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1、专题06 电化学原理应用1.（2022高三T8联考（湖北版）随着电池的研究取得了新进展，某小组以该电池为电源电解处理含废水和含的酸性废水，并分别获得溶液和单质镍。电解处理的工作原理如图所示，下列说法正确的是（ ）A.电池可使用水溶液做电解液B.X与该电池的Li电极相连C.若去掉离子膜M将两室合并，则X电极的反应不变D.离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜【答案】D【解析】随着电池的研究取得了新进展，某小组以该电池为电源电解处理含废水和含的酸性废水，并分别获得溶液和单质镍。依据题意可知，Li为负极，CO2为正极，X为阳极，Y为阴极。X极：4OH- -4e- =O2+2H2O，Y极：Ni
2、2+2e-= Ni。离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜A. Li与水发生反应，电池不可使用水溶液做电解液， B.X为阳极，Y为阴极，Li为负极，CO2为正极，Y与该电池的Li电极相连C.若去掉离子膜M将两室合并， X电极的反应为2Cl- - 2e- = Cl2D.离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜2.（2022高三T8联考）利用电化学装置可以实现甲烷、二氧化碳两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：下列说法不正确的是( )A.阴极上的反应式为B.若生成的乙烯和乙烷的体积比为2:1，则消耗的和的体积比为6:5C.该装置中电子转移方向：电源负极电极A电极B电源正极D.甲烷在电
3、极B上存在碳氢键的断裂和碳碳键的形成【答案】C【解析】A.阴极上的反应式为B.若生成的乙烯和乙烷的体积比为2:1，消耗乙烷 6 mol，转移电子10 mol e-，则消耗的和的体积比为6:5C.电子只能通过导线移动，C错误；D.甲烷在电极B上生成乙烯和乙烷，存在碳氢键的断裂和碳碳键的形成3.（2021北京顺义第二次联考）化学家正在研究尿素燃料电池，尿素燃料电池结构如图所示，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，下列有关描述正确的是（ ）A.甲电极为电池的正极B.乙电极的电极反应式为：C.电池工作时氢离子向甲电极移动D.电池工作时，理论上净化消耗标准状况下 【答案】D【解析】A.甲电极为电池的负极
4、，乙电极为电池的正极；B.乙电极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O C.电池工作时，阳离子移向正极，氢离子向乙电极移动D.电池工作时，理论上净化，转移6mol e-，消耗标准状况下浓度的废水4.（2021天津高三质量调查卷二）一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )A.电流方向是从吸附层M通过导线到吸附层NB.放电时,吸附层M发生的电极反应:C.从右边穿过离子交换膜向左边移动D.“全氢电池”放电时的总反应式为:【答案】B【解析】依题意可知，吸附层M为负极，吸附层N为正极，A.电流方向是从正极流向负极，吸附层N通过导线到吸附层MB.放电时,吸附层M发生的电极反应:C
5、.阳离子移向正极，从右边穿过离子交换膜向右边移动D.“全氢电池”放电时的总反应式为: H+ + OH- = H2O5.（2021上海崇明区二模）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，如图所示。下列说法正确的是（ ）A.X是阳极 B.Y极发生还原反应C.该装置将电能转化为化学能D.X极的电极反应为：Fe2e Fe3【答案】C【解析】依题意可知，X为阴极，Y为阳极；A.X是阳极 B.Y极发生氧化反应C.该装置将电能转化为化学能D.X极的电极反应为：Fe3+e -Fe26.（2021山东济宁一模）微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接
6、转化成电能的装置.某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的催化还原，其工作原理如图所示.下列说法不正确的是( )A.电池工作时外电路电流由b极流向a极B. b极反应式为C.每生成，右池减少D.每处理，可生成(标准状况下)【答案】C【解析】A.a极为负极乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，b极分中铬由+6变成+3价，得电子发生还原反应为正极，所以电池工作过程中电流由b极流向a极，A正确；B.b极中铬由+6变成+3价，得电子发生还原反应，电极反应式为：， B正确；C.根据反应可知每生成1 mol，电路中转移了3mol电子，即有3mol从进入右池，同时水解生成了3mol，而反应过程中消耗7mol，故右池减
7、少1mol，C错误；D、根据得失电子守恒，每处理0.5 mol，转移3mol的电子，所以生成二氧化碳的物质的量为，标况下的体积为：，D正确；故答案为：C。7.（2021江苏连云港5月考前模拟）电化学催化重整法将转化为甲烷的原理如下图所示。下列有关说法正确的是( )A.电解过程中化学能转化成电能B.Cu电极发生的反应为C.电解过程中，由左室向右室移D.电解过程中，右室里的KOH溶液浓度逐渐变大【答案】B【解析】A.电解过程中电能转化成化学能B.Cu电极发生的反应为C.电解过程中，由右室向左室移动D.电解过程中，右室里的KOH溶液浓度逐渐减小8.（2022浙江五校一联考）钠离子电池具有资源丰富、成
