高考化学二轮专题复习精选——电化学 19页

电化学(2)‎ 熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下 O2＋2CO2＋4e－===2CO 题型一　新型化学电源 ‎[典例1]　(2017·全国卷Ⅲ)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常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)‎ A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4‎ B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重‎0.14 g C．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 ‎[解析]　原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为‎0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少‎0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。‎ ‎[答案]　D ‎[针对训练]‎ ‎1．世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池，其结构如图所示。‎ 下列有关该电池放电时的说法正确的是(　　)‎ A．a极发生氧化反应 B．正极的电极反应式为FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－‎ C．若有‎22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4 mol电子转移 D．铁表面发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2‎ 解析：选D　a极通入空气，O2在该电极发生得电子的还原反应，A错误；O2在正极发生反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B错误；由B项分析可知，电路中有4 mol电子转移时正极上消耗1 mol O2，在标准状况下的体积为‎22.4 L，则通入空气的体积约为‎22.4 L×5＝‎112 L，C错误；由图可知，铁表面H2O(g)参与反应生成H2，则发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2，D正确。‎ 题型二　带离子交换膜的化学电源 ‎[典例2]　液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(　　)‎ A．b电极上发生氧化反应 B．a电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O C．放电时，电流从a电极经过负载流向b电极 D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 ‎[解析]　A项，b电极上发生还原反应，错误；C项，放电时，电子从a电极经过负载流向b电极，错误；D项，其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜，错误。‎ ‎[答案]　B ‎[题后悟道]‎ ‎[针对训练]‎ ‎2．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列有关说法中不正确的是(　　)‎ A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极 B．阳极区pH增大 C．图中的b>a D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2‎ 解析：选B　A项，由图示可知Pt(Ⅰ)极上H＋→H2，发生还原反应，故Pt(Ⅰ)为阴极，X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极，正确；B项，Pt(Ⅱ)为阳极，在阳极，SO、HSO被氧化为H2SO4，SO＋H2O－2e－===2H＋＋SO，HSO＋H2O－2e－===3H＋＋SO，溶液的酸性增强，pH减小，错误；C项，由上面的分析可知，阳极有H2SO4生成，故b>a，正确；D项，阳极产物为H2SO4，阴极产物为H2，正确。‎ 题型三　可逆电池 ‎[典例3]　(2016·全国卷Ⅲ)‎ 锌－空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　)‎ A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气‎22.4 L(标准状况)‎ ‎[解析]　A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动。B项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐渐增大。C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)。D项，由放电时的总反应可知，电路中通过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，其体积为‎11.2 L(标准状况)。‎ ‎[答案]　C ‎[题后悟道]‎ 有关可逆电池的解题思路 ‎[针对训练]‎ ‎3．(2016·四川高考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x＜1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6‎ C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋‎ 解析：选C　A．