高三化学原电池电解池难点练习(共17页).docx

《高三化学原电池电解池难点练习(共17页).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三化学原电池电解池难点练习(共17页).docx（17页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上高三化学原电池电解池难点练习一、单选题1.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( )A反应CH4H2O3H2CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子B电极A上H2参与的电极反应为：H22OH2e=2H2OC电池工作时，向电极B移动 D电极B上发生的电极反应为：O22CO24e=22.某科研人员设计了以液态肼（N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700 900时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，已知生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( )A.电极甲的电极反应

2、为:N2H4-4e-=N2 +4H +B.电池总反应为:N2H4 +O2=N2+2H2OC.电池内电路中电流由电极乙流向电极甲D.每32 g N2H4参与反应，有1 mol O2-移向电极甲3.利用如图所示的电化学装置可将废水中的尿素转化为对环境无害的物质。下列有关说法错误的是A.该装置既可以处理废水，还可以通过a、b输出电能 B.M极的电极反应式:C.该电化学装置工作时，质子从N极移向M极D.相同条件下，M极生成的气体与N极消耗的气体体积比为4: 34.合理利用电化学原理不仅可消除某些物质造成的污染，还可获得可观的电能，下面是处理垃圾渗透液的一种装 置工作原理图。下列说法正确的是（ ）A.X

3、极的电极反应式为B.Y是正极，发生氧化反应C.当电路中有5 mol电子通过时，正极上有14 g气体放出D.盐桥内移向Y电极5.利用电解法转化CO2可实现CO2的资源化利用，如下是利用电解法将CO2转化为HCOOH的原理示意图，下列 有关说法不正确的是( )A.Sn电极是阴极B.阳极区逸出两种无色无味的气体C.电解池工作时，阳极区和阴极区KHCO3浓度都下降D.K+由阳极区向阴极区迁移6.金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为 4M+nO2+2nH2O4M(OH)n,已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材

4、料理论上能释放出的最大电能。下列说法中不正确的是( )A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2n H2O+4ne-4M(OH)nD.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜7.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转化成电能的装置，利用该类电池处理某含铬（以形式存在）废水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )A.M极为电池负极，有机物在该极被氧化B.电池工作时，N

5、极附近溶液pH增大C.该电池能够在高温下工作D.处理1 mol时有超过6 mol 从交换膜左侧向右侧迁移8.支持海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整9.最近我国科学家设计了一种协同转化装置,实现对天然气中和的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:该装置

6、工作时,下列叙述错误的是( )A.阴极的电极反应:B.协同转化总反应:C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D.若采用取代,溶液需为酸性二、填空题10.CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。(1).CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4H2O热分解可制备CaO，CaC2O4H2O加热升温过程中固体的质量变化见下图。写出400600 范围内分解反应的化学方程式： 。与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是 。(2).电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HC

7、OOH的原理示意图如下。写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式： 。电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是 。(3).CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H =41.2 kJmol1反应：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H =122.5 kJmol1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OCH3的选择性=100温度高于300 ，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是 。

8、220 时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有 。11.CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为_(写离子符号);若所得溶液c():c()=2:1,溶液pH=_。(室温下,H2CO3的K1=410-7;K2=510-11)（2）CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:化学键CHC=OHHC O(

9、CO)键能/kJmol-14137454361075则该反应的H=_。分别在v L恒温密闭容器A)恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_(填“A” 或“B ”)。按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900的原因是_（3）O2辅助的AlCO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式:_,电池的正极反应式:6O2+6e-=6, 6CO2+6O2-=3反应过程中O2的作用

10、是_,该电池的总反应式:_。12.铅精矿可用于冶炼金属铅,其主要成分为PbS。I.火法炼铅将铅精矿在空气中焙烧,生成PbO和。(1)用铅精矿火法炼铅的反应的化学方程式为_。(2)火法炼铅的废气中含低浓度,可将废气通入过量氨水中进行处理,反应的离子方程式为_。II.湿法炼铅在制备金属铅的同时,还可制得硫黄,相对于火法炼铅更为环保。湿法炼铅的工艺流程如下:已知:i.不同温度下的溶解度如下表所示。温度()20406080100溶解度(g)1.001.421.942.883.20ii.为能溶于水的弱电解质，在浓度较大的溶液中，存在平衡:。(3)浸取液中的作用是_。(4)操作a为加适量水稀释并冷却，该操