8、本低、安全性好、转换效率高等特点，有望成为锂离子电池之后的新型首选电池，如图是一种钠离子电池工作示意图：下列说法中的是( )A.放电时，通过交换膜向N极移动B.充电时，光照可促进电子的转移C.充电时，光电极上发生的电极反应为D.放电时，若负极室有2 mol阴离子发生反应，则电路中转移2 mol电子【答案】D【解析】A.由图中信息知，放电时，电极N为正极，电极M为负极，由M负极电极区移向正极N电极区，A正确；B.根据题意：光电极能使电池在太阳光照下充电，所以充电时，光可以促进在光电极上转移电子，B正确；C.在充电时，阳极上发生失电子的氧化反应，根据图示知道电极反应为，C正确；D.由分析可知，充电
9、时还原为，电极反应为：，则放电时负极反应为：，由此可知若负极室有2mol阴离子发生反应，则电路中转移3mol电子，D错误；故答案为D。9.（2021高考化学黄金预测卷）某科研团队利用连续闭合的电化学化学反应循环实现氮还原的原理示意图如图所示，其中作为氮还原的催化剂，则下列说法正确的是（ ）A.氢离子由A电极经过质子交换膜移向B电极B.电解液中转化为的过程为还原反应C.A电极的电势低于B电极D.该电池生成3 mol氧气时可还原氮气44.8 L【答案】C【解析】A.B为电解池阳极，连接电源的正极，A电极为电解池阴极，连接电源负极，根据离子迁移规律氢离子由阳极移回阴极，即由B电极经过质子交换膜移向A
10、电极，故A错误； B.电解液中转化为的过程为氧化反应，故B错误C.A电极为阴极，电势低于B电极，故C正确；D根据得失电子守恒，阳极生成3mol氧气转移12mol电子，可还原2mol氮气，但选项中未指明标准状况，无法计算气体体积，故D错；故选：C。10.（2022河北省省级联考）微生物燃料电池可用于有机废弃物的处理，某微生物燃料电池工作原理如图所示废弃物用表示。下列说法错误的是( )A.X是，膜为质子膜B.负极上的电极反应式：C.当电路中转移0.4 mol电子时，b极上消耗2.24 LD.a极的电势低于b极【答案】C【解析】由a电极区，被氧化后产物之一为知，a极是负极，电解质溶液呈酸性，由负极向
11、正极迁移，故X是，相应的膜为允许通过的质子膜，A项正确；在负极失去电子转化为、，B项正确；当电路中有0.4 mol电子通过时会消耗0.1 mol，在标准状况下体积为2.24 L，C项错误；原电池中正极的电势高于负极的电势，D项正确。11.（2021河南省名校联盟下学期开学考试）一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收溶液的有机高聚物为固态电解质，其电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段。其电池总反应为：下列说法不正确的是（ ）A.吸收溶液的有机高聚物固态电解质中离子可自由移动B.充电时，向阴极移动C.放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极D.放电时，电极的正极反应为：【答
12、案】B【解析】电池放电时是原电池，由电池总反应可知，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极，A项正确；含有膜的碳纳米管纤维作电池正极，正极发生还原反应，其电极反应为，D项正确；根据图中信息，有机高聚物中含有的化学键有极性键、非极性键，氢氧原子间形成的氢键属于分子间作用力，不属于化学键，B项错误；由图2可以看出合成有机高聚物的单体是，C项正确。12.（2022太原五中第四次诊断）实验小组设计如图所示装置分离含和的浆液，并联合制备硫酸和烧碱。下列说法错误的是( )A.电极M上的电势低于电极N上的电势 B.膜b适合选择阴离子交换膜C.工作时阳极区溶液的pH逐渐减小 D.若导线中流过4 mol，理论上有4
13、mol 通过膜b【答案】D【解析】由装置功能和装置图中信息知，电极M为阴极，电极N为阳极，电极M上的电势低于电极N上的电势，A项正确；膜b允许通过，适合选择阴离子交换膜，B项正确；工作时阳极区硫酸溶液浓度逐渐增大，溶液pH逐渐减小，C项正确；若导线中流过4mol，理论上有2 mol通过膜b，D项错误。13.（2021安徽省二模）近期，我国科技工作者设计了一种电催化装置(如图所示)，实现了低电压电解产氢和硫元素的回收利用。下列说法正确的是( )A.通电后负极区溶液的pH减小B.交换膜b为阴离子交换膜C.阳极区的电极反应为D.电路中转移2 mol 时，中间隔离室离子数增加2 【答案】C【解析】A.
14、由图示，左侧发生还原反应，；故左侧为负极区（阴极区），通电后氢离子浓度减小，溶液的PH增大，故A错误； B右侧发生反应，钠离子通过交换膜b进入隔离室，故交换膜b为阳离子交换膜，故B错误； C阳极区的电极反应为，故C正确；D.电路中转移2mol电子时，左侧有1mol硫酸根进入隔离室，右侧有2mol钠离子进入隔离室，故中间隔离室离子数增加，故D错误。14.（2022湖南省湘潭市一联）20世纪80年代Townley首次提出利用电化学膜脱除烟气中：将烟气预氧化使转化为，再将预氧化后的烟气利用如图所示原理进行净化。下列说法正确的是( )A.预氧化时，可以用酸性溶液来氧化B.净化气可能为纯净物C.阳极的电
15、极反应式：D.工业上一般用蒸馏水吸收“扫出气”，得到的产物保存在棕色广口瓶中【答案】C【解析】若用酸性溶液来氧化，被直接氧化成，A项错误；烟气中主要含有、和，和反应生成的反应为可逆反应，净化气不可能为纯净物，B项错误；工业上一般用浓硫酸来吸收，得到的硫酸一般保存在细口试剂瓶中，D项错误。15.（2022广东9月一轮复习调研）利用假单胞菌分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法正确的是（ ）A.该过程将电能转化为化学能B.电流方向：b电极用电器a电极C.负极的电极反应式为：D.当外电路通过电子时，消耗氧气的体积为22.4 L【答案】B【解析】依据题意可知：该装置为原电池，a电极为负极，b电极为正极，A.该过程将化学能转化为电能B.电流方向：b电极用电器a电极C负极的电极反应式为：X+e- =Y+H+D.当外电路通过电子时，消耗氧气的体积为22.4 L（标准状况下）