原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；B.放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正确；C.充电时，若转移1‎ ‎ mol电子，石墨电极质量将增重‎7 g，错误；D.充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，正确。‎ 题型四　电解原理在环保、新材料制备中的应用 ‎[典例4]　(2015·四川高考)用右图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是(　　)‎ A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O ‎[解析]　A项，若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2＋，则CN－无法除去，故铁只能作阴极，正确；B项，阳极Cl－放电生成ClO－，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，正确；C项，阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H＋)，正确；D项，由于溶液是碱性条件，故除去CN－发生的反应为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，错误。‎ ‎[答案]　D ‎[针对训练]‎ ‎4．(2017·广州模拟)用电化学法制备LiOH的实验装置如图，采用惰性电极，a口导入LiCl溶液，b口导入LiOH溶液，下列叙述正确的是(　　)‎ A．通电后阳极区溶液pH增大 B．阴极区的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的Cl2生成 D．通电后Li＋通过交换膜向阴极区迁移，LiOH浓溶液从d口导出 解析：选D　A项，左端为阳极，Cl－放电生成Cl2，Cl2溶于水，生成酸，pH减小，错误；B项，右端是阴极区得到电子，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，错误；C项，2Cl－－2e－===Cl2，通过1 mol电子，得到0.5 mol Cl2，错误；D项，根据电解原理，阳离子通过阳离子交换膜，从阳极区向阴极区移动，LiOH浓溶液从d口导出，正确。‎ 题型五　新环境下金属的腐蚀与防护 ‎[典例5]　(2015·上海高考)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－‎ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－―→H2↑‎ ‎[解析]　A．由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。B.d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，正确。C.若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。D.d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，错误。‎ ‎[答案]　D ‎[针对训练]‎ ‎5．城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．该装置能够将电能转化为化学能 B．管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ C．如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀 D．钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜 解析：选B　A项，该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，正确；B项，左端是阳极，腐蚀得更快，错误；C项，如果没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，正确；D项，根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，正确。‎ ‎[课堂练——练熟方法]‎ ‎1．MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～‎700 ℃‎，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．该电池的正极反应式为4OH－＋4e－===O2↑＋2H2O B．该电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋‎ C．放电时OH－向负极移动 D．当生成1 mol H2O时，转移2 mol电子 解析：选D　该燃料电池的燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应式为2H2＋2CO－4e－===2H2O＋2CO2，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，故A、B均错误；电解质中移动的阴离子为CO，不是OH－，故C错误；根据负极反应式知，生成1 mol H2O时转移2 mol电子，故D正确。‎ ‎2．(2017·北京西城模拟)利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO。下列说法中，正确的是(　　)‎ A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程 B．电极a表面发生还原反应 C．该装置工作时，H＋从b极区向a极区移动 D．该装置中每生成1 mol CO，同时生成1 mol O2‎ 解析：选A　根据图示，该过程是将太阳能转化为化学能的过程，故A正确；电极a表面发生水转化为氧气的过程，反应中O元素的化合价升高，被氧化，发生氧化反应，故B错误；由图知，a为负极，b为正极，H＋从a极区向b极区移动，故C错误；根据得失电子守恒，该装置中每生成1 mol CO，同时生成 mol O2，故D错误。‎ ‎3.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　)‎ A．钛电极发生氧化反应 B．阳极附近溶液的pH逐渐增大 C．离子交换膜应采用阳离子交换膜 D．阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O 解析：选D　钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误、D项正确；由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。‎ ‎4．如图是一种可充电的锂离子电池充、放电的工作示意图。该电池的反应式为LiMnO2＋C6Li1－xMnO2＋LixC6(LixC6表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．K与N相接时，A极为负极，该电极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋‎ B．在整个充电或放电过程中都只存在一种形式的能量转化 C．K与N相接时，Li＋由A极迁移到B极 D．K与M相接时，A极发生氧化反应，LiMnO2－xe－===Li1－xMnO2＋xLi＋‎ 解析：选D　充电时原电池的正极与电源正极相连，故A为原电池的正极，B为原电池的负极。A项，K与N相接时，该装置为原电池，A为正极，错误；B项，在整个充电或放电过程中不仅存在电能与化学能的转化，也存在化学能与热能或电能与热能的转化，错误；C项，K与N相接时，该装置为原电池，在原电池中，阳离子向正极移动，即Li＋由B极迁移到A极，错误；D项，K与M相接时，该装置为电解池，A极为阳极，发生氧化反应，电极反应为LiMnO2－xe－===Li1－xMnO2＋xLi＋，正确。‎ ‎5.二甲醚(CH3OCH3)是一种绿色燃料，可以用来制备燃料电池，其工作原理如图所示。‎ 下列有关判断正确的是(　　)‎ A．a电极为电源阳极，发生氧化反应 B．H＋从a电极移向b电极 C．b电极反应式为O2＋4e－===2O2－‎ D．水是该电池的负极反应物，不是该电池的生成物 解析：选B　该电池为原电池，二甲醚在a电极发生氧化反应，a电极是电源负极，不称为阳极，A项错误；原电池中，阳离子从负极移向正极，B项正确；b电极为正极，O2得电子，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C项错误；该电池为燃料电池，一般燃料电池的电池反应为该燃料燃烧的反应(电池反应不注明反应条件“燃烧”‎ ‎)，则该电池反应为CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O，D项错误。‎ ‎6．(2017·石家庄模拟)如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为电解池。离子交换膜只允许Na＋通过，充放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr。闭合开关K时，b极附近先变红色。下列说法正确的是(　　)‎ A．负极反应为4Na－4e－===4Na＋‎ B．闭合K后，b电极附近的pH变小 C．当有0.01 mol Na＋通过离子交换膜时，b电极上析出气体在标准状况下体积为112 mL D．闭合K后，a电极上产生的气体具有漂白性 解析：选C　当闭合开关K时，b附近溶液先变红，即b附近有OH－生成，在b极析出氢气，b极是阴极，a极是阳极，与阴极连接的是原电池的负极，所以B极是负极，A极是正极。闭合K时，负极发生氧化反应，电极反应为2Na2S2－2e－===2Na＋＋Na2S4，A错误；闭合开关K时，b极附近先变红色，该极上生成H2和OH－，pH增大，B错误；闭合K时，有0.01 mol Na＋通过离子交换膜，说明有0.01 mol电子转移，阴极上生成0.005 mol H2，标准状况下体积为0.005 mol×‎22.4 L·mol－1＝‎0.112 L＝112 mL，C正确；闭合开关K时，a极是阳极，该极上金属铜被氧化，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，没有气体产生，D错误。‎ ‎7．如图所示的电化学装置，可用于净化处理厕所排放废水中的尿素(H2NCONH2)，同时产生电能。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．右侧的多孔碳电极是原电池的负极 B．电解质溶液中H＋向左侧移动 C．正极上发生还原反应：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋‎ D．电极上消耗标准状况下‎33.6 L O2，电路中转移6 mol电子 解析：选C　在该原电池中，通入氧气的电极是正极，通入尿素(H2NCONH2)的电极是负极，即左侧多孔碳电极是原电池的正极，右侧为负极，故A正确；电解质溶液中H＋向电池正极移动，即向左侧移动，故B正确；H2NCONH2在负极上发生氧化反应，故C错误；根据正极上的反应O2＋4H＋＋4e－===2H2O，当电极上消耗标准状况下‎33.6 L即1.5 mol O2时，电子转移为6 mol，故D正确。‎ ‎[课下练——练通高考]‎ ‎1．