(真题部分)
128.(2023广东6)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除C1-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-
D.每消耗标准状况下11.2L的O2,最多去除1 mol Cl-
129.(2023海南8)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池,如图所示。下列说法正确的是
A.b电极为电池正极
B.电池工作时,海水中的Na+向a电极移动
C.电池工作时,紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1kgAl,电池最多向外提供37mol电子的电量
130.(2023湖南8)葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂,工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料,在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙,其阳极区反应过程如下:
下列说法错误的是
A .溴化钠起催化和导电作用
B .每生成1mol 葡萄糖酸钙,理论上电路中转移了2mol 电子
C .葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物
D .葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应
131.(2023北京5)回收利用工业废气中的CO 2和SO 2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A .废气中SO 2排放到大气中会形成酸雨
B .装置a 中溶液显碱性的原因是HCO 3−的水解程度大于HCO 3−
的电离程度
C .装置a 中溶液的作用是吸收废气中的CO 2和SO 2
D .装置b 中的总反应为SO 32−+CO 2+H 2O 电解HCOOH +SO 42−
132.(2023湖北10)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl 2生成且KOH 溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol ⋅h −1。下列说法错误的是
A.b电极反应式为2H2O+2e−=H2↑+2OH−
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为2x mol⋅h−1
133.(2023广东13)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后
A.U型管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和O2
B.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性
C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->I-
D.断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转
134.(2023广东16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图),可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时,H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-,有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是
A.电解总反应:KNO3+3H2O=NH3·H2O+2O2↑+KOH
B.每生成1 mol NH3⋅H2O,双极膜处有9 mol的H2O解离
C.电解过程中,阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变
D.相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构可提高氨生成速率
135.(2023辽宁7)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是
A.b端电势高于a端电势B.理论上转移2mole−生成4gH
2 C.电解后海水pH下降D.阳极发生:Cl−+H2O−2e−=HClO+H+ 136.(2023辽宁11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+SO42−+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+
137.(2023.1浙江11)在熔融盐体系中,通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi),电解装置如图,下列说法正确的是
A .石墨电极为阴极,发生氧化反应
B .电极A 的电极反应:8H ++TiO 2+SiO 2+8e −=TiSi +4H 2O
C .该体系中,石墨优先于Cl −参与反应
D .电解时,阳离子向石墨电极移动
138.(2023全国甲12)用可再生能源电还原CO 2时,采用高浓度的K +抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是
A .析氢反应发生在IrO x −Ti 电极上
B .Cl −从Cu 电极迁移到IrO x −Ti 电极
C .阴极发生的反应有:2CO 2+12H ++12e −=C 2H 4+4H 2O
D .每转移1mol 电子,阳极生成11.2L 气体(标准状况)
139.(2023全国乙12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:1
2S 8+e -→1
2S
82−
,
12
S
82−+e -→S
42−
,2Na ++x 4S 42−
+2(1-x 4
)e -→Na 2S x
下列叙述错误的是
A .充电时Na +从钠电极向硫电极迁移
B .放电时外电路电子流动的方向是a→b
C .放电时正极反应为:2Na ++x
8S 8+2e -→Na 2S x
D .炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
140.(2023河北7)我国科学家发明了一种以
和MnO 2为电极材料的新型电
池,其内部结构如下图所示,其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时,电
极材料转化为。下列说法错误的是
A .充电时,b 电极上发生还原反应
B .充电时,外电源的正极连接b 电极
C .放电时,①区溶液中的SO 42−向②区迁移
D .放电时,a 电极的电极反应式为MnO 2+4H ++2e −=Mn 2++2H 2O
141.(2023福建8)一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图,电解质为熔
融氯铝酸盐(由NaCl 、KCl 和AlCl 3形成熔点为93℃的共熔物),其中氯铝酸根[Al n Cl 3n+1−(n ≥1)]起到结合或释放Al 3+的作用。电池总反应:2Al+3xS ⇄充电放电
Al 2(S x )3。下列说法错误..的是
A .Al n Cl 3n+1−含4n 个Al −Cl 键
B .Al n Cl 3n+1−中同时连接2个Al 原子的Cl 原子有(n −1)个
C .充电时,再生1molAl 单质至少转移3mol 电子
D .放电时间越长,负极附近熔融盐中n 值小的Al n Cl 3n+1−浓度越高
142.(2023重庆12)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误..
