳离子向正极移动,H+通过质子交换膜从a室进入b室,A正确;
B.左侧石墨电极为负极,负极上微生物降解有机物生成e-,则负极上的物质为还原剂发生氧化反应,B错误;
C.b室的石墨电极为正极,b室通入氧气,生成水,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,C正确;
D.该电池负极上微生物降解有机物产生电子,高温下微生物失去活性,原电池不工作,D正确;
故答案选B。
4.A
【详解】A.先闭合K1,断开K2,接通电源,此时为电解池装置,电解硫酸钠溶液实质是电解水,则左侧石墨电极为阳极产生氧气,右侧石墨电极作阴极产生氢气;电解一段时间后,再闭合K2,断开K1,即形成一个简单的氢氧燃料电池,故A符合题意;
B.苯与饱和溴水不反应,而苯酚与饱和溴水反应,说明羟基使苯环活化,故B不符合题意;
C.二氧化氮能和水反应,不能用排水法收集,故C不符合题意;
D.直接加硝酸银溶液会导致硝酸银与氢氧化钠溶液反应生成褐色的氧化银沉淀,无法观察到淡黄色的AgBr沉淀,则检验溴乙烷中含有溴元素时,需将反应后的溶液酸化后再加入硝酸银溶液,故D不符合题意;
答案选A。
5.D
【详解】A.甲装置中氧化银作正极,正极的电极反应式为,A正确;
B.乙装置中金属锌失去电子,作负极,因此锌筒既是负极材料又是负极反应物,B正确;
C.丙装置中电解质溶液显酸性,其正极反应,C正确;
D.丁装置中锌作负极,铜作正极,氢离子在正极得电子生成氢气,因此铜电极附近氢离子浓度减小,D错误;
答案选D。
6.B
【分析】根据化合价升降,左室元素化合价升高,失去电子,作负极,右室元素化合价降低,得到电子,作正极。
【详解】A.根据图中信息电子从左转移到右边,因此放电时a极为负极,b极为正极,故A正确;
B.根据图中负极Cd变为Cd(OH)2,则放电时a极的反应,故B错误;
C.放电时b极为正极,充电时b极接外接电源正极,故C正确;
D.用该电池提供的电能电解饱和食盐水,阴极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-,电路中通过0.2mole-,则阴极生成氢气物质的量为0.1mol,质量为0.2g,故D正确;
综上所述,答案为B。
7.D
【详解】A.由电池装置及电极反应可知在a电极失电子,a作负极,故A正确;
B.由电极反应得电池总反应为:,参加反应的与的物质的量之比为2:1,质量比为4:1,故B正确;
C.由总反应可知,反应过程中NaOH被消耗,同时反应生成水,导致的物质的量浓度将下降,故C正确;
D.电子不能在电解质溶液中移动,故D错误;
故选:D。
8.A
【详解】A.半导体材料是晶体硅,故A说法错误;
B.耐水要用玻璃是用石英砂、纯碱、方解石等原料制得,石英砂主要成分是SiO2,与纯碱反应生成硅酸钠,方解石成分是碳酸钙,二氧化硅与碳酸钙反应生成硅酸钙,硅酸钠、硅酸钙属于硅酸盐,故B说法正确;
C.灭活疫苗中含有蛋白质,低温冷藏可以防止蛋白质变性失活,故C说法正确;
D.二次电池属于可充电电池,即锂电池属于二次电池,故D说法正确;
答案为A。
9.D
【分析】由图可知,左侧装置为甲烷燃料电池,通入甲烷的a极为负极,氧离子作用下甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水,电极反应式为CH4—8e—+4O2—=CO2+2H2O,通入氧气的b极为正极,氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子,电极反应式为O2+4e—=2O2—;右侧装置为电解池,与b极相连的石墨电极为阳极,氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气,溶液中钙离子通过阳离子交换膜进入产品室,与a极相连的石墨电极为阴极,水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,原料室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室,磷酸二氢根离子通过阴离子交换膜进入产品室,所以在阴极室得到浓度较大的氢氧化钠溶液,在产品室得到磷酸二氢钙溶液。
【详解】A.由分析可知,通入甲烷的a极为负极,氧离子作用下甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水,电极反应式为CH4—8e—+4O2—=CO2+2H2O,故A正确;
B.由分析可知,电解时,溶液中钙离子通过阳离子交换膜进入产品室、钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室、磷酸二氢根离子通过阴离子交换膜进入产品室,则A、C膜均为阳离子交换膜,B膜为阴离子交换膜,故B正确;
C.由分析可知,与b极相连的石墨电极为阳极,氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气,与a极相连的石墨电极为阴极,水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,原料室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室,所以在阴极室得到浓度较大的氢氧化钠溶液,故C正确;