11、作有利于滤液1中的析出，分析可能的原因是_。(5)将溶液3和滤液2分別置于下图所示电解装置的两个极室中,可制取金属铅并使浸取液中的再生。溶液3应置于_(填“阴极室”或“阳极室”)中。简述滤液2电解后再生为的原理:_。若铅精矿的质量为a g,铅浸出率为b,当电解池中通过c mol电子时,金属铅全部析出,铅精矿中PbS的质量分数的计算式为_。三、推断题13.七铝十二钙(12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:（1）煅粉主要含MgO和 ，用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶， 若溶液I中c(Mg2

12、+)小于510-6molL-1,则溶液PH大于 （Mg(OH)2的Ksp=510-12);该工艺中不能用（NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是 ，（2）滤液I中的阴离子有 （忽略杂质成分的影响）；若滤液I中仅通入CO2，会生成 ，从而导致CaCO3产率降低。（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为 。（4）电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为 。（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时和两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。四、实验题14.资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发

13、展具有重要作用。某工厂以酸性工业废水（含、）以及硫酸厂废气（）为原料提取铬的工艺流程如下:有关数据如下表所示。化合物完全沉淀的pH10.54.35.3开始溶解的pH7.89.2近似值请回答下列问题:（1）步骤中发生主要反应的离子方程式为 。（2）步骤中加入适量的目的是 。（3）为了达到实验目的，步骤中加入NaOH溶液，应调节溶液的pH范围为 。（4）步骤向滤液B中通入过量，反应的离子方程式为 。（5）工业上也常采用下列装置，利用电解法处理含铬废水。在电解过程中阳极区pH增大的原因是 。理论上每处理含1mol 的废水，阴极区得到的气体体积为 L（标准状况）参考答案1.答案：D解析：A.，化合价有

14、，升高6，则参加反应共转移6mol电子，故A错误；B. 通入氧气的一极为正极，则B为正极，A为负极，负极上和被氧化生成二氧化碳和水，故电极A的反应为，电解质中没有，故B错误；C. 原电池中阴离子向负极移动，A为负极，所以向电极A移动，故C错误；D. 电极上氧气得电子发生还原反应：，故D正确。故选：D。2.答案：B解析：电极甲为负极，电极反应为N2H4 +2O2- -4e- = N2 +2H2O，A项错误;电池总反应为N2H4 +O2=N2 +2H2O, B项正确；电池外电路中电流由电极乙流向电极甲，电池内电路中 电流由电极甲流向电极乙，C项错误;根据N2H4 +2O2- -4e- = N2 +

15、2H2O,可知每32 g N2H4参与反应，有2 molO2-移向电极甲，D项错误。3.答案：C解析：由在N极上生成,而不是在N极上生成 可知，该电化学装置为原电池，可提供电能,A项正确；由“尿素转化为对环境无害的物质”，结合尿素的元素组成.可知生成的无 害的含碳、含氮物质分别为、，则M极（负极）发生氧化反 应，电极反应为， B项正确;质子为阳离子,原电也工作时，阳离子从负极移向正极，即从M极移向N极，C项错误；正极反应为,由得失电子守恒可知，M极（负极）生成2 mul 、2 mol 时，N极（正极）消耗3 md ,相同条件下气体的体积比等于其物质的量之比,D项正确。4.答案：C解析：A项，由

16、题图知，在X极上转化为，X极上不 可能有大参与反应，错误B项，由题图知，Y极上得 到电子转化为，此过程中发生了还原反应，Y是正极，错误，C项， 正极（Y极）上的电极反应式 为,当电路中有5 mol电子通过时，正极上得到5 mol电子，有 0.5 mol放出，质量为14 g，正确，.D项，原电池中阴离子移向负 极（X极），错误。5.答案：C解析：该电解装置是将CO2转化为HCOOH,碳元素化合价 降低，则CO2应该在阴极上发生得电子的还原反应，所以Sn电极是 阴极，故A正确；Pt电极是阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上的电 极反应式为2H2O-4e-=O2 +4H+ ,阳极上生成的H+与电 解液中