的是
A .电极a 为阴极
B .H +从电极b 移向电极a
C .电极b 发生的反应为:
D .生成3mol 半胱氨酸的同时生成1mol 烟酸 143.(2023.6浙江13)氯碱工业能耗大,通过如图改进的设计可大幅度降低能耗,下列说法不正确...
的是
B.电极B的电极反应式为:2H2O+2e−=H2↑+2OH−
C.应选用阳离子交换膜,在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗144.(2023新课标10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池,其示意图如下所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成Zn x V2O5⋅nH2O。下列说法错误的是
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2O=Zn x V2O5⋅nH2O
D.充电阳极反应:Zn x V2O5⋅nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O
145.(2023山东11不定项)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为:Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响2023年高考化学真题分类汇编—电化学部分
(答案解析)
128.(2023广东6)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除C1-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-
D.每消耗标准状况下11.2L的O2,最多去除1 mol Cl-
【答案】B
【分析】O2在Pt得电子发生还原反应,Pt为正极,Ag失去电子与溶液中的Cl-反应,Ag为负极。
【详解】A.由分析可知,Ag失去电子与溶液中的Cl-反应生成AgCl,Ag为负极,A错误;B.电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确;
C.溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-=2H2O,C错误;
D.每消耗标准状况下11.2L的O2,转移电子2mol,而2mol Cl-失去2mol电子,故最多去除2mol Cl-,D错误。
故选B。
129.(2023海南8)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池,如图所示。下列说法正确的是
A.b电极为电池正极
B.电池工作时,海水中的Na+向a电极移动
C.电池工作时,紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1kgAl,电池最多向外提供37mol电子的电量
【答案】A
【分析】铝为活泼金属,发生氧化反应为负极,则石墨为正极;
【详解】A.由分析可知,b电极为电池正极,A正确;
B.电池工作时,阳离子向正极移动,故海水中的Na+向b电极移动,B错误;
C.电池工作时,a电极反应为铝失去电子生成铝离子Al-3e-=Al3+,铝离子水解显酸性,C 错误;
D.由C分析可知,每消耗1kgAl(为1000
27mol),电池最多向外提供1000
27
mol×3=1000
9
mol电
子的电量,D错误;
故选A。
130.(2023湖南8)葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂,工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料,在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙,其阳极区反应过程如下:
下列说法错误的是
A.溴化钠起催化和导电作用
B.每生成1mol葡萄糖酸钙,理论上电路中转移了2mol电子C.葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物
D.葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应
【答案】B
【详解】A.由图中信息可知,溴化钠是电解装置中的电解质,其电离产生的离子可以起导电作用,且Br−在阳极上被氧化为Br2,然后Br2与H2O反应生成HBrO和Br−,HBrO再和葡萄糖反应生成葡萄糖酸和Br−,溴离子在该过程中的质量和性质保持不变,因此,溴化钠在反应中起催化和导电作用,A说法正确;
B.由A中分析可知,2mol Br−在阳极上失去2mol电子后生成1mol Br2,1mol Br2与H2O反应生成1mol HBrO,1mol HBrO与1mol葡萄糖反应生成1mol葡萄糖酸,1mol葡萄糖酸与足量的碳酸钙反应可生成0.5 mol葡萄糖酸钙,因此,每生成1 mol葡萄糖酸钙,理论上电路中转移了4 mol电子,B说法不正确;
C.葡萄糖酸分子内既有羧基又有羟基,因此,其能通过分子内反应生成含有六元环状结构的酯,C说法正确;
