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1、提升训练11电化学原理及其应用1.我国“蛟龙”号载人潜水器进行第五次下潜试验,最大深度达到7 062米,并安全返回。其动力电源是AlAgO电池,原理如图所示。下列说法中正确的是()A.Al电极是该电池的正极B.Ag在AgO/Ag电极上发生氧化反应C.该电池负极反应是2Al+8OH-6e-2Al+4H2OD.AgO/Ag电极附近溶液中的pH减小2. (2017学军中学)氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上,其反应原理示意图如下。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是()A.该装置将化学能转化为电能B.为了增加灯泡亮度,可以将电极石墨棒变得粗糙多孔C.电子迁移方向:电极a灯泡电极b电解质溶液电极aD.该
2、电池的总反应:2H2+O22H2O3.下列各组中,每种电解质溶液在惰性电极条件下电解时只生成氢气和氧气的是()A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)24.有关下列电化学装置说法正确的是()A.装置中,盐桥中的K+移向ZnSO4溶液B.装置工作一段时间后,a极附近溶液的pH增大C.用装置精炼铜时,c极为粗铜D.装置电池负极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-5.下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图,其原理是在较低的阴极电位下,TiO2(阴极)中的
3、氧解离进入熔融盐,阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是()A.阳极的电极反应式为2Cl-2e-Cl2B.阴极的电极反应式为TiO2+4e-Ti+2O2-C.通电后,O2-、Cl-均向阴极移动D.石墨电极的质量不发生变化6.一种用于驱动潜艇的液氨液氧燃料电池的工作原理示意如图,下列有关该电池说法正确的是()A.该电池工作时,每消耗22.4 L NH3转移3 mol电子B.电子由电极A经外电路流向电极BC.电池工作时,OH-向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为:O2+ 4H+ 4e-2H2O7.(2017全国卷3)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯
4、的S8材料,电池反应为:16Li+xS88Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e-3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多8.一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3Fe下列说法错误的是()A.当pH6时,碳钢主要发生吸氧腐蚀C.当pH14时,正极反应为O2 + 4H+ 4e-2H2OD.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,
5、碳钢腐蚀速率会减缓9.500 mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(N)为6.0 molL-1,用石墨电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收到22.4 L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是()A.原混合溶液中c(K+)为4 molL-1B.电解后加入1 molCu(OH)2可使溶液复原C.电解后溶液中c(H+)为8 molL-1D.原溶液中c(Cu2+)为1 molL-110.利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液
6、。B极区电解液为(填化学式)溶液,阳极电极反应式为,电解过程中Li+向(填“A”或“B”)电极迁移。11.CH4可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如图所示:原电池工作过程中OH-的作用是;负极电极反应式为。若电路中转移电子数为0.8NA,左侧溶液pH(填“增大”“减小”或”不变”)(忽略溶液体积的变化),右侧的OH-物质的量变化量为。12.钢铁的电化学腐蚀原理,在酸性环境中发生析氢腐蚀,在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀。(1)写出图中石墨电极的电极反应式:。(2)将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在图中虚线框内所示位置作出修改,并用箭头标出导线中电子移动方向。.电化学原理
7、在化学工业中有广泛的应用,请根据如图回答问题。(1)装置A中的Y电极为极,X电极的电极反应式为,工作一段时间后,电解质溶液的pH将(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)若装置B中a为石墨电极、b为铁电极,W为饱和食盐水(滴有几滴酚酞溶液),则铁电极的电极反应式为。电解一段时间后若要恢复原溶液的成分和浓度,应该采用的办法。(3)若利用装置B进行铜的精炼,则a电极的材料为,工作一段时间后装置B电解液中c(Cu2+)将(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)若装置B中a为Ag棒,b为铜棒,W为AgNO3溶液,工作一段时间后发现铜棒增重2.16 g,则流经电路的电子的物质的量为。参考答案提升训练11
