2023届高考化学一轮复习 化学反应原理四新情境下的电化学.pdf
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1、(4)新情境下的电化学1.我国科学家研发了一种水系可逆Z n-C O z 电池,电池工作时,复合膜(由a、b 膜复合而成)层间的H?0 解离成H,和O H:在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K 1时,Z n-C C 2 电池工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.闭合恪 时,Z n 表面的电极反应式为Z n +4 0H-2 e-=Z n(O H)fB.闭合K I时,反应一段时间后,N aC l 溶液的p H 减小C.闭合K?时,P d 电极与直流电源正极相连D.闭合K z 时,H*通过a 膜向P d 电极方向移动2.天津理工大学刘喜正等人利用N a2 s 2。的形成和分解,实现
2、了以乙二胺作添加剂的乙醛作为液态电解质的N a-S O z 可充电电池,该电池放电时的工作原理如图所示,下列说法错误的是()A.该装置将化学能转化为电能B.钠极是负极,发生氧化反应C.石墨极发生的电极反应式为2Na+2SO2+2e=Na2S2O4D.该电池中转移3丛 个电子,消耗标准状况下33.6LSO,3.研究发现,在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸,可使电池持续大电流放电,其工作原理如图所下列说法错误的是()A.加入HNO,降低了正极反应的活化能B.电池工作时正极区溶液的pH减小C.lmolCH3cH20 H被完全氧化时,有3molO,被还原D.负极反应式为CH3cH20 H+3 H q-1 2
3、 e-=2 C C)2 T+12H+4.熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由多孔陶瓷N iO阴极、多孔陶瓷电解质(熔融碱金属碳酸盐)隔膜、多孔金属N i阳极、金属极板构成的燃料电池。工作时,该电池的阴极(正极)反应为,下列有关说法中错误的是()。2+2C0,+4e-=2c0(A.较高的工作温度加快了该电池阴、阳极的反应速率B.该电池的H,不能用CO、CH 等替代C.该电池工作时,要避免H,、0,的接触D.放电时,阳 极(负极)反应式为2H2+2cO f-4e-=2 C O2+2H2O5.国产航母山东舰已经列装服役,它是采用模块制造然后焊接组装而成的,对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河
4、水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述中正确的是()A.由图示的金属腐蚀情况说明了 Sn元素的金属性强于Fe元素B.由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况,乙是河水环境下的腐蚀情况C.两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe-3片 =Fe3+D.为了防止舰艇在海水中被腐蚀,可在焊点附近用锌块打“补丁”段烧6.对氨基苯甲酸(H2N-(0 -C O O H )是一种用途广泛的化工产品和医药中间体,以对硝基苯甲酸(ONYCOOH)为原料,采用电解法合成对氨基苯甲酸的装置如图。下列说法中正确的是()-直流电菽|少量气体x 85%乙醇-水对硝基苯甲酸对氨基苯甲酸铅合金 金属阳极DSA(不
5、参与电极反应)H皿、水阳窝子交换膜A.电子由直流电源经导线流入金属阳极DSAB.阴 极 的 主 要 电 极 反 应 式 为IHOOC)N 02+6屋 +6H*H O O C-NH j+2H2OC.每转移1 mole-时,阳极电解质溶液的质量减少8 gD.反应结束后阳极区pH增大7.下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是()现象 8 小时未观察到明显锈蚀 8 小时未观察到明显锈蚀A.对比实验,说明苯能隔绝O2B.实验中,生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少C.实验中,NaCl溶液中溶解的O,不足以使生铁片明显锈蚀D.实验中,属于铁的吸氧腐蚀,负极反应:O2+4e-+2H2O=4 O H8.某种新型
