2024苏教版新教材高中化学选择性必修1
专题强化练2 新型化学电源的原理和电解原理的应用
1.(2021山东章丘一中月考)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下,电极为金属锌和选择性催化材料,放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是( )
A.放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH- Zn(OH
B.放电时,1 mol CO2转化为HCOOH,转移电子2 mol
C.充电时,电池总反应为2Zn(OH 2Zn+O2↑+4OH-+2H2O
D.充电时,正极溶液中OH-浓度增大
2.(2021四川成都七中实验学校阶段考)以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池,其放电原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.放电时,Mg箔上的电子流向Mo箔
B.充电时,Mo箔应接外接电源的正极
C.充电时,阴极反应为[Mg2Cl2]2++4e- 2Mg+2Cl-
D.放电时,外电路中通过0.4 mol电子时,右室电解质的质量增加4.8 g
3.(2020北京师范大学附属中学期末)碘化亚铜(CuI)是一种不溶于水的白色固体,它可由反应:2Cu2++4I- 2CuI↓+I2制得。选取铜片、石墨、KI溶液组成电化学装置制取CuI。为确认反应情况,通电前在溶液中又加入了少量酚酞溶液和淀粉溶液。电解一段时间后得到白色沉淀,同时阴极区溶液变红,阳极区溶液变蓝。下列说法不正确的是( )
A.铜片作为阳极,石墨作为阴极
B.白色沉淀在靠近阳极处产生
C.阴极区溶液变红的原因:2H++2e- H2↑,促进H2O电离,c(OH-)增大
D.阳极区溶液变蓝的原因:4OH--4e- 2H2O+O2↑,O2将I-氧化为I2,淀粉遇I2变蓝
4.(2021黑龙江大庆铁人中学期中)钴酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池,用它作为电源按下图装置进行电解。通电后,a电极上一直有气泡产生;d电极附近先出现白色沉淀(CuCl),后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。下列有关叙述正确的是( )
A.已知钴酸锂电池放电时总反应为Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+6C,则Li1-xCoO2作为负极,失电子
B.当外电路中转移0.2 mol电子时,电极b处有2.24 L Cl2生成
C.d电极为阴极,电解开始时的电极反应式为Cu+Cl--e- CuCl
D.随着电解的进行,U形管Ⅱ中发生转化CuCl+OH- CuOH+Cl-
5.(2020天津南开期末)2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展做出重要贡献的科学家。磷酸铁锂锂离子电池充电时阳极反应式为LiFePO4-xLi+-xe- xFePO4+(1-x)LiFePO4。放电工作示意图如下。
下列叙述不正确的是( )
A.放电时,Li+通过隔膜移向正极
B.放电时,电子由左侧电极沿导线流向右侧电极
C.放电时正极反应为FePO4+xLi++xe- xLiFePO4+(1-x)FePO4
D.该电池充、放电过程通过Li+迁移实现,C、Fe、P元素化合价均不发生变化
6.(2021山东滨州博兴三中月考)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。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列关于甲、乙的说法正确的是( )
A.装置乙中的b极要与装置甲的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,有2NA个H+通过质子交换膜
D.若有机废水中主要含有葡萄糖(C6H12O6),则装置甲中M极发生的电极反应为C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2↑+24H+
7.(2020江苏徐州期中)据报道,我国已研制出“可充室温钠—二氧化碳电池”。该电池的总反应式为4Na+3CO2 2Na2CO3+C,其工作原理如图所示(放电时产生的Na2CO3固体贮存于多壁碳纳米管中)。