D.由得失电子数目守恒可知,阳极室消耗氯离子的物质的量为×8=0.8mol,由电荷守恒可知,进入产品室的钙离子物质的量为0.8mol×=0.4mol,则阳极室减少钙离子物质的量为0.4mol,故D错误;
故选D。
10.D
【详解】A.废旧铅酸蓄电池回收时加入少量是由于可作该反应的催化剂,A不符合题意;
B.物质由固态变为液态,物质微粒混乱度上升,熵值增大,B不符合题意;
C.合成氨原料气进入合成塔前需经过铜氨溶液是利用铜氨溶液来吸收CO气体,C不符合题意;
D.作“钡餐”,是由于既不溶于HCl,且不被X射线透过,与其是强电解质无关,D符合题意;
故选D
11.C
【详解】A.Li、Na属于同一主族,从上到下,金属性逐渐增强,最高价氧化物对应水化物的碱性增强,金属性Li<Na,则碱性:LiOH<NaOH,故A说法正确;
B.碱金属元素从上到下,熔沸点降低,因此熔点Li>Na,故B说法正确;
C.锂能与稀硫酸中的水、硫酸反应生成氢气,因此稀硫酸不可以作为锂电池的电解质溶液,故C说法错误;
D.锂密度小,锂电池能量密度高,具有安全、电容量大的优点,故D说法正确;
答案为C。
12.C
【分析】根据电极反应为TiO2/S* →TiO2/S++e-,可知该电极为负极,则Pt-导电玻璃为正极,电解质为和I-的混合物,在正极上得到电子被还原,正极反应为+2e-=3I-;
【详解】A.由图可知,该电池工作时,光能直接转化为电能,A正确;
B.据分析可知,电池的正极反应为+2e- →3I-,B正确;
C.该反应电荷不守恒,电解质溶液中可发生反应为2TiO2/S++3I-→2TiO2/S+,C错误;
D.由图可知,和I-在不停的循环,则电池的电解质溶液中I-和的浓度不会减少,D正确;
故选C。
13.D
【分析】根据图示,放电时锌箔失去电子,则锌做负极,氧气在正极得到电子。
【详解】A.放电时,氧气在正极得到电子,空气扩散层有利于氧气得电子,故A正确;
B.当锌箔消耗 6.5g 时,转移0.2mol电子,阴离子移向负极,则有 0.2molOH-通过阴离子交换膜移向锌箔,故B正确;
C.锌为负极,则充电时为阴极,发生还原反应,[Zn(OH)4]2-得到电子生成锌和OH-,故C正确;
D.放电时,锌箔为负极,电极电势低,充电时,锌箔为阴极,电极电势低,故D错误;
故选D。
14.CD
【详解】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作,则甲室电极溶解,变为铜离子与氨气形成,因此甲室电极为负极,故A错误;
B. 再原电池内电路中阳离子向正极移动,若隔膜为阳离子膜,电极溶解生成的铜离子要向右侧移动,通入氨气要消耗铜离子,显然左侧阳离子不断减小,明显不利于电池反应正常进行,故B错误;
C. 左侧负极是,正极是,则电池总反应为:,故C正确;
D. 扩散到乙室会与铜离子反应生成,铜离子浓度降低,铜离子得电子能力减弱,因此将对电池电动势产生影响,故D正确。
综上所述,答案为CD。
15.(1)BDE
(2) 2.5×10-4 60%
(3) 空气 N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O a
【详解】(1)A.由反应方程式知当时反应达到平衡,故A不符合题意;
B.混合气体中的体积分数保持不变时,说明消耗的氮气和生成的氮气相等,反应达到平衡状态,故B符合题意;
C.由方程式知单位时间内断裂1个同时生成2个C=O,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,故C不符合题意;
D.由方程式知,反应有固体参加,恒温、恒容条件下,混合气体的密度保持不变时,混合气体的质量不再变化,说明反应达到平衡,故D符合题意;
E.由方程式知,反应前后气体的总物质的量不变,当混合气体的平均摩尔质量保持不变时,说明气体的总质量不再变化,反应达到了平衡,故E符合题意;
故答案为:BDE
(2)起始时充入0.4molCO、0.2molNO,发生,设转化的CO为nmol,则,由压强之比等于物质的量之比得,解得n=0.1mol,所以实验b从开始至平衡时的反应速率v(CO)=;
②设转化的NO为xmol,则,由压强之比等于物质的量之比得,解得x=0.12mol,实验a中NO的平衡转化率为;
(3)①肼—空气燃料电池中肼中氮元素为-2价升高到氮气中的0价,发生氧化反应,所以通入肼的一极为负极,电极反应式为,通入空气的一极为正极;
②根据①分析a极为负极,b极为正极,对于原电池来说,阴离子移向负极,所以电池工作时,移向a电极;
16.(1) 增加 增大 PbO2+2e-+ SO+4H+=PbSO4+2H2O
(2) b CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+ 1.2
(3) Li-e-=Li+ 负极材料为Li,可与水反应
【详解】(1)放电时,负极上铅失电子发生氧化反应,电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4,电极由Pb变为PbO2,质量增加,根据总反应可知,该反应消耗硫酸,则氢离子浓度减小,pH增大;正极的反应式为:PbO2+2e-+ SO+4H+=PbSO4+2H2O;;