6、热激活电池的结构与工作原理如图所示。下列说法正确的是()石星端和PtPANI电极a电极bPANI-2e皿TPANIO(重化态上ZlT;Fe卜却电池再生A.电池加热时,电子由电极a 经过导线流向电极bB.电池加热时,电极a 的电势比电极b 的高C.可加入适量NaOH溶液使电解质溶液的导电性增大D.为了保证电池持久工作,理论上应不断地向电解质中补充Fe?+9.熔 融 钠-硫 电 池 性 能 优 良,是 具 有 应 用 前 景 的 储 能 电 池。图 中 的 电 池 反 应 为2Na+x。S彳 也二、N、,aSc、.(x=53,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是(),充电 2-v密封不锈钢容器,Na-
7、G-AIR 固体熔融钠熔 砸 硫(含碳粉)A.Na2S4 的电子式为 Na*:S:S:S:S:-NaB.放电时正极反应为xS+2N a+2e-N a2S,C.Na和 N a.分别为电池的负极和正极D.该电池是以Na-ALO3为隔膜的二次电池10.近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”的锂一铜空气燃料电池。复杂的铜腐蚀现象产生电流,其中放电过程为2Li+Cu2O+H,O 2 C u +2Li该电池通过一种,下列说+2OHA.放电时,正极的电极反应式为:O2+2H?0+4e-=4 O HB.通空气时,铜被腐蚀,表面产生cu,0C.放电时Cu极区水溶液的pH减小D.放电过程中,电子由锂电极
8、经过铸酸锌锂固体电解质到达铜电极1 1 .新冠疫情期间某同学尝试在家自制含氯消毒剂。用两根铅笔芯(c/“C,)、电源适配器和水瓶组装如图所示的装置。接通电源后观察到:G周围产生细小气泡,C,周围无明显现象;持续通电一段时间后,c,周围产生细小气泡。此时停止通电,拔出电极,旋紧瓶塞,振荡摇匀,制备成功。关于该实验的说法不正确的是()A.C,电极附近产生气泡的原因为2Hq+2 e =H2T+2 O HB.可以用两根铁钉代替铅笔芯完成实验通电 人C.自制消毒剂的总反应为N a C l +H,O=NaCIO+H2TD.实验过程中要注意控制电压、开窗通风、导出氢气,确保安全1 2 .科学家利用电解法在常
9、温常压下实现合成氨,工作时阴极区的微观示意图如图,其中电解液为溶有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。选择性-透 过 膜 N2H2O除 CH3cH20H上 CH3cH2。下列说法不正确的是()A.三氟甲磺酸锂是离子化合物,其作用是增强导电性B.该装置用A u 作催化剂的目的是降低N,的键能C.选择性透过膜可允许N,和N&通过D.阴极区生成N H的电极反应式为N,+6 e +6 C2H5O H =2 N H,+6 C2H5O1 3.某科研团队设计了负载有R u 纳米颗粒且具有三维多孔结构的石墨烯基电极,负极为N a 箔,电解质溶液为添加了乙二胺的有机溶剂,构成了 N a-S O:电池,其简单示意图
10、如图。下列有关NajSjO4A.放电时,正极上的电极反应式为2 N a+2 so2 +2 e-=N a 2 sa,B.充电时,每转移O.l m ol 电子,在阳极可生成标准状况下的气体2.2 4 LC.组装电池时,可将乙二胺的有机溶剂电解液改为乙二胺的水溶液D.该电池使用多孔石墨烯电极有利于气体、电极和电解液的充分接触1 4.有机物液流电池因其电化学性能可调控等优点而备受关注。南京大学研究团队设计了一种水系分散的聚合物微粒“泥浆”电 池(图甲)。该电池在充电过程中,聚对苯二酚(图乙)被氧化,下列说法错误的是()电源/用电器A.放电时,电流由a电极经外电路流向b电极B.充电时,a电极附近的pH减
11、小00C.充电时,b电 极 的 电 极 反 应 式 为 工 匚 尸+0 J、04ne+4nH+=D.电池中间的隔膜为特殊尺寸半透膜,放电时H,从a极区经过半透膜向b极区迁移15.我国学者最近研发一种以铝为负极,石墨烯薄膜(C“)为正极的新型铝一石墨烯电池,氯化铝溶 于1-乙基-3-甲基氯化咪嗖离子液体作为电解液,放电机理如图所示,下列说法错误的是()A.充电时,A1Q;嵌入到石墨中B.放电时,负极反应式为A1-3干+7A1C1;=4ALeC.机理图中的外电路上的箭头方向为电子移动方向D.放电时总反应式为 A l +4 A 1 C 1;+C J A 1 C 1 J =3 A 12C 1;+C 1