用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液，电解反应方程式为KI＋3H2OKIO3＋3H2↑。下列说法中正确的是(　　)‎ A．电解时石墨作阴极 B．电解时阳极上产生H2‎ C．电解过程中阴极溶液pH升高 D．阴极电极反应式：I－－6e－＋3H2O===IO＋6H＋‎ 解析：选C　A项，电解时，铁作阴极，石墨作阳极，若铁作阳极，则铁放电，错误；B项，阳极发生氧化反应，I－失电子被氧化，电极反应为I－－6e－＋3H2O===IO＋6H＋，错误；C项，阴极水电离出的H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，H＋不断减少，使电离平衡H2OH＋＋OH－不断右移，OH－增多，溶液的pH升高，C项正确，D项错误。‎ ‎2.(2017·贵州模拟)镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运及污染小等特点。如图所示为镁－次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．该燃料电池中镁为负极，发生氧化反应 B．正极反应为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－‎ C．电池总反应为Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－‎ D．放电过程中OH－移向正极 解析：选D　根据题给装置图可知，Mg失电子生成Mg2＋发生氧化反应，镁作负极，负极反应为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2↓，A项说法正确；正极反应为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－，B项说法正确；将电池的正极反应和负极反应相加得电池总反应式Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－，C项说法正确；放电过程中OH－移向负极，D项错误。‎ ‎3.近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂－铜空气燃料电池，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，示意图如图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动 B．放电时，负极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－‎ C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O D．整个反应过程中，铜相当于催化剂 解析：选B　由题中装置图和放电时的总反应可知，放电时Li为负极，Cu为正极，阳离子向正极移动，A项正确；放电时，负极Li失电子转化成Li＋，B项错误；结合题中装置图可知，通入空气铜被腐蚀，生成Cu2O，C项正确；铜被腐蚀生成Cu2O，放电时Cu2O又被还原成Cu，所以整个反应过程中Cu相当于催化剂，D项正确。‎ ‎4.利用如图所示装置进行实验，开始时，a、b两处的液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是(　　)‎ A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a管的液面高于b管的液面 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋‎ 解析：选C　a管发生吸氧腐蚀，a处溶液的pH增大，b管发生析氢腐蚀，b处溶液的c(H＋)减小，pH增大，A项正确、C项错误；B项，a处消耗了液面上的O2，b管有H2生成，b管压强大于a管压强，正确；D项，电化学腐蚀中铁失去电子变成Fe2＋，正确。‎ ‎5.(2017·清远模拟)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融的CaF2CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中错误的是(　　)‎ A．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量保持不变 B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑‎ C．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路通过2 mol 电子 D．若用铅蓄电池作供电电源，“－”接线柱应连接Pb电极 解析：选C　A．石墨为阳极，电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，阴极反应式为CaO＋2e－===Ca＋O2－，然后2Ca＋TiO2===Ti＋2CaO，因此反应前后消耗氧化钙的量不变，正确；B.石墨作阳极，C失去电子，转变成CO2，因此电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，正确；C.根据选项A的分析，生成1 mol Ti，转移4 mol e－，错误；D.铅蓄电池：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，Pb作负极，正确。 ‎ ‎6．光电池是发展性能源。一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl(s)Ag(s)＋Cl(AgCl)[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着Cl(AgCl)＋e－===Cl－(aq)。