(1)放电时,钠箔为该电池的 极(填“正”或“负”);电解质溶液中流向 (填“钠箔”或“多壁碳纳米管”)电极。
(2)放电时每消耗3 mol CO2,转移电子的物质的量为 。
(3)充电时,多壁碳纳米管连接直流电源的 (填“正”或“负”)极,其电极反应式为 。
答案全解全析
1.D 放电时,负极上Zn发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-+4OH- Zn(OH,故A正确;放电时,CO2转化为HCOOH,C元素化合价降低2,则1 mol CO2转化为HCOOH时,转移电子2 mol,故B正确;充电时,阳极上H2O转化为O2,阴极上Zn(OH转化为Zn,电池总反应为2Zn(OH 2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,故C正确;充电时,正极即为阳极,电极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑,溶液中H+浓度增大,故D错误。
2.D 放电时,Mg为负极,Mo为正极,原电池中电子由负极流向正极,A正确;放电时Mo箔为正极,发生还原反应,则充电时Mo箔为阳极,发生氧化反应,连接外接电源的正极,B正确;充电时,Mg箔为阴极,[Mg2Cl2]2+得电子被还原为Mg,电极反应为[Mg2Cl2]2++4e- 2Mg+2Cl-,C正确;放电时,右室电极反应为2Mg+2Cl--4e- [Mg2Cl2]2+,同时为了平衡电荷,钠离子通过交换膜进入左室,外电路中通过0.4 mol电子时,有0.2 mol Mg进入右室,0.4 mol Na+迁移到左室,所以电解质的质量变化为0.2 mol×24 g/mol-0.4 mol×23 g/mol= -4.4 g,即质量减少4.4 g,D错误。
3.D 用铜片、石墨作为电极,电解KI溶液制取CuI,Cu作为阳极失电子生成铜离子,铜离子与碘离子反应生成CuI白色沉淀和I2;石墨作为阴极,阴极上H+得电子被还原,电极反应式为2H++2e- H2↑,破坏了水的电离平衡,使c(OH-)>c(H+),酚酞溶液变红,故A、B、C项都正确。阳极发生反应:Cu-2e- Cu2+,生成的Cu2+与I-反应产生I2、CuI,淀粉遇I2变蓝,没有O2生成,D项错误。
4.D 由题意可知LixC6作为负极,失电子,被氧化,A项错误;未说明气体所处的状态是否为标准状况,故B项错误;d电极为阳极,电极反应式为Cu+Cl--e- CuCl,C项错误;d电极附近先产生CuCl白色沉淀,后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH),发生的反应为CuCl+OH- CuOH+Cl-,D项正确。
5.D 原电池放电时,电解质溶液中阳离子向正极移动,则Li+通过隔膜移向正极,A项正确;放电时,电子由负极流出,沿导线流向正极,B项正确;原电池放电时,正极反应为FePO4+xLi++xe- xLiFePO4+(1-x)FePO4,C项正确;xFePO4+LixC6 xLiFePO4+6C,Fe的化合价发生变化,D项错误。
6.D 装置乙为电解池,需要制备消毒液,则b极应生成Cl2,b为阳极,应与装置甲的Y极连接,故A错误;b极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,故B错误;N电极的电极反应式为O2+4H++4e- 2H2O,则当N电极消耗5.6 L(标准状况下)即0.25 mol气体时,消耗的氢离子为 1 mol,则有NA个H+通过质子交换膜,故C错误;若有机废水中主要含有葡萄糖,则装置甲中M极上C6H12O6失电子生成二氧化碳,同时产生氢离子,其电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2↑+24H+,故D正确。
7.答案 (1)负 钠箔
(2)4 mol
(3)正 2Na2CO3+C-4e- 3CO2↑+4Na+
解析 (1)由4Na+3CO2 2Na2CO3+C可知,放电时,Na为负极,电解质溶液中阴离子移向负极,即电解质溶液中Cl流向钠箔。(2)放电时,每消耗3 mol CO2,4 mol Na失去电子,转移4 mol电子。(3)充电时为电解池,电解池的总反应为2Na2CO3+C 4Na+3CO2↑,C失去电子生成CO2,即多壁碳纳米管为阳极,与外加电源正极相连,由于Na2CO3固体贮存于多壁碳纳米管中,故充电时阳极的电极反应式为2Na2CO3+C-4e- 4Na++3CO2↑。
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