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1、專題能力訓練6　電化學基礎 (時間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(共7小題,每小題8分,共56分。每小題只有1個選項符合題意) 1.如圖為鋅銅原電池裝置圖,下列說法不正確的是(　　) A.電子由Zn極流向Cu極 B.該裝置的總反應:Zn+Cu2+Zn2++Cu C.一段時間后,A池帶正電荷,B池帶負電荷 D.取出鹽橋,電流計指針不再偏轉(zhuǎn) 答案:C 解析:銅鋅原電池中鋅為負極,銅為正極,電子由Zn極流向Cu極,A項正確;該電池的總反應:Zn+Cu2+Zn2++Cu,B項正確;鹽橋中陽離子移向B池,陰離子移向A池,A池和B池中溶液仍然保持電中性,C項錯誤;取出鹽橋,

2、原電池中閉合回路斷開,電流計指針不偏轉(zhuǎn),D項正確。 2.(2019江蘇鹽城高三模擬)一種微生物脫鹽池的裝置如圖所示,下列說法正確的是(　　) A.該裝置可以在高溫下工作 B.X、Y依次為陽離子、陰離子選擇性交換膜 C.負極反應為CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+ D.該裝置工作時,電能轉(zhuǎn)化為化學能 答案:C 3.(2019山東煙臺高三模擬)已知過氧化氫在強堿性溶液中主要以HO2-存在。我國研究的Al-H2O2燃料電池可用于深海資源的勘查、軍事偵察等國防科技領(lǐng)域,裝置示意圖如下。下列說法錯誤的是(　　) A.電池工作時,溶液中OH-通過陰離子交換膜向Al極

3、遷移 B.Ni極的電極反應式是HO2-+2e-+H2O3OH- C.電池工作結(jié)束后,電解質(zhì)溶液的pH降低 D.Al電極質(zhì)量減輕13.5 g,電路中通過9.03×1023個電子 答案:C 4.PbO2-微生物燃料電池(MFC)是利用微生物將有機物中的化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置(如圖),若利用微生物分解香蕉皮(生成的葡萄糖作反應物)使該電池工作,下列說法不正確的是(　　) A.a電極為正極,b電極為負極 B.b電極附近有PbO2,發(fā)生的電極反應為PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O C.電池的總反應式為12PbO2+C6H12O6+24H+6CO2↑+12Pb2++18H

4、2O D.該電池一般是在常溫環(huán)境中工作,使得電池維護成本低,安全性強 答案:A 解析:根據(jù)圖中H+的流向和電子的流向可推知a電極為負極,b電極為正極,所以A項錯誤;PbO2在b極得到電子,發(fā)生還原反應,電極反應式為PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O,B項正確;香蕉皮經(jīng)微生物分解后生成葡萄糖,負極反應為葡萄糖失電子生成二氧化碳,電極反應式為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+,所以總反應式為12PbO2+C6H12O6+24H+6CO2↑+12Pb2++18H2O,C項正確;溫度過高,微生物會發(fā)生變性死亡,所以D項正確。 5.據(jù)外媒報道,在特斯拉最新公布的Mod

5、el E專利設計中,鋁-空氣電池組基本上取代了增程式內(nèi)燃機。鋁-空氣電池工作原理如圖所示,下列有關(guān)說法中不正確的是(　　) A.鋁電極作負極 B.可使用活性炭作正極材料 C.該電池工作時,每消耗2.7 g Al,需耗氧氣6.72 L(標準狀況) D.鋁-空氣電池的可持續(xù)應用要求是一方面在工作狀態(tài)下要有足夠的氧氣供應,另一方面在非工作狀態(tài)下能夠密封防止金屬腐蝕 答案:C 解析:C項,負極反應式:4Al+16OH--12e-4AlO2-+8H2O,正極反應式:3O2+6H2O+12e-12OH-,所以每消耗2.7 g Al,需耗氧氣(標準狀況)的體積為2.7 g27 g·mol-1

6、×14×3×22.4 L·mol-1=1.68 L。 6.鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A.銅電極上發(fā)生氧化反應 B.電池工作一段時間后,甲池的c(SO42-)減小 C.電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加 D.陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡 答案:C 解析:原電池反應為Zn+CuSO4ZnSO4+Cu。Cu電極作正極,Cu2+在正極得電子,發(fā)生還原反應,A項錯誤;由于兩半池中的陰離子SO42-不能透過半透膜,故c(SO42-)都不變,B項錯誤;甲池中由于生成Zn2+,而乙池中C

7、u2++2e-Cu,則乙池中的CuSO4部分變?yōu)閆nSO4,導致乙池中溶液總質(zhì)量變大,C項正確;陰離子不能透過半透膜,D項錯誤。 7.空間實驗室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC),RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。如圖為RFC工作原理示意圖,有關(guān)說法正確的是(　　) A.當有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時,a極產(chǎn)生1.12 L O2(標準狀況下) B.b極上發(fā)生的電極反應是:4H2O+4e-2H2↑+4OH- C.d極上發(fā)生的電極反應是:O2+4H++4e-2H2O D.c極上進行還原反應,B中的H+可以通過隔膜進入A 答案:D 解析:

8、a極接電源的負極,水中的H+得電子生成H2,d電極是氫氧燃料電池的負極,在該電極H2失去電子生成H+,b極上為OH-失電子,生成O2,A、B、C錯誤;b極產(chǎn)生的O2進入C極,C極上O2得電子發(fā)生還原反應,在酸性電解質(zhì)溶液中O2+4H++4e-2H2O,D項正確。 二、非選擇題(共3小題,共44分) 8.(12分)化學在能源開發(fā)與利用中起到十分關(guān)鍵的作用。甲烷是一種新型的綠色能源,又是一種重要的化工原料。甲烷燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高,具有廣闊的發(fā)展前景,現(xiàn)用甲烷燃料電池進行如圖實驗(圖中所用電極均為惰性電極)。 (1)電極b為　　　　極,溶液中OH-移向　　　極。(填“a”或“b”)?