若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．光照时，外电路中电流由X流向Y B．光照时，Pt电极发生的反应为2Cl－＋2e－===Cl2↑‎ C．光照时，Cl－向Pt电极移动 D．光照时，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)‎ 解析：选B　Ag电极上发生Cl(AgCl)＋e－===Cl－(aq)，则Ag电极为正极，Pt电极为负极，外电路中电流由X流向Y，A项正确；Pt电极为负极，Cu＋失去电子，电极反应式为Cu＋－e－===Cu2＋，B项错误；光照时，Cl－向负极(Pt电极)移动，C项正确；光照时，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)，D项正确。‎ ‎7．(2017·北京东城模拟)氢氧化锂是制取锂和锂的化合物的原料，用电解法制备氢氧化锂的工作原理如图所示： ‎ 下列叙述不正确的是(　　)‎ A．b极附近溶液的pH增大 B．a极发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ C．该法制备LiOH还可得到硫酸和氢气等产品 D．当电路中通过1 mol电子时，可得到2 mol LiOH 解析：选D　从电解质溶液中离子的移动方向看，石墨a是阳极，石墨b是阴极；a极失去电子，发生氧化反应，即2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，结合移动过来的SO得到硫酸；b极H＋得电子放出氢气，c(OH－)增大，溶液的pH增大，结合移动过来的Li＋生成LiOH，故A、B、C都是正确的。由电子守恒，反应中电路中通过1 mol电子时，得到1 mol LiOH，D说法是错误的。‎ ‎8．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．阳极室溶液由无色变成棕黄色 B．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4‎ C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高 D．当电路中通过1 mol电子的电量时，阴极有0.25 mol的O2生成 解析：选C　A项，Fe为阳极，阳极上Fe失电子发生氧化反应生成Fe2＋，所以溶液变浅绿色，错误；B项，电解时，溶液中NH向阴极室移动，H＋放电生成H2，所以阴极室中溶质为(NH4)3PO4或NH4H2PO4、(NH4)2HPO4，错误；C项，电解时，阴极上H＋放电生成H2，溶液中c(OH－)增大，溶液中pH升高，正确；D项， 阴极生成H2，错误。‎ ‎9．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．铁是阳极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2↓‎ B．电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小 C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeO D．每制得1 mol Na2FeO4，理论上可以产生‎67.2 L气体 解析：选C　由题意可知，用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，发生氧化反应，Fe为阳极，电极反应为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，A项错误；镍电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，OH－不断增多，溶液的pH不断增大，B项错误；C项，若离子交换膜为阴离子交换膜，则左侧溶液中会含有FeO，正确；D项没有指明温度和压强，无法计算生成气体的体积，错误。‎ ‎10．如图所示，装置在常温下工作(溶液体积变化忽略不计)。闭合K，灯泡发光。下列叙述中不正确的是(　　)‎ A．当电路中有1.204×1022个电子转移时，乙烧杯中溶液的pH约为1‎ B．电池工作时，盐桥中的K＋移向甲烧杯，外电路的电子方向是从b到a C．电池工作时，甲烧杯中由水电离出的c(H＋)逐渐减小 D．乙池中的氧化产物为SO 解析：选C　A项，n(e－)＝ mol＝0.02 mol，乙烧杯中，HSO－2e－＋H2O===3H＋＋SO，n(H＋)＝0.03 mol，c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，乙烧杯中溶液的pH约为1，A项正确；B项，乙烧杯中发生氧化反应，故乙烧杯中的石墨电极为负极，甲烧杯中的石墨电极为正极，盐桥中的阳离子K＋向正极移动，即向甲烧杯中移动，外电路的电子由负极移向正极，即方向是从b到a，B项正确；C项，电池工作时，甲烧杯中MnO不断得到电子被还原，MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O，反应消耗H＋，溶液中的c(H＋)不断减小，所以由水电离出的c(H＋)逐渐增大，C项错误；D项，在乙池中HSO不断被氧化，变为SO，D项正确。‎ ‎11．中国科学家用毛笔书写后的纸张作为空气电极，设计并组装了轻型、柔性且可折叠的可充电锂空气电池(图1)，电池的工作原理如图2。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．放电时，纸张中的纤维素作锂电池的正极 B．放电时，Li＋由正极经过有机电解质溶液移向负极 C．开关K闭合给锂电池充电，X为直流电源正极 D．充电时，阳极的电极反应式为Li2O2－2e－===O2↑＋2Li＋‎ 解析：选D　纤维素不导电，石墨导电，故放电时，纸张表面毛笔书写后留下的石墨作电池正极，A项错误。