8、电化学原理及其应用1.C由原电池装置图可知铝被氧化生成NaAlO2,则Al为负极,A错误;AgO被还原,应为原电池的正极,发生还原反应,B错误;C.Al为电池的负极,电极反应为2Al+8OH-6e-2Al+4H2O,C正确;正极发生AgO+H2O+2e-Ag+2OH-,溶液pH增大,D错误,答案选C。2.C3.C电解HCl溶液生成氢气和氯气,电解CuCl2溶液生成Cu和氯气,电解Ba(OH)2溶液生成氢气和氧气,故A不选;电解NaOH溶液生成氢气和氧气,电解CuSO4溶液生成Cu、氧气、硫酸,电解H2SO4溶液生成氢气和氧气,故B不选;电解NaOH溶液、H2SO4溶液、Ba(OH)2溶液,均只
9、生成氢气和氧气,故C选;电解NaBr溶液生成溴、氢气、NaOH,电解H2SO4溶液生成氢气和氧气,电解Ba(OH)2溶液生成氢气和氧气,故D不选。4.B装置中,Zn比Cu活泼,Zn失去电子为负极,阳离子向正极移动,则盐桥中的K+移向CuSO4溶液,故A错误;a与电源负极相连,为阴极,氢离子在阴极上放电,则装置工作一段时间后,a极附近溶液中OH-浓度增大,a极附近溶液的pH增大,故B正确;粗铜精炼时,精铜为阳极,d与正极相连,则d极为粗铜,故C错误;装置为燃料电池,正极上氧气得到电子,则正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故D错误;故选B。5.B电解质中的阴离子O2-、Cl-向阳极移动,
10、由图示可知阳极生成O2、CO、CO2,所以电极反应为2O2-4e-O2,O2与石墨反应生成CO、CO2,A、C、D项错误,只有B项正确。6.B温度、压强未知,无法计算22.4 L NH3的物质的量,A错误;该电池中通入氧气的电极B为正极,电极A为负极,电子由电极A经外电路流向电极B,B正确;电池工作时,OH-向负极移动,C错误;该电池电解质溶液显碱性,电极B上发生的电极反应为:O2+ 2H2O+ 4e-4OH-,D错误。7.DA项,在该电池中电极a为正极,发生的反应依次为:S8+2Li+2e-Li2S83Li2S8+2Li+2e-4Li2S62Li2S6+2Li+2e-3Li2S4Li2S4+
11、2Li+2e-2Li2S2,故A正确;B项,原电池工作时,转移0.02 mol电子时,被氧化的Li的物质的量为0.02 mol,质量减少0.14 g,正确;C项,石墨烯能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极a的导电性,正确;D项,电池充电时由于Li+得到电子生成Li,则电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越少,错误。8.C9.B电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极上的电极反应式:4OH-4e2H2O+O2,当产生22.4 L即1 mol(标准状况)氧气时,转移电子4 mol,阴极上先发生电极反应:Cu2+2e-Cu,然后是:2H+2e-H2,在阴极上生成1 mol氢气时,转移电子是2
12、 mol,所以铜离子共得到2 mol电子,所以铜离子的物质的量为1 mol,c(Cu2+)=2 molL-1。根据c(Cu2+)=2 molL-1,可知Cu(NO3)2的浓度是2 molL-1,其中的c(N)=4.0 molL-1,又因原混合溶液中c(N)=6.0 molL-1,所以原混合溶液中硝酸钾的浓度是2 molL-1,所以c(K+)为2 molL-1,A错误;根据出来什么补什么的原则,电解产物是1 mol Cu、1 mol O2和1 mol H2,相当于1 mol Cu(OH)2的组成,电解后加入1 mol Cu(OH)2可使溶液复原,B正确;阳极上的电极反应式:4OH-4e-2H2O
13、+O2,当产生22.4 L即1 mol(标准状况)氧气时,转移电子4 mol,消耗氢氧根离子4 mol,阴极上发生了电极反应2H+2e-H2,在阴极上生成1 mol氢气时,转移电子2 mol,消耗氢离子2 mol,所以电解后溶液中,如果忽略体积变化,则c(H+)=4 molL-1,C错误;结合分析可知原溶液里c(Cu2+)=2 molL-1,D错误;答案选B。10.LiOH2Cl-2e-Cl2B【解析】 B极区生成H2,同时会生成LiOH,则B极区电解液为LiOH溶液;电极A为阳极,在阳极区LiCl溶液中Cl-放电,电极反应式为2Cl-2e-Cl2;在电解过程中Li+(阳离子)向B电极(阴极区
14、)迁移。11.参与电极反应,定向移动形成电流CH4-8e-+10OH-C+7H2O不变0.2 mol【解析】 甲烷失去电子转化为CO2,CO2结合氢氧根生成碳酸根,则氢氧根的作用是参与电极反应,定向移动形成电流;负极通入甲烷,电极反应式为CH4-8e-+10OH-C+7H2O。若电路中转移电子数为0.8NA,正极消耗氧气0.2 mol,生成氢氧根0.8 mol,由于生成的氢氧根向负极移动,所以左侧溶液pH不变。根据负极电极反应式可知右侧甲烷消耗1 mol氢氧根,所以右侧的OH-物质的量变化量为1 mol-0.8 mol=0.2 mol。12.(1)O2+2H2O+4e-4OH-(2).(1)正
15、极H2+2OH-2e-2H2O减小(2)2H+2e-H2通入适量HCl(3)粗铜减小(4)0.02 mol【解析】 .(1)电解质溶液为NaCl溶液,呈中性,钢铁发生吸氧腐蚀。负极上铁失电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。(2)Fe作电解池的阴极可被保护,所以给该装置加外接电源,应使负极与铁相连,电子从电源的负极流向铁,其图为。.(1)装置A为氢氧燃料电池,燃料在负极发生氧化反应:H2+2OH-2e-2H2O;因反应消耗OH-且生成水,导致电解质溶液pH减小。(2)根据图知,Y是正极,b是阴极,电解饱和食盐水时,阴极上氢离子放电生成氢气:2H+2e-H2,因为电解过程中放出氢气和氯气,所以要恢复原溶液的成分和浓度,应通入适量的HCl。(3)电解法精炼铜时,粗铜为阳极,精铜为阴极,所以阳极材料是粗铜;阳极上失电子变成离子进入溶液,因作阳极的粗铜中的铜和比铜活泼的金属都失去电子进入溶液,阴极溶液中Cu2+得到电子沉积在阴极上,所以,电解一段时间后,溶液中铜离子浓度减小。(4)构成的装置为电镀装置,铜棒增重2.16 g,为析出Ag的质量,则n(Ag)=0.02 mol,故流经电路的电子的物质的量为0.02 mol。7