1、1题型五 电化学题型限时训练1.(2018黑龙江大庆实验中学模拟)如图为一种固体离子导体电池与湿润 KI 试纸 AB 连接,Ag+可以在 RbAg4I5晶体中迁移,空气中的氧气透过聚四氯乙烯膜与 AlI3反应生成 I2,Ag 与I2作用形成电池。下列说法中正确的是( C )A.试纸 B 端发生氧化反应B.Ag+从石墨电极移向银电极C.试纸 A 端发生反应:2I -2e- I2D.若该电池转移 1 mol 电子,则滤纸上生成 8 g O2解析:Ag 和 I2作用形成原电池,生成物为 RbAg4I5,可以知道在反应中 Ag 被氧化,为电池的负极反应,I 2被还原,为原电池的正极反应,原电池工作时,
2、阳离子向正极移动,阴离子向负极移动;A 与正极相连为阳极,B 与负极相连为阴极;试纸 B 端为阴极,发生还原反应,A 错误;原电池中阳离子向正极移动,即 Ag+从银电极移向石墨,B 错误;试纸 A 端为阳极,为碘离子失电子发生氧化反应生成单质碘,C 正确;电解碘化钾溶液,阳极碘离子先失电子变为碘单质,碘离子消耗完,才有氢氧根离子失电子变为氧气,因此该电池转移 1 mol 电子,则滤纸上生成 O2的量小于 0.25 mol,D 错误。2.(2018四川成都模拟)锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池,某种锂离子电池的结构示意图如下,它在放电时有关离子转化关系如图所示,下列说法正确的是( B )
3、A.Li+透过膜除允许 Li+通过外,还允许 H2O 分子通过B.充电时,电池内部发生的总反应为 Li+Fe2+ Li+Fe3+C.充电时,钛电极与外电源的负极相连D.放电时,进入贮罐的液体发生的离子反应方程式为 S2 +Fe2+ Fe3+2S28 24解析:该电池的负极是金属锂,Li +透过膜除允许 Li+通过,不允许 H2O 分子通过,故 A 错误;电池反应为 Li+Fe3+ Li+Fe2+,则充电时发生的反应为 Li+Fe2+ Li+Fe3+,故 B 正确;钛电极是电池的正极,充电时,应该与外电源的正极相连,故 C 错误;放电时,正极上发生得电子的还原反应,即 Fe3+e- Fe2+,F
4、e2+与 S2 发生氧化还原反应:S 2 +2Fe2+282Fe3+2S ,所以 D 错误。3.(2018山东威海模拟)近几年,具有超常性能的铝离子电池成为研究热点,其可在一分钟内完成充放电。铝与石墨为电极,内部用 AlC 和有机阳离子构成电解质溶液,其放电工作2原理如图所示。下列说法错误的是( D )A.放电时,有机阳离子向石墨电极方向移动B.放电时,正极的电极反应式为 CnAlCl4+e- Cn+AlCC.充电时,每生成 1 mol 铝,同时消耗 4 mol Al2CD.充电时铝电极接电源负极,该极有 CnAlCl4生成解析:铝是活泼的金属,放电时作负极,石墨作正极。原电池中阳离子向正极移
5、动,所以有机阳离子向石墨电极方向移动,A 正确;放电时正极发生得到电子的还原反应,根据装置图可知正极的电极反应式为 CnAlCl4+e- Cn+AlC ,B 正确;充电时铝电极作阴极,发生得到电子的还原反应,电极反应式为 4Al2C +3e- Al+7AlC ,因此充电时,每生成 1 mol 铝,同时消耗 4 mol Al2C ,C 正确;放电时,铝是活泼的金属,铝作负极,因此充电时铝电极接电源负极,电极反应式为 4Al2C +3e- Al+7AlC ,因此该极有 AlC 生成,石墨电极有CnAlCl4生成,D 错误。4.(2018齐鲁名校联合体联考)近日,中国科学院深圳先进技术研究院研发出一
6、种高性能的钙离子电池:以溶有六氟磷酸钙 Ca(PF6)2的碳酸酯类溶剂为电解液,放电时合金 Ca7Sn6发生去合金化反应,阴离子(P )从石墨烯中脱嵌,进入电解质溶液。放电时其工作原理如图,下列说法错误的是(已知:比能量为单位质量的电极放出电能的大小)( D )A.电池放电时,化学能转化为电能和热能B.放电时,a 电极的电极反应方程式为 Ca7Sn6-14e- 7Ca2+6SnC.充电时,b 电极接电源的正极D.与锂离子电池相比较钙离子电池具有材料储量丰富、比能量高的优点解析:电池放电时,为原电池,化学能变为电能和热能,A 正确;根据图示可知,钙离子向 b 电3极移动,因此 a 电极为负极,发