原电池或电解池工作时，电解质中阴、阳离子的移动方向一般遵循“阴阳相吸”原则，即电池放电时，电解质中的阳离子移向正极，据此可快速判断锂电池放电时，带正电荷的Li＋由负极经过有机电解质溶液移向正极，B项错误。充电时，直流电源负极与电池负极(金属锂)相连，故X为直流电源负极，C项错误。充电时，空气电极作阳极，此时Li2O2失去电子生成O2：Li2O2－2e－===O2↑＋2Li＋，D项正确。‎ ‎12．以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其中P端通入CO2。通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。则下列说法中正确的是(　　)‎ A．X、Y两端都必须用铁作电极 ‎ B．不可以用NaOH溶液作为电解液 C．阴极发生的反应是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．X端为电解池的阳极 ‎ 解析：选C　左边装置是原电池，通入氢气的电极Ⅰ是负极、通入氧气的电极Ⅱ是正极，负极反应式为H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO，右边装置是电解池，X是阴极、Y是阳极，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、阳极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2↓。X、Y两端，阳极X必须是铁电极，Y电极不需要一定用铁作电极，可以用石墨作电极，故A错误；电解过程是阴极上H＋放电得到溶液中的OH－结合Fe2＋生成氢氧化亚铁，所以可以用NaOH溶液作为电解液，故B错误；阴极发生的反应是溶液中的H＋得到电子生成H2，碱溶液中电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故C正确；X连接原电池负极，所以是电解池阴极，故D错误。‎ ‎13．如图所示的装置是用氢氧燃料电池B进行的某电解实验：‎ ‎(1)若电池B使用了亚氨基锂(Li2NH)固体作为储氢材料，其储氢原理是Li2NH＋H2===LiNH2＋LiH，则下列说法中正确的是________(填字母)。‎ A．Li2NH中N的化合价是－1价 B．该反应中H2既是氧化剂又是还原剂 C．Li＋和H＋的离子半径相等 D．此法储氢和钢瓶储氢的原理相同 ‎(2)在电池B工作时：‎ ‎①若用固体Ca(HSO4)2为电解质传递H＋，则电子由________极流出，H＋向________极移动(填“a”或“b”)。‎ ‎②b极上的电极反应式为__________________。‎ ‎③外电路中，每转移0.1 mol电子，在a极消耗______ L(标准状况下)的H2。‎ ‎(3)若A中X、Y都是惰性电极，电解液W是滴有酚酞的饱和NaCl溶液，则B工作时：‎ ‎①‎ 电解池中X极上的电极反应式是________________。在X极这边观察到的现象是____________________。‎ ‎②检验Y电极上反应产物的方法是__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③若A中其他均不改变，只将电极Y换成铁棒，可实现的实验目的是________。‎ 解析：(1)Li2NH中N的化合价是－3，A项错误；该反应中，一部分H2→LiNH2，H元素的化合价由0→＋1，H元素被氧化，一部分H2→LiH，H元素的化合价由0→－1，H元素被还原，故该反应中H2既是氧化剂又是还原剂，B项正确；Li＋的半径大于H＋的半径，C项错误；此法储氢是利用化学方法储氢，而钢瓶储氢是利用加压和降温，使氢气变为液体氢，故二者原理不同，D项错误。‎ ‎(2)①电池B为氢氧燃料电池，其中通入H2的a极为负极，通入O2的b极为正极，电子由a极(负极)流出，阳离子H＋向b极(正极)移动。‎ ‎②b极为正极，在酸性介质中，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。‎ ‎③a极为负极，电极反应为H2－2e－===2H＋，每转移0.1 mol电子，在a极消耗0.05 mol H2，体积为0.05 mol×‎22.4 L·mol－1＝‎1.12 L。‎ ‎(3)①电解池中X极与负极相连，说明X极为阴极，阴极上H＋放电，得电子发生还原反应，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，由于H＋不断减少，使H2OH＋＋OH－不断右移，OH－浓度增大，溶液呈碱性，酚酞遇碱变红。‎ ‎②电解池中Y极为阳极，阳极上Cl－放电，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2可将I－氧化为I2，淀粉遇I2变蓝，因此可利用此性质检验Cl2。用润湿的淀粉KI试纸接近Y极气体产物，若试纸变蓝，说明产生的气体为Cl2。‎ 答案：(1)B　(2)①a　b　②O2＋4H＋＋4e－===2H2O　③1.12‎ ‎(3)①2H＋＋2e－===H2↑　溶液变红 ‎②用润湿的淀粉KI试纸接近Y极气体产物，若试纸变蓝，证明产生的气体为Cl2‎ ‎③制Fe(OH)2‎ ‎14．对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。‎ ‎(1)含氰废水中的CN－有剧毒。‎ ‎①CN－中C元素显＋2价，N元素显－3价，用原子结构解释N元素显负价的原因是________________________，共用电子对偏向N原子，N元素显负价。‎ ‎②在微生物的作用下，CN－能够被氧气氧化成HCO，同时生成NH3，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)含乙酸钠和对氯酚(ClOH)的废水可以利用微生物电池除去，其原理如下图所示。‎ ‎①B是电池的________(填“正”或“负”)极；‎ ‎②A极的电极反应式为_______________________________________________。