9、(2)電極a處所發(fā)生的電極反應式為: 　　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)乙裝置中所發(fā)生的總反應方程式為: 　　　　　　　　　　　　　　　　。? (4)若圖乙裝置中盛有100 mL 0.2 mol·L-1 AgNO3溶液,當甲烷燃料電池中消耗氧氣56 mL(標準狀況下)時,則此時圖乙裝置中溶液的pH=　　　　(溶液體積變化忽略不計),d極增重　　　　 g。? 答案:(1)正　a (2)CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O (3)4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 (4)1　1.08 解析:(1)氧氣在b電極發(fā)生還原反應,b是正極;原電池中陰離子移向

10、負極,故溶液中OH-移向a電極。 (2)電極a上發(fā)生氧化反應,電極反應式為CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O。 (3)用惰性電極電解硝酸銀溶液,發(fā)生的總反應方程式為4AgNO3+2H2O4Ag +O2↑+4HNO3。 (4)消耗氧氣56 mL(標準狀況下)時,轉(zhuǎn)移電子0.01 mol,根據(jù)電子守恒,乙池生成n(H+)=0.01 mol,c(H+)=0.1 mol·L-1,pH=1;d電極生成0.01 mol的銀,質(zhì)量為1.08 g。 9.(14分)新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為

11、電源,進行飽和氯化鈉溶液電解實驗,如圖所示: 回答下列問題: (1)甲烷燃料電池負極的電極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (2)閉合K開關(guān)后,a、b電極上均有氣體產(chǎn)生,其中b電極上得到的是　　　　　,電解氯化鈉溶液的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)若每個電池甲烷通入量為1 L(標準狀況),且反應完全,則理論上通過電解池的電量為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(已知NA=6.02×1023 mol-1,電子電荷為1.60×10-19 C,列式表示即可),最多能產(chǎn)生的氯氣體積為　　　 L(標準狀況)。? (

12、4)若如圖所示U形管中氯化鈉溶液的體積為800 mL。閉合K后,每個電池甲烷用量為0.224 L(標準狀況),且反應完全。若產(chǎn)生的氣體全部逸出,電解后溶液混合均勻,電解后U形管中溶液的pH為　　　　。? 答案:(1)CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O (2)H2　2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ (3)1 L22.4 L·mol-1×8×6.02×1023 mol-1×1.60×10-19 C　4 (4)13 10.(18分)人類活動產(chǎn)生的CO2長期積累會威脅生態(tài)環(huán)境,其減排問題受到全世界的關(guān)注。 (1)將煤燃燒產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達到降低碳排放的

13、目的。圖1是通過光電轉(zhuǎn)化原理以廉價原料制備新產(chǎn)品的示意圖。寫出圖示轉(zhuǎn)化過程的化學反應方程式:　　　　　　　　　　　　　　。連接催化劑a、b的導線上電子流動方向是　　　　(填“a→b”或“b→a”)。? 圖1 圖2 (2)高溫電解技術(shù)可將釋放的CO2轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)利用價值的產(chǎn)品。反應的化學方程式為CO2+H2OCO+H2+O2,其工作原理如圖2所示,電極b上放出的氣體X為　　　　　　,與電極b相連的Y極為外接電源的　　　　　　　(填“正”或“負”)極。? (3)工業(yè)上常用高濃度的K2CO3溶液吸收CO2得KHCO3溶液,再利用電解法使K2CO3溶液再生,其裝置如圖3所示,在陽

14、極區(qū)附近發(fā)生的反應包括　　　　　　　　　　　　　　和H++HCO3-CO2↑+H2O。? 圖3 答案:(1)2CO2+2H2O2HCOOH+O2　a→b (2)O2　正 (3)4OH--4e-2H2O+O2↑ 解析:(1)根據(jù)圖1可知反應物是CO2和H2O,生成物是HCOOH和O2,然后配平得:2CO2+2H2O2HCOOH+O2,反應過程中H2O失去電子生成O2和H+,CO2得到電子后與H+結(jié)合轉(zhuǎn)化為HCOOH,所以電子流動方向是a→b。 (2)根據(jù)圖2可知電極a上,CO2和H2O得到電子生成CO和H2,電極a是陰極,所以電極b應該是陽極,連接外接電源的正極,電極反應是2O2--4e-O2↑。 (3)右側(cè)為陽極區(qū),生成物是O2和CO2,電極反應是4OH--4e-2H2O+O2↑和H++HCO3-CO2↑+H2O。