D.葡萄糖分子中的1号C原子形成了醛基,其余5个C原子上均有羟基和H;醛基上既能发生氧化反应生成羧基,也能在一定的条件下与氢气发生加成反应生成醇,该加成反应也是还原反应;葡萄糖能与酸发生酯化反应,酯化反应也是取代反应;羟基能与其相连的C原子的邻位C上的H(β−H)发生消去反应;综上所述,葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应,D说法正确;
综上所述,本题选B。
131.(2023北京5)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B.装置a中溶液显碱性的原因是HCO3−的水解程度大于HCO3−的电离程度
C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D .装置b 中的总反应为SO 32−+CO 2+H 2O 电解HCOOH +SO 42−
【答案】C
【详解】A .SO 2是酸性氧化物,废气中SO 2排放到空气中会形成硫酸型酸雨,故A 正确;
B .装置a 中溶液的溶质为NaHCO 3,溶液显碱性,说明HCO 3−的水解程度大于电离程度,故B 正确;
C .装置a 中NaHCO 3溶液的作用是吸收SO 2气体,CO 2与NaHCO 3溶液不反应,不能吸收CO 2,故C 错误;
D .由电解池阴极和阳极反应式可知,装置b 中总反应为SO 32−+CO 2+H 2O 电解HCOOH +SO 42−,故D 正确;
选C 。
132.(2023湖北10)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl 2生成且KOH 溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol ⋅h −1。下列说法错误的是
A .b 电极反应式为2H 2O +2e −=H 2↑+2OH −
B .离子交换膜为阴离子交换膜
C .电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE 膜
D .海水为电解池补水的速率为2x mol ⋅h −1
【答案】D
【分析】由图可知,该装置为电解水制取氢气的装置,a 电极与电源正极相连,为电解池的阳极,b 电极与电源负极相连,为电解池的阴极,阴极反应为2H 2O+2e -=H 2↑+2OH -,阳极反
应为4OH --4e -
=O 2↑+2H 2O ,电池总反应为2H 2O 通电2H 2↑+O 2↑,据此解答。
【详解】A .b 电极反应式为b 电极为阴极,发生还原反应,电极反应为2H 2O+2e -=H 2↑+2OH -,故A 正确;
B .该装置工作时阳极无Cl 2生成且KOH 浓度不变,阳极发生的电极反应为
4OH --4e -=O 2↑+2H 2O ,为保持OH -离子浓度不变,则阴极产生的OH -离子要通过离子交换膜进入阳极室,即离子交换膜应为阴离子交换摸,故B 正确;
C .电解时电解槽中不断有水被消耗,海水中的动能高的水可穿过PTFE 膜,为电解池补水,故C 正确;
D .由电解总反应可知,每生成1molH 2要消耗1molH 2O ,生成H 2的速率为x mol ⋅h −1,则补水的速率也应是x mol ⋅h −1,故D 错误;
答案选D 。
133.(2023广东13)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K 1,一段时间后
A .U 型管两侧均有气泡冒出,分别是Cl 2和O 2
B .a 处布条褪色,说明Cl 2具有漂白性
C .b 处出现蓝色,说明还原性:Cl ->I -
D .断开K 1,立刻闭合K 2,电流表发生偏转
【答案】D
【分析】闭合K 1,形成电解池,电解饱和食盐水,左侧为阳极,阳极氯离子失去电子生成氯气,电极反应为2Cl -—2e -=Cl 2↑,右侧为阴极,阴极电极反应为2H ++2e -=H 2↑,总反应为2NaCl+2H 2O ==电解
2NaOH+H 2↑+Cl 2↑,据此解答。
【详解】A .根据分析,U 型管两侧均有气泡冒出,分别是Cl 2和H 2,A 错误;
B .左侧生成氯气,氯气遇到水生成HClO ,具有漂白性,则a 处布条褪色,说明HClO 具有漂白性,B 错误;
D.断开K1,立刻闭合K2,此时构成氢氯燃料电池,形成电流,电流表发生偏转,D正确;故选D。
134.(2023广东16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图),可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时,H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-,有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是
A.电解总反应:KNO3+3H2O=NH3·H2O+2O2↑+KOH
B.每生成1 mol NH3⋅H2O,双极膜处有9 mol的H2O解离
C.电解过程中,阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变
D.相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构可提高氨生成速率
【答案】B