‎ ‎(3)电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。‎ ‎①阳极的电极反应式为________________________________________________。‎ ‎②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：_____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6～8，此时进入浓缩室的OH－可忽略不计。400 mL ‎10 g·L－1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为‎145 g·L－1(溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为________L。(乳酸的摩尔质量为‎90 g·mol－1)‎ 解析：(1)①C和N的原子核外电子层数相同(同周期)，核电荷数C小于N，原子半径C大于N，吸引电子能力C弱于N，C和N原子形成共价键时，共用电子对偏向N原子，故N原子显负化合价。‎ ‎②在微生物的作用下，CN－被氧气氧化成HCO，同时生成NH3的离子方程式为2CN－＋4H2O＋O22HCO＋2NH3。‎ ‎(2)①由图示可知，阳离子H＋移向A极，说明A极为正极，B极为负极。②A极为正极，正极得电子，发生还原反应，电极反应式为ClOH＋2e－＋H＋―→OH＋Cl－。‎ ‎(3)①在阳极，OH－放电，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。‎ ‎②浓缩室中得到浓乳酸的原理：阳极OH－放电，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；阴极中的A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大。‎ ‎③Δn(HA)＝＝0.6 mol，故进入浓缩室的n(A－)＝0.6 mol，转移电子n(e－)＝0.6 mol，阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑，n(H2)＝n(e－)＝0.3 mol，V(H2‎ ‎)＝0.3 mol×‎22.4 L·mol－1＝‎6.72 L。‎ 答案：(1)①C和N的原子电子层数相同(同周期)，核电荷数C小于N，原子半径C大于N(吸引电子能力C弱于N)‎ ‎②2CN－＋4H2O＋O22HCO＋2NH3‎ ‎(2)①负 ‎②ClOH＋2e－＋H＋―→OH＋Cl－‎ ‎(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ ‎②阳极OH－放电，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大 ‎③6.72‎ ‎15．(1)下列金属防腐的措施中，①水中的钢闸门连接电源的负极使用的是______________法；②地下钢管连接镁块使用的是________________法。‎ ‎(2)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见下图，石墨Ⅰ为电池的________极；该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为_______________。‎ ‎(3)以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。回答下列问题：‎ ‎①A极为电池________极，电极反应式为_____________________________________‎ ‎____________________________________。‎ ‎②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol·L－1的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为__________(标准状况下)。‎ 解析：(1)钢闸门连接电源的负极做阴极，此方法为外加电流的阴极保护法；若连接镁块，则让镁作原电池的负极，此方法为牺牲阳极的阴极保护法。(2)该燃料电池中，负极上通入NO2，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2＋NO－e－===N2O5，正极上通入O2，石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋2N2O5＋4e－===4NO，所以NO向负极移动，即NO移向石墨Ⅰ。(3)①‎ 由阴离子移动方向可知B为负极，负极发生氧化反应，甲烷被氧化生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，A极是正极，该电极上是氧气得电子的还原反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－。②硫酸铜的物质的量＝‎0.1 L×2 mol·L－1＝0.2 mol，开始阶段发生反应：2Cu2＋＋2H2O===2Cu＋O2↑＋4H＋，铜离子完全放电后，发生反应2H2O2H2↑＋O2↑，当两极收集到的气体体积相等时，即氢气与氧气的体积相等，设氢气为x mol，根据电子转移守恒，则：0.1 mol×2＋2x＝4x，解得x＝0.1，根据电子转移守恒，可知消耗的甲烷物质的量＝＝0.05 mol，故消耗甲烷的体积＝0.05 mol ×‎22.4 L·mol－1＝‎1.12 L。‎ 答案：(1)外加电流的阴极保护　牺牲阳极的阴极保护 ‎(2)负　NO2＋NO－e－===N2O5‎ ‎(3)①正　O2＋4e－===2O2－　②‎‎1.12 L