7、生氧化反应:Ca7Sn6-14e- 7Ca2+6Sn,B 正确;充电时,为电解池,b 电极为原电池的正极,应该接电源的正极,C 正确;由于提供 1 mol e-时,钙的质量大于锂的质量,所以单位质量的电极放出电能,钙离子电池比能量比锂离子电池要低,D 错误。5.(2018广东深圳调研)以柏林绿 FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠离子电池,其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是( B )A.放电时,正极反应为 FeFe(CN)6+2Na+2e- Na2FeFe(CN)6B.充电时,Mo(钼)箔接电源的负极C.充电时,Na +通过交换膜从左室移向右室D.外电路中通过 0.2 mol 电子的电
8、量时,负极质量变化为 2.4 g解析:根据工作原理,Mg 作负极,Mo 作正极,正极反应式为 FeFe(CN)6+2Na+2e-Na2FeFe(CN)6,故 A 正确;充电时,电池的负极接电源的负极,电池的正极接电源的正极,即Mo 箔接电源的正极,故 B 错误;充电时,属于电解池,根据电解原理,Na +应从左室移向右室,故 C 正确;负极上应是 2Mg+2Cl-4e- Mg2Cl22+,通过 0.2 mol 电子时,消耗 0.1 mol Mg,质量减少 2.4 g,故 D 正确。6.(2018四川宜宾模拟)用粗硅作原料,熔融盐电解法制取硅烷原理如图。下列叙述正确的是( D )A.电源的 B 极
9、为负极B.可选用石英代替粗硅C.电解时,熔融盐中 Li+向粗硅移动D.阳极反应:Si+4H -4e- SiH4解析:根据装置图,该装置为电解池,总反应为 Si+2H2 SiH4。H 2生成 H-,发生还原反应,Si发生氧化反应。根据电解池,阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应,故通入 H2的一极是阴极,故 A 是负极,B 是正极,故 A 错误;阳极粗硅失电子,若换成石英,即 SiO2,SiO2中 Si 已经是+4 价,无法再失电子,故 B 错误;电解时,熔融盐中 Li+向阴极移动,故 C 错误;阳极粗硅生成 SiH4,故电极反应为 Si+4H-4e- SiH4,故 D 正确。7.锂硫电池由于具有
10、高比能量以及硫廉价易得等优势而受到人们的广泛关注。锂硫电池的正极材料主要由单质硫和一些高导电性材料复合而成,金属锂片作为负极,正负极之间用浸有电解液的隔膜隔开,其电池结构如图,下列说法不正确的是( C )4A.负极的电极反应式为 Li-e- Li+B.正极材料中的石墨颗粒主要用于增强导电性C.电池工作时电子经导线流向正极,又经高氯酸锂介质流向 Li 极D.总反应方程式为 2Li+S Li2S解析:负极金属锂片失去电子生成 Li+,电极反应为 Li-e- Li+,A 正确;正极材料中的硫粉和聚合物黏合剂都不导电,这样会影响原电池的形成,所以掺入石墨颗粒是为了增强正极材料的导电性,B 正确;电池工
11、作时,电子在外电路中从 Li 电极流出,经过导线流向正极,而在高氯酸锂介质中则是通过离子的定向迁移形成闭合回路,C 不正确;硫粉作为正极,反应原理为 S+2e- S2-,因此总反应为 2Li+S Li2S,D 正确。8.(2018山东临沂模拟)电解 NaB(OH)4溶液制备 H3BO3的原理如图所示,下列叙述错误的是( B )A.M 室发生的电极反应式:2H 2O-4e- O2+4H +B.a、c 为阴离子交换膜,b 为阳离子交换膜C.N 室中:a%b%D.理论上每生成 1 mol H3BO3,两极室共产生标准状况下 16.8 L 气体解析:M 室中石墨电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成 O
12、2和 H+,电极反应式为 2H2O-4e-O2+4H +,故 A 正确;原料室中的 B(OH 通过 b 膜进入产品室,Na +通过 c 膜进入 N 室,M室中氢离子通过 a 膜进入产品室,则 a、c 为阳离子交换膜,b 为阴离子交换膜,故 B 错误;N室中石墨为阴极,电解时阴极上水得电子生成 H2和 OH-,原料室中的钠离子通过 c 膜进入 N室,溶液中 c(NaOH)增大,所以 N 室:a%b%,故 C 正确;理论上每生成 1 mol 产品,M 室生成 1 mol H+,转移电子 1 mol,M、N 室电极反应式分别为 2H2O-4e- O2+4H +、2H 2O+2e-H2+2OH -,N
