专题6　电化学与金属防腐 （含解析）江苏省2023高考化学三轮冲刺练

专题6　电化学与金属防腐

1.(2022·江苏省扬州市扬州中学四月考试)利用微生物电池除去废水中CH3COO-,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用如图装置处理有机废水。下列说法错误的是(　　)

A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+

B.隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜

C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g

D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为1∶1

2.碱性锌铁液流电池采用资源丰富的铁和锌作为电池正、负极电解液活性物质,具有电压高、成本低的优点。该电池的总反应为Zn+2Fe(CN+4OH-2Fe(CN+Zn(OH。下列说法正确的是              (　　)

A.充电时,M极电极反应式为Fe(CN+e-Fe(CN

B.放电时,N极电势高于M极

C.1 mol Fe(CN中含有σ键的数目为12×6.02×1023

D.放电时,电路中转移2 mol电子时,负极区电解质溶液增重65 g

3.(2022·海安冲刺)某新型光充电电池结构如图。在太阳光照射下,TiO2光电极激发产生电子,对电池充电,Na+在两极间移动。下列说法正确的是              (　　)

A.光充电时,化学能转变成光能

B.光充电时,电极B为阴极

C.放电时,Na+向电极A移动

D.放电时,电极A发生反应:2-2e-

4.(2020·全国Ⅰ卷)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如图所示,电极为金属锌和选择性催化材料。放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是 (　　)

A.放电时,负极反应:Zn-2e-+4OH-Zn(OH

B.放电时,1 mol CO2转化为HCOOH,转移的电子数为2 mol

C.充电时,电池总反应:2Zn(OH2Zn+O2↑+4OH-+2H2O

D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高

5.某新型锂-空气二次电池放电情况如图所示,关于该电池的叙述正确的是(　　)

A.电解液应选择可传递Li+的水溶液

B.充电时,应将锂电极与电源正极相连

C.放电时,空气电极上发生的电极反应:2Li++O2+2e-Li2O2

D.充电时,若电路中转移0.5 mol电子,空气电极的质量将减少3.5 g

6.(2022·江苏省南京市、盐城市第一次模拟)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体。利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是              (　　)

A.该装置工作时,只发生两种形式能量的转化

B.电解过程中OH-由b极区向a极区迁移

C.电解时b极区溶液中n(KOH)减少

D.电解过程中1 mol NH3参与反应,得到3×6.02×1023个电子

7.(2022·江苏省苏北四市上学期期末调研)H2O2是常用的绿色氧化剂,可用如图所示装置电解H2O和O2制备H2O2。下列说法不正确的是              (　　)

A.H+移向a电极

B.装置工作过程中a极消耗的O2大于b极生成的O2

C.b电极的电极反应式:2H2O-4e-O2↑+4H+

D.电解生成1 mol H2O2时,转移电子的数目为4×6.02×1023

8.(2022·江苏省连云港市第二次调研)利用电解可以实现烟气中氮氧化物的脱除,同时可以将甲烷转化成乙烯,工作原理如图所示。下列说法正确的是              (　　)

A.电解时,电极A与电源的正极相连

B.电解时,由电极B向电极A迁移

C.电极B上的反应式为2CH4+4e-+2O2-C2H4+2H2O

D.若要脱除1 mol NO2,理论上需通入CH4的物质的量为2 mol

9.(2022·江苏省海门市期末教学质量调研)最近我国科学家提出一种有机电极(PTQ/HQ)与无机电极(MnO2)组成的二次电池,其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是              (　　)

A.放电时,a为电池的正极

B.充电时,氢离子从左室移向右室

C.放电时,b极反应为Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+

D.充电时,每生成1 mol HQ将转移4 mol电子

10.(2022·江苏省常州市期末检测)目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一。某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质分别呈酸性和碱性,其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是              (　　)

A.正极电解质呈酸性

B.放电时,锌板上发生的电极反应为Zn+4OH--2e-Zn(OH

C.放电时,每转移1 mol电子,中间腔室内的溶液中将减少1 mol NaCl

D.储能时,应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极

11.(2022·江苏省南通市海门区第二次诊断)工业上通过惰性电极电解Na2SO4浓溶液来制备氢氧化钠和硫酸,a、b为离子交换膜,装置如图所示,下列说法正确的是              (　　)

A.c电极与外接电源负极相连

B.a为阴离子交换膜

C.从d端注入的是稀NaOH溶液

D.生成标准状况下 22.4 L的O2,将有2 mol Na+穿过阳离子交换膜

12.(2022·江苏省扬州市期中考试)电解制备钴(Co)的工作原理如图所示。下列关于该装置工作时的说法不正确的是(　　)

A.a为电源的正极  

B.钴电极上的电极反应为Co2++2e-Co

C.Ⅱ室中HCl的浓度减小 

D.若不使用离子交换膜,石墨电极上会析出Cl2

专题6　电化学与金属防腐

1.D　解析:由图可知,a极上CH3COO-转化为CO2和H+,C元素被氧化,所以a极为该原电池的负极,b极为正极。A项,a极为负极,CH3COO-失电子被氧化成CO2和H+,其电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,正确;B项,为了实现海水的淡化,模拟海水中的氯离子需要移向负极,即a极,则隔膜1为阴离子交换膜,钠离子需要移向正极,即b极,则隔膜2为阳离子交换膜,正确;C项,当电路中转移1mol电子时,根据电荷守恒可知,海水中会有1molCl-移向负极,同时有1molNa+移向正极,即除去1molNaCl,质量为58.5g,正确;D项,b极为正极,水溶液为酸性,所以氢离子得电子产生氢气,电极反应式为2H++2e-H2↑,假设转移8mol电子,正极产生4molH2,根据负极反应式CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+可知,负极产生2molCO2,物质的量之比为2∶1,错误。