17、发生反应H+ + =CO2 + H2O,故B正 确；阴极的电极反应式是2H2O + 3CO2 + 2e- =HCOOH + 2，又交换膜为阳离子交换膜，电解池工作时，阳极区的K + 穿过阳离子交换膜迁移到阴极区，故随着反应发生，阴极区KHCO3 浓度增加，故C错误,D正确。6.答案：C解析：采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积,且有利于氧气扩散至电极表面,A项正确;根据“已知”信息知铝的比能量比Mg、Zn的高,B项正确;M-空气电池放电过程中,正极为氧气得到电子生成OH-,C项错误;为了避免正极生成的OH-移至负极,应选用阳离子交换膜,D项正确。7.答案：C解析：8.答案：C解析：由

18、图可知，高硅铸铁与直流电源的正极相连，作电解池的阳极， 钢管桩与直流电源的负极相连，作电解池的阴极，通入保护电流使钢管桩 表面腐蚀电流接近于零，钢管桩得到保护，A正确；通电后,外电路中电子 由高硅铸铁经导线流向正极，再由电源的负极经导线流向钢管桩，故通电 后外电路中电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；高硅铸铁为惰性 辅助阳极，只起到传递电流的作用，不会被损耗,C错误;通入的保护电流 要根据海水中电解质的浓度、温度等环境条件变化进行调整，从而有效保 护钢管桩，D正确。9.答案：C解析：由石墨烯电极区反应可知该极发生氧化反应，为阳极，则ZnO石墨烯为阴极。阴极的电极反应为:，A正确;装置工作时

19、涉及三个反应，与的转化循环进行，总反应为与之间的反应，根据得失电子守恒可知总反应为，B正确；石墨烯与电源正极相连,ZnO石墨烯与电源负极相连，故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高,C错误;均在酸性环境中稳定存在，D正确。10.答案：（1） CaC2O4 CaCO3+COCaC2O4H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔（2）CO2+H+2eHCOO或CO2+2eHCOO+阳极产生O2，pH减小，浓度降低；K+部分迁移至阴极区（3）反应的H0，反应的H0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度增大压强，使用对

20、反应催化活性更高的催化剂解析：（1）令CaC2O4H2O的物质的量为1mol，即质量为146g，根据图像，第一阶段剩余固体质量为128，原固体质量为146g，相差18g，说明此阶段失去结晶水，第二阶段从剩余固体质量与第一阶段剩余固体质量相对比，少了28g，相差1个CO，因此400600范围内，分解反应方程式为CaC2O4 CaCO3CO；CaC2O4H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔，增加与CO2的接触面积，更好捕捉CO2；（2）根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO22e=HCOO，或CO2H2e=HCOO；阳极反应式为2H2O4e=O24H，阳极附近pH减小，H与

21、反应，同时部分K迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区KHCO3溶液浓度降低；（3）根据反应方程式，反应I为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，反应II为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，CO2的转化率降低，根据图像，上升幅度超过下降幅度，因此温度超过300时，CO2转化率上升；图中A点CH3OCH3的选择性没有达到此温度下平衡时CH3OCH3的选择性，依据CH3OCH3选择性公式，提高CH3OCH3选择性，不改变反应时间和温度时，根据反应II，可以增大压强，或者使用对反应II催化活性更高的催化剂。11.答案：（1）, 10（2）+120 kJmol-1,

22、B900时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低。（3）Al3e-=Al3+(或2Al6e-=2Al3+), 催化剂, 2Al+6CO2=Al(C2O4)3解析：（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,因为得到溶液的碱性较强,所以CO2主要转化为碳酸根离子()。若所得溶液c():c()=2:1,则根据第二步电离平衡常数,所以氢离子浓度为110-10mol/L,pH=10。（2）化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能,所以焓变为(4413+2745)-(21075+2436)=+120 kJmol-1。初始时容器A、B的压强相等,A容器