13、 室生成 0.5 mol H2,M 室生成 0.25 mol 氧气,两极室共产生标准状况下16.8 L 气体,故 D 正确。9.(2018福建百校联考)一种利用生物电化学方法脱除水体中 N 的原理如图所示。下列说法正确的是( B )5A.M 为电源的负极,N 为电源的正极B.装置工作时,电极 a 周围溶液的 pH 降低C.装置内工作温度越高,N 的脱除率一定越大D.电极 b 上发生的反应之一为 2N +8H+8e- N2+4H 2O解析:电极 a 上 N 失电子反应生成 N 或 N ,电极 a 为阳极,所以 M 为电源的正极,N 为电源的负极,故 A 错误;电极 a 上的反应为 N +2H2O
14、-6e- N +8H+或者 N +3H2O-8e- N +10H+,电极 a 周围溶液的 pH 降低,故 B 正确;细菌需要在正常温度范围内才能有效工作,温度太高会使细菌死亡,故 C 错误;电极 b 上反应之一应该是 2N +8H+6e-N2+4H 2O,故 D 错误。10.(2018山东聊城模拟)高铁酸钠(Na 2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓 NaOH 溶液制备 Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是( C )A.阳极电极反应式:Fe+8OH -6e- Fe +4H2O24B.甲溶液可循环利用C.离子交换膜 a 是阴离子交换
15、膜D.当电路中通过 2 mol 电子的电量时,会有 1 mol H2生成解析:根据工业上电解浓 NaOH 溶液制备 Na2FeO4,故铁作阳极,铁放电生成 Fe ,铜棒作阴24极,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,导致阴极室溶液产生大量 OH-,则吸引中间隔室中的 Na+移向阴极室,故所得溶液甲为浓的 NaOH 溶液,中间隔室中的 NaOH 溶液浓度降低。阳极发生氧化反应,电极反应式为 Fe+8OH-6e- Fe +4H2O,故 A 正确;阴极发生还原反24应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,甲溶液为浓的氢氧化钠溶液,可循环利用,故B 正确;电解池中阳离子向阴极移动,通过离子交换膜
16、a 的是 Na+,故为阳离子交换膜,故 C 错误;阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,电极反应式为 2H2O+2e-H2+2OH -,当电路中通过 2 mol 电子的电量时,会有 1 mol H2生成,故 D 正确。11.(2018上海金山区模拟)有关钢铁的腐蚀与防腐,不能用原电池原理解释的是( D )A.析氢腐蚀B.吸氧腐蚀C.与锌片相连后不易腐蚀6D.与电源负极相连后不易腐蚀解析:在钢铁制品中一般都含有碳,在潮湿空气中,钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜,水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液,使水里的氢离子增多,构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶
17、液的微小原电池,在酸性较强的溶液中金属发生电化学腐蚀时放出氢气,这种腐蚀称析氢腐蚀,可以用原电池原理解释,A 选项不符合题意;若钢铁制品的表面水膜呈中性或弱酸性,金属发生吸氧腐蚀,吸氧腐蚀能够用原电池原理解释,B选项不符合题意;Fe 与 Zn 及钢铁表面的水膜构成原电池,Zn 比 Fe 活泼,易失去电子,所以Fe 不易被腐蚀,能够用原电池原理解释,C 选项不符合题意;Fe 与电源的负极相连,是电解池的阴极,Fe 不易被腐蚀是正确的,但这个不易被腐蚀要用电解原理解释,不能够用原电池原理解释,D 选项符合题意。12.金属表面氧化技术可提高金属的抗腐蚀性能,利用如图电解装置,通过控制电流强度,可在铝