【分析】由信息大电流催化电解KNO3溶液制氨可知,在电极a处KNO3放电生成NH3,发生还原反应,故电极a为阴极,电极方程式为NO3-+8e-+7H2O=NH3⋅H2O+9OH−,电极b为阳极,电极方程式为4OH--4e-=O2↑+2H2O,“卯榫”结构的双极膜中的H+移向电极a,OH-移向电极b。
【详解】A.由分析中阴阳极电极方程式可知,电解总反应为KNO3+3H2O=NH3⋅H2O+2O2↑+KOH,故A正确;
B.每生成1mol NH3⋅H2O,阴极得8mol e-,同时双极膜处有8mol H+进入阴极室,即有
8mol的H2O解离,故B错误;
C.电解过程中,阳极室每消耗4mol OH-,同时有4mol OH-通过双极膜进入阳极室,KOH 的物质的量不因反应而改变,故C正确;
D.相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构具有更大的膜面积,有利于H2O被催化解离成H+和
OH -,可提高氨生成速率,故D 正确;
故选B 。
135.(2023辽宁7)某无隔膜流动海水电解法制H 2的装置如下图所示,其中高选择性催化剂PRT 可抑制O 2产生。下列说法正确的是
A .b 端电势高于a 端电势
B .理论上转移2mole −生成4gH 2
C .电解后海水pH 下降
D .阳极发生:Cl −+H 2O −2e −=HClO +H +
【答案】D
【分析】根据图示,钛网上海水中Cl -、H 2O 发生失电子的氧化反应生成HClO 、O 2,钛网为阳极,电极反应式为Cl -+H 2O-2e -=HClO+H +,钛箔上生成H 2,钛箔上生成H 2的电极反应为2H ++2e -=H 2↑,钛箔为阴极,高选择性催化剂PRT 可抑制O 2产生,电解的主要总反应为
H ++Cl -+H 2O 电解HClO+H 2↑,以此解题。
【详解】A .由分析可知,a 为正极,b 电极为负极,则a 端电势高于b 端电势,A 错误;
B .右侧电极上产生氢气的电极方程式为:2H ++2e -=H 2↑,则理论上转移2mole −生成2gH 2,B 错误;
C .由分析可知,电解的主要总反应为H ++Cl -+H 2O 电解HClO+H 2↑,电解后海水中H +浓度减
小,pH 上升,C 错误;
D .由图可知,阳极上的电极反应为:Cl -+H ₂O -2e -=HClO+H +,D 正确;
故选D 。
136.(2023辽宁11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+SO42−+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+
【答案】B
【分析】该储能电池放电时,Pb为负极,失电子结合硫酸根离子生成PbSO4,则多孔碳电极为正极,正极上Fe3+得电子转化为Fe2+,充电时,多孔碳电极为阳极,Fe2+失电子生成Fe3+,PbSO4电极为阴极,PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
【详解】A.放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上,负极质量增大,A错误;
B.储能过程中,该装置为电解池,将电能转化为化学能,B正确;
C.放电时,右侧为正极,电解质溶液中的阳离子向正极移动,左侧的H+通过质子交换膜移向右侧,C错误;
D.充电时,总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42−+2Fe3+,D错误;
故答案选B。
137.(2023.1浙江11)在熔融盐体系中,通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi),电解装置如图,下列说法正确的是
A.石墨电极为阴极,发生氧化反应B.电极A的电极反应:8H++TiO2+SiO2+8e−=TiSi+4H2O
C.该体系中,石墨优先于Cl−参与反应
D.电解时,阳离子向石墨电极移动
【答案】C
【分析】由图可知,在外加电源下石墨电极上C转化为CO,失电子发生氧化反应,为阳极,与电源正极相连,则电极A作阴极,TiO2和SiO2获得电子产生电池材料(TiSi),电极反应为TiO2+SiO2+8e−=TiSi+4O2-。
【详解】A.在外加电源下石墨电极上C转化为CO,失电子发生氧化反应,为阳极,选项A错误;
B.电极A的电极反应为TiO2+SiO2+8e−=TiSi+4O2-,选项B错误;
C.根据图中信息可知,该体系中,石墨优先于Cl−参与反应,选项C正确;
D.电解池中石墨电极为阳极,阳离子向阴极电极A移动,选项D错误;
答案选C。
138.(2023全国甲12)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是
A.析氢反应发生在IrO x−Ti电极上
B.Cl−从Cu电极迁移到IrO x−Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O
D.每转移1mol电子,阳极生成11.2L气体(标准状况)
【答案】C
【分析】由图可知,该装置为电解池,与直流电源正极相连的IrO x-Ti电极为电解池的阳极,