23、恒容,随着反应的进行压强逐渐增大(气体物质的量增加);B容器恒压,压强不变;所以达平衡时压强一定是A中大,B中小,此反应压强减小平衡正向移动,所以B的反应平衡更靠右,反应的更多,吸热也更多。根据图3得到,900时反应产率已经比较高,温度再升高,反应产率的增大并不明显,而生产中的能耗和成本明显增大,经济效益会下降,所以选择900为反应最佳温度。（3）明显电池的负极为Al,所以反应一定是Al失电子,该电解质为氯化铝离子液体,所以Al失电子应转化为Al3+,方程式为:Al3e=Al3+(或2Al6e=2Al3+)。根据电池的正极反应,氧气再第一步被消耗,又在第二步生成,所以氧气为正极反应的催化剂。将

24、方程式加和得到,总反应为:2Al+6CO2=Al2(C2O4)312.答案：(1)(2)(3)使Pb元素由难溶固体PbS转化成溶液中的，S元素转化成单质硫成为滤渣(4)加水稀释使平衡向左移动;温度降低溶解度减小(5)阴极室;阳极发生电极反应：(或，)，使升高，同时通过阴离子交换膜向阳极移动，使再生解析：(1)根据信息判断反应物为PbS和，生成物为PbO和，根据氧化还原反应方程式配平方法可得，用铅精矿火法炼铅的反应的化学方程式为；(2)将废气通入过量氨水中生成，离子方程式为；(3)由框图可知，能使Pb元素由难溶固体PbS转化成溶液中的，使S元素转化成单质硫成为滤渣；(5)由框图和已知ii可知，溶

25、液3的主要成分为，电解后生成了Pb，通过化合价的变化判断，发生了还原反应,故溶液3应置于电解池阴极室；由电解池阴极反应：可知，当电解池中通过cmol电子时，析出的铅的物质的量为c/2mol;由铅原子守恒可知，浸出的;再由铅的浸出率为b和铅精矿质量为a g可知，铅精矿中PbS的质量分数为。13.答案：（1）CaO；11；加入（NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤是会被除去，造成生成的CaCO减少。（2），( NH4)2CO3（3）2OH+Al2O32 +H2O（4）2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2（5）Al3e7 =4 解析：（1）煅烧时CaCO3和MgCO3均分解,所以煅粉

26、主要含MgO和CaO; Ksp=c(Mg2+)c2(OH-),代入数据得c(OH-)1.010-3molL-1,则溶液pH大于11;加入(NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物,在过滤中会被除去,造成生成的CaCO3减少,故工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3。（2）硝酸盐均溶于水,加入硝酸铵,滤液I中的阴离子有NO3-和OH-;由于CO2微溶于水,若滤液I中仅通入CO2,会生成Ca(HCO3)2,从而导致CaCO3产率降低。（3）Al片表面的氧化膜是Al2O3,Al2O3具有两性,可溶于NaOH溶液。（4）电解制备Al(OH)3时,Al片作阳极,石墨作阴极,电解总反应方程式:2Al

27、+6H2O2Al(OH)3+3H2（5）与两种物质(离子)中各元素化合价没有变化, 但对比二者元素组成可知前者比后者Al的质量分数高,所以原电池负极电极反应为Al-3e-+7414.答案：（1）（2）调节溶液的pH，使、形成沉淀而与分离（3）（4）；（5）与发生反应消耗，同时通过质子交换膜迁移到阴极区 134.4解析：（1）有还原性，废水中有强氧化性。（2）由流程图分析可知滤渣A为，和的混合物。（3）步骤中加NaOH溶液的目的是调节溶液的pH，使溶解，不溶解。（4）滤液B中含有大量的。（5）阳极为Fe，电极反应式为，与酸性溶液中的发生反应。每处理含1mol的废水，需消耗6mol，电路中转移12mol电子，阴极电极反应式为，可生成6mol，标准状况下体积为134.4L专心-专注-专业