12、 6 .一种钉(R u)基配合物光敏染料敏化太阳能电池,其工作原理如图所示。下列说法错误的是()透明导电玻璃 镀P t导电玻璃A.电池工作时,将太阳能转化为电能B.X 电极为电池的负极C.Y电极发生的电极反应为3 F -2 e-=IjD.电池工作时,电解质溶液中和耳,的浓度基本不变1 7 .倍是常见的过渡金属之一,研究格的性质具有重要意义。(1)在如图装置中,观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体,而装置乙中铜电极上无气体产生,格电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是(2)工业上使用丙图装置,采用石墨作电极电解N a,C r O4溶液,使 N a2C r O4转化为N a2C r,O7,
13、其转化原因为NaOH浓溶液NaOH 交换膜 NCrO稀溶液 溶液丙(3)C r O,和K z C h O 7,均易溶于水,它们是工业废水造成铭污染的主要原因。将Cr (V I)转化为Cr (III)常见的处理方法是电解法。将含C r Q;的废水通入电解槽内,用铁作阳极,在酸性环境中,加入适量的N a Cl进行电解,使阳极生成的F e“和Cr/);-发生反应,F e和Cr/):反 应 的 离 子 方 程 式 为。阴极上Cr2O F e都可能放电。若Cr?O;放电,则 阴 极 的 电 极 反 应 式 为;若H+放电,则阴极区形成F e(O H)3和 沉淀。1 8.回答下列问题:(1)科学家研制了一
14、种新型乙醇电池,该电池采用磺酸类质子溶剂,在2 0 0 左右时供电,电池示意图如图1所示。图1AgNO,溶液图2极(填 a”或 b”)为电池的正极,电池工作时电子的流向为(填“a b”或“ba”)。写出该电池负极的电极反应式:。(2)图2中X为电源,Y为浸透滴有酚酸试液的饱和食盐水的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMn O,溶液,通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。Y中 总 反 应 的 化 学 方 程 式 为,滤纸上c点附近会变为_ _ _ _ _ _色。电解一段时间后,Z 产生280mL的气体(标准状况下),此时Z 中溶液的体积为500m L,假设溶液中还有AgNOs存在,则 溶 液 中 氢 离 子
15、的 物 质 的 量 是,加入(填化学式)可使溶液复原。(3)氧化还原反应与生产、生活、科技密切相关。请回答下列问题:银制器皿久置表面变黑是因为表面生成了 Ag2S,该现象属于 腐蚀。在如图3 所示的原电池装置中,负 极 的 电 极 反 应 为,电池总反应为过O.lmole-时,交换膜左侧溶液中离子减少的物质的量为。.g 的.,当电路中通阳高子交换工01允许mil子通过)Aa/Ag二一工Qjryu二 一1 mol 1 尸松图3答案以及解析1.答案:D解析:闭合K1时,Z n作负极被氧化,原电池中阴离子流向负极,复合膜层间的OH-通过b 膜移 向 Z n 电 极,Z n 失 去 电 子 结 合 氢
16、 氧 根 生 成 Zn(OH):,电 极 反 应 式 为Zn+4OH-2e=Z n(O H)f,A 正确;闭合K1时,P d 电极为正极,复合膜层间的氢离子透过 a 膜移向P d电极,CO?得电子后结合氢离子生成HCOOH,NaCl溶液pH减小,B 正确;闭合K。时,P d电极上发生氧化反应,为阳极,与直流电源正极相连,C 正确;闭合K2时,氢离子应移向阴极,即 Z n电极,D 错误。2.答案:D解析:该装置为可充电电池,题图为其放电时的工作原理图,该电池放电时将化学能转化为电能,A 正确;根据电子移动方向,推出金属钠为负极,失去电子,发生氧化反应,B 正确;石墨作正极,电极反应式为2Na*+
17、2SO?+2 e-N a 2 s2c)4,C 正确;根据正极反应式知,转移2moi电子消耗2moiS O?,当转移3个即3moi电子时,消耗3moiSO2,标准状况下消耗SO2的体积为3moix 22.4L-m of=67.2L,D 错误。3.答案:B解析:本题考查H N C)3催化酸性乙醇燃料电池工作原理的分析。本电池为燃料电池,燃料在负极发生氧化反应,0?在正极发生还原反应,电解质溶液显酸性。电极电极反应负极P t电极CH3cH20H+3H2O-12e-2 C O2+12H+反应过程为 N0+3e-+4H+=N 0?+2H2O、正极C 电极4NO+3O2+2H2O=4 H+4N0j,电极总
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