水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H 2O-4e —=O 2↑+4H +,铜电极为阴极,酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式为2CO 2+12H ++12e −=C 2H 4+4H 2O 、2CO 2+12H ++12e −=C 2H 5OH+3H 2O ,电解池工作时,氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
【详解】A .析氢反应为还原反应,应在阴极发生,即在铜电极上发生,故A 错误;
B .离子交换膜为质子交换膜,只允许氢离子通过,Cl -不能通过,故B 错误;
C .由分析可知,铜电极为阴极,酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式有2CO 2+12H ++12e −=C 2H 4+4H 2O ,故C 正确;
D .水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H 2O-4e —=O 2↑+4H +,每转移1mol 电子,生成0.25molO 2,在标况下体积为5.6L ,故D 错误;
答案选C 。
139.(2023全国乙12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:12S 8+e -→12S 82−,12S 82−+e -→S 42−,2Na ++x 4S 42−+2(1-x 4)e -→Na 2S x
下列叙述错误的是
A .充电时Na +从钠电极向硫电极迁移
B .放电时外电路电子流动的方向是a→b
C .放电时正极反应为:2Na ++x 8S 8+2e -→Na 2S x
D .炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子,硫电极为原电池正极,钠电极为原电池负极。
【详解】A .充电时为电解池装置,阳离子移向阴极,即钠电极,故充电时,Na +由硫电极迁移至钠电极,A 错误;
B .放电时Na 在a 电极失去电子,失去的电子经外电路流向b 电极,硫黄粉在b 电极上得
电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2S x,电子在外电路的流向为a→b,B正确;
S8+2e-→Na2S x,C C.由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++x
8
正确;
D.炭化纤维素纸中含有大量的炭,炭具有良好的导电性,可以增强硫电极的导电性能,D 正确;
故答案选A。
140.(2023河北7)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池,其内部结构如下图所示,其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时,电
极材料转化为。下列说法错误的是
A.充电时,b电极上发生还原反应
B.充电时,外电源的正极连接b电极
C.放电时,①区溶液中的SO42−向②区迁移
D.放电时,a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e−=Mn2++2H2O
【答案】B
【分析】放电时,电极材料转化为,电极反应
-2ne -= +2nK +,是原电池的负极,阳离子增多需要通过阳离子
交换膜进入②区;二氧化锰得到电子变成锰离子,是原电池的正极,电极反应:MnO 2+4H ++2e −=Mn 2++2H 2O ,阳离子减少,多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区,故③为碱性溶液是电极,①为酸性溶液是二氧化锰电极。
【详解】A .充电时,b 电极上得到电子,发生还原反应,A 正确;
B .充电时,外电源的正极连接a 电极相连,电极失去电子,电极反应为Mn 2++2H 2O −2e −=MnO 2+4H +,B 错误;
C .放电时,①区溶液中多余的SO 42−向②区迁移,C 正确;
D .放电时,a 电极的电极反应式为MnO 2+4H ++2e −=Mn 2++2H 2O ,D 正确; 故选:B 。
141.(2023福建8)一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图,电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl 、KCl 和AlCl 3形成熔点为93℃的共熔物),其中氯铝酸根[Al n Cl 3n+1−(n ≥1)]起到结合或释放Al 3+的作用。电池总反应:2Al+3xS ⇄充电放电
Al 2(S x )3。下列说法错误..的是
A .Al n Cl 3n+1−含4n 个Al −Cl 键
B .Al n Cl 3n+1−中同时连接2个Al 原子的Cl 原子有(n −1)个
C .充电时,再生1molAl 单质至少转移3mol 电子
D .放电时间越长,负极附近熔融盐中n 值小的Al n Cl 3n+1−浓度越高
【答案】D
【分析】放电时铝失去电子生成铝离子做负极,硫单质得到电子做正极,充电时铝离子得到电子生成铝发生在阴极,硫离子失去电子生成硫单质发生在阳极,依此解题。
正确;
−的结构可知同时连接2个Al原子的Cl原子有(n−1)个,B正确;
B.由Al n Cl3n+1