18、片表面形成一层不溶于稀硫酸的坚固 Al2O3薄膜。下列叙述中正确的是( D )A.关闭 K 后,在电极 b 上有金属铝生成B.电极 a 为石墨电极,电极 b 为铝电极C.关闭 K 后,电极 a 上有氧气生成D.阳极电极反应式为 2Al-6e-+3H2O Al2O3+6H+解析:关闭 K 后,电极 b 为阴极,溶液中的 H+先被还原,则有氢气生成,故 A 错误;题中信息是铝要被氧化生成氧化膜,而电解池的阳极发生氧化反应,电极 a 为阳极,则为铝电极,故 B 错误;关闭 K 后,电极 a 为阳极,铝失电子被氧化为氧化铝,故 C 错误;根据阳极发生氧化反应可以得到电极反应式为 2Al+3H2O-6e
19、- Al2O3+6H+,故 D 正确。13.(2018湖北模拟)手持技术的氧电化学传感器可用于测定 O2含量,如图为某种氧电化学传感器的原理示意图。已知在测定 O2含量过程中,电解质溶液的质量保持不变。一定时间内,若通过传感器的待测气体为 a L(标准状况),某电极增重了 b g。下列说法正确的是( D )A.Pt 上发生氧化反应B.Pb 上发生的电极反应式为 Pb+2OH-2e- Pb(OH)2C.反应过程中转移 OH-的物质的量为 0.25b molD.待测气体中氧气的体积分数为解析:由图可知,O 2在 Pt 电极上发生还原反应,电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-,所以 Pt
20、电极为正极,Pb 电极则为负极,发生氧化反应,电极反应式为 Pb+2OH-72e- PbO+H2O,电池总反应为 2Pb+O2 2PbO。根据以上分析,A 选项 Pt 上发生还原反应,故 A 错误;B 选项 Pb 上发生的电极反应式为 Pb+2OH-2e- PbO+H2O,B 错误;C 项反应过程中,负极增加的质量为 O 的质量,正极消耗氧气 mol,根据 O2+2H2O+4e- 4OH-,转移 OH-32的物质的量为 mol4=0.125b mol,故 C 错误;电极增加的质量为 O 的质量,待测气体为 a 32L,含有的氧气体积为 mol22.4 L/mol=0.7b L,则待测气体中氧气
21、的体积分数为 ,D32正确。14.(2018哈尔滨师大附中模拟)碱性硼化钒(VB 2)空气电池工作时反应为4VB2+11O2 4B2O3+2V2O5。用该电池为电源,选用惰性电极电解硫酸铜溶液,实验装置如图所示。下列说法正确的是( C )A.VB2电极的电极反应式为 2VB2+11H2O-22e- V2O5+2B2O3+22H+B.外电路中电子由 c 电极流向 VB2电极C.电解过程中 S 向 b 电极移动24D.电解过程中,b 电极表面有红色物质析出解析:负极上是 VB2失电子发生氧化反应,且电解质溶液为 KOH 溶液,不可能产生 H+,则 VB2电极发生的电极反应为 2VB2+22OH-2
22、2e-V2O5+2B2O3+11H2O,故 A 错误;外电路中电子由 VB2电极流向阴极 c 电极,故 B 错误;电解过程中,b 为阳极,所以 S 向 b 电极移动,C 正确;电解过程中,b 为阳极,发生氧化反应,产生氧24气,故 D 错误。【教师用书备用】 已知电极上每通过 96 500 C 的电量就会有 1 mol 电子发生转移。精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金属质量,可以确定电解过程中通过电解池的电量。实际测量中,常用银电量计,如图所示。下列说法不正确的是( A )A.若要测定电解饱和食盐水时通过的电量,可将该银电量计中的银棒与待测电解池的阳极相连,铂坩埚与电源的负极相连B
23、.称量电解前后铂坩埚的质量变化,得金属银的沉积量为 108.0 mg,则电解过程中通过电解池的电量为 96.5 CC.实验中,为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而导致测量误差,常在银电极附近增加一个收集网袋,若没有收集网袋,测量结果会偏高8D.电量计中的银棒应与电源的正极相连,铂坩埚上的电极反应是 Ag+e- Ag解析:该电量计相当于铂上镀银,所以该银电量计中的银棒与待测电解池的阴极相连,铂坩埚与电源的负极相连,故 A 不正确;析出 Ag 的物质的量为 =0.001 mol,根据108103108 /Ag+e- Ag 可知,通过的电子的物质的量为 0.001 mol,通过电量为 96.5 C,故 B 正确;银溶解时有些银原子可能未失电子变成银离子,而是直接跌落到铂坩埚中,造成铂坩埚增重较多,导致计算出的电量偏大,所以必须增加收集网袋,故 C 正确;该电量计相当于铂上镀银,阴极(Pt)反应为 Ag+e- Ag,故 D 正确。