(2)①由氢离子移动方向知,右侧电极为燃料电池的正极,左侧电极为负极,则b口通入甲醇;
②由氢离子移动方向知,左侧电极为负极,在水的作用下,甲醇在负极上失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子,电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+;
③负极的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+,由电极反应式可知,6.4g甲醇完全反应生成二氧化碳时,转移电子的个数为×6=1.2mol;
(3)Li为负极,被氧化,电极方程式为Li-e-=Li+;
因负极材料为Li,可与水反应,则不能用水代替电池中的混合有机溶剂;
17.(1) 原电池
(2) 阳极
(3)280
(4) 减小 增大
【分析】由题干图示信息可知,甲池为甲醇燃料电池,通CH3OH的一极为负极,电极反应为:CH3OH+8OH--6e-=+6H2O,通O2的一极为正极,电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-;乙池为电解池,石墨电极A为阳极,电极反应为:2H2O-4e-=4H++O2↑,Ag电极B为阴极,电极反应为:Ag++e-=Ag;丙池为电解池,电极C为阳极,电极反应为:2Cl- -2e-=Cl2↑,电极D为阴极,电极反应为:Cu2++2e-=Cu,据此分析解题。
【详解】(1)①由分析可知,甲池为原电池;
②通入CH3OH 电极的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=+6H2O;
(2)①由分析可知,乙池A(石墨)电极的名称为阳极;
②电极反应为:2H2O-4e-=4H++O2↑,Ag电极B为阴极,电极反应为:Ag++e-=Ag,则乙池中总反应式为:;
(3)由分析可知,当乙池中B极质量增加 5.40g ,即析出5.40g的Ag时,n(Ag)==0.05mol,则电路中转移的电子的物质的量为0.05mol,故甲池中理论上消耗 O2的体积为=0.28L=280mL;
(4)①若丙中电极不变,将其溶液换成 NaCl 溶液,电键闭合一段时间后,甲池为甲醇燃料电池,通CH3OH的一极为负极,电极反应为:CH3OH+8OH--6e-=+6H2O,通O2的一极为正极,电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-,则溶液的 pH 将减小;
②若丙中电极不变,将其溶液换成 NaCl 溶液,电键闭合一段时间后,即用惰性电极电解NaCl溶液,丙中D极即阴极,电极反应为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,则阴极的产物为NaOH、H2,由于生成了NaOH,则溶液的 pH 将增大。
18.(1)CH3OH-6e-+8OH-= CO +6H2O
(2)2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑
(3) 1.16 1
(4) 铜 铁
(5)变小
(6) 负 饱和食盐水 变大
【分析】由图示可知甲为燃料电池,通甲醇的电极为负极,通氧气的电极为正极,乙池和丙池为电解池,乙池中石墨电极为阳极,银电极为阴极,丙池中左侧pt电极为阳极,右侧pt电极为阴极。
【详解】(1)甲池中通甲醇的电极为负极,电解质溶液为碱溶液,负极反应式CH3OH-6e-+8OH-= CO+6H2O,答案:CH3OH-6e-+8OH-= CO+6H2O;
(2)乙池中阳极水放电生成O2和H+,阴极Cu2+放电生成Cu,电解总反应的化学方程式2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,答案:2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑;
(3)甲池中消耗O2为 ,转移电子0.01mol×4=0.04mol,丙池中MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑,根据得失电子守恒,理论上最多产生Mg(OH)20.02mol×58g/mol=1.16g沉淀,乙池中2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑得到硫酸0.02mol, ,该溶液的pH=1,答案:1.16;1;
(4)乙池中石墨电极为阳极,银电极为阴极,如果将乙池为铁片镀铜装置,则铁片做阴极,铜做阳极,所以需要石墨电极应替换为铜,银电极替换为铁,答案:铜;铁;
(5)乙池是电解精炼铜装置,随着电解过程的进行,电解质溶液的浓度将变小,答案:变小;
(6)用电解法制备漂白液,因为Cl2和NaOH反应能生成NaClO,用惰性电极电解饱和食盐水,阴极生成H2和OH-,阳极Cl-放电生成Cl2,和阴极生成的OH-反应生成ClO-,阴极产生的H2逸出,所以A端为电解池阴极,a为电池的负极,总方程式NaCl+H2ONaClO+H2↑,随着电解过程的进行,溶液pH变大。答案:负;饱和食盐水;变大。
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