C.由总反应可知充电时,再生1molAl单质需由铝离子得到电子生成,所以至少转移3mol电子,C正确;
−浓D.由总反应可知放电时间越长,负极铝失去电子生成的铝离子越多所以n值大的Al n Cl3n+1度越高,D错误;
故选D。
142.(2023重庆12)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合
成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误
..的是
A.电极a为阴极
B.H+从电极b移向电极a
C.电极b发生的反应为:
D.生成3mol半胱氨酸的同时生成1mol烟酸
【答案】D
【分析】该装置是电解池,电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’,发生氧化反应,则b为阳极,a为阴极,阴极电极反应式为 +2e-+2H+=2
;
【详解】A.a极上硫元素化合价升高,a为阴极,A正确;B.电解池中阳离子移向阴极,则H+移向a电极,B正确;
C.电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应,在酸性介质中电极反应式为:
,C正确;
D.根据电子守恒可得关系式:~6e-~6,因此生
成6mol半胱氨酸的同时生成1mol烟酸,D错误;
故选:D。
143.(2023.6浙江13)氯碱工业能耗大,通过如图改进的设计可大幅度降低能耗,下列说
法不正确
...的是
A.电极A接电源正极,发生氧化反应
B.电极B的电极反应式为:2H2O+2e−=H2↑+2OH−
C.应选用阳离子交换膜,在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗
【答案】B
【详解】A.电极A是氯离子变为氯气,化合价升高,失去电子,是电解池阳极,因此电极A接电源正极,发生氧化反应,故A正确;
B.电极B为阴极,通入氧气,氧气得到电子,其电极反应式为:2H2O+4e−+O2=4OH−,故B错误;
C.右室生成氢氧根,应选用阳离子交换膜,左边的钠离子进入到右边,在右室获得浓度较高的NaOH溶液,故C正确;
D.改进设计中增大了氧气的量,提高了电极B处的氧化性,通过反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗,故D正确。
综上所述,答案为B。
144.(2023新课标10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池,其示意图如下所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成Zn x V2O5⋅nH2O。下列说法错误的是
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2O=Zn x V2O5⋅nH2O
D.充电阳极反应:Zn x V2O5⋅nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O
【答案】C
【分析】由题中信息可知,该电池中Zn为负极、V2O5为正极,电池的总反应为
xZn+V2O5+nH2O=Zn x V2O5⋅nH2O。
【详解】A.由题信息可知,放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成Zn x V2O5⋅nH2O,V2O5发生了还原反应,则放电时V2O5为正极,A说法正确;
B.Zn为负极,放电时Zn失去电子变为Zn2+,阳离子向正极迁移,则放电时Zn2+由负极向正极迁移,B说法正确;
C.电池在放电时的总反应为xZn+V2O5+nH2O=Zn x V2O5⋅nH2O,则其在充电时的总反应为Zn x V2O5⋅nH2O=xZn+V2O5+nH2O,C说法不正确;
D.充电阳极上Zn x V2O5⋅nH2O被氧化为V2O5,则阳极的电极反应为
Zn x V2O5⋅nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O,D说法正确;
综上所述,本题选C。
145.(2023山东11不定项)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为:Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【详解】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作,则甲室Cu电极溶解,变为铜离子与氨气形成[Cu(NH3)4]2+,因此甲室Cu电极为负极,故A错误;
B. 在原电池内电路中阳离子向正极移动,若隔膜为阳离子膜,电极溶解生成的铜离子要向右侧移动,通入氨气要消耗铜离子,显然左侧阳离子不断减小,明显不利于电池反应正常进行,故B错误;
C. 左侧负极是Cu−2e−+4NH3=[Cu(NH3)4]2+,正极是Cu2++2e−=Cu,则电池总反应为:Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+,故C正确;
D. NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2+,铜离子浓度降低,铜离子得电子能力减弱,因此将对电池电动势产生影响,故D正确。
综上所述,答案为CD。