2.C　解析:由图示看出,N极为原电池的负极,也是充电时的阴极,充电时M极为阳极,离子在该电极上失电子,A错误;放电时,N极为负极,M极为正极,故M极电势高于N极,B错误;CN-中含有一个σ键,Fe与CN-之间的配位键也是σ键,故在1molFe(CN中含有12molσ键,C正确;放电时,电路中转移2mol电子时,负极区有1molZn(OH进入溶液,同时有2molOH-通过离子交换膜进入负极区,故电解质溶液增重超过65g,D错误。

3.D　解析:光充电时,光能先转变为电能,电能再转变为化学能,A错误;根据电子的流向可知,电极B为阳极,B错误;放电时,A极为负极,B极为正极,Na+向电极B移动,C错误;放电时,负极(电极A)上失电子生成,D正确。

4.D　解析:放电时,负极上Zn发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-+4OH-Zn(OH,A正确;放电时,CO2转化为HCOOH,C元素化合价降低2,则1molCO2转化为HCOOH时,转移电子数为2mol,B正确;充电时,阳极上H2O转化为O2,负极上Zn(OH转化为Zn,电池总反应为2Zn(OH2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,C正确;充电时,正极即为阳极,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,溶液中H+浓度增大,OH-浓度降低,D错误。

5.C　解析:Li单质与水能发生置换反应,电解液不能选择水溶液,A错误;放电时,锂为负极,充电时,应将锂电极与电源负极相连,B错误;放电时,空气电极作正极得电子,电极反应为2Li++O2+2e-Li2O2,C正确;充电时,电路中转移0.5mol电子,阳极发生的电极反应为Li2O2-2e-2Li++O2↑,空气电极质量将减少11.5g,即0.5molLi+与0.25molO2,D错误。

6.B　解析:A项,该装置工作时,实现了太阳能转为电能,电能转为化学能,多于两种形式的能量转化,错误;B项,a处,NH3转化为N2,N的化合价升高,失去电子,则电极a为阳极,OH-由b极区向a极区迁移,正确;C项,阳极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2↑+6H2O,阴极反应式为2H++2e-H2↑或2H2O+2e-H2↑+2OH-,b极区溶液中n(KOH)不变(会通过离子交换膜进入到a区),错误;D项,1molNH3转化为N2时,失去3mole-,错误。

7.D　解析:A项,由图可知,b极水失电子生成氧气和氢离子,b极为阳极,氢离子向a极移动,正确;B项,a极电极反应式为O2+2e-+2H+H2O2,b极电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,当转移4mol电子时,a极消耗2mol氧气,b极产生1mol氧气,正确;C项,b电极为阳极,其电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,正确;D项,a极电极反应式为O2+2e-+2H+H2O2,每生成1molH2O2时,转移2mol电子,转移电子的数目为2×6.02×1023,错误。

8.D　解析:A项,电解时,电极A上NO2→N2,N元素化合价降低,发生还原反应,电极A为阴极,应与电源负极相连,错误;B项,电解时,O2-向阳极移动,电极A为阴极,电极B为阳极,则O2-由电极A向电极B迁移,错误;C项,电极B上CH4→C2H4,C元素化合价升高,失去电子,电极反应式为2CH4-4e-+2O2-C2H4+2H2O,错误;D项,1molNO2转化为N2,转移4mol电子,根据2CH4-4e-+2O2-C2H4+2H2O可知,需要消耗2molCH4,正确。

9.D　解析:由图可知,放电时,有机电极为负极,HQ-4e-PTQ+4H+,故锰元素价态下降得电子,无机电极为正极,电极反应式为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O,则充电时,有机电极为阴极,电极反应式为PTQ+4H++4e-HQ,无机电极为阳极,电极反应式为Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+。A项,由分析可知,放电时,a室为有机电极,为电池的负极,错误;B项,由分析可知,充电时,左侧为阴极室,右侧为阳极室,故氢离子从右侧阳极室移向左侧阴极室,错误;C项,由分析可知,放电时,b极反应为:MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O,错误;D项,由分析阴极上发生的电极反应式为PTQ+4H++4e-HQ可知,充电时,每生成1molHQ将转移4mol电子,正确。

10.C　解析:根据图示可知放电时,锌板为负极,Zn失去电子,发生氧化反应;碳纸为正极,Fe3+得电子,发生还原反应;充电时,锌板为阴极,Zn(OH得电子,发生还原反应,碳纸为阳极,Fe2+失去电子,发生氧化反应。A项,根据上述分析可知,碳纸为正极,由于Fe3+、Fe2+与碱性溶液中的OH-会反应产生Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀而不能大量共存,而碳纸附近溶液中含有大量Fe3+、Fe2+,应该为酸性溶液,正确;B项,根据图示可知放电时,锌板为负极,锌板上Zn失去电子发生氧化反应,发生的电极反应为Zn+4OH--2e-Zn(OH,正确;C项,放电时负极反应为Zn+4OH--2e-Zn(OH,正极反应为Fe3++e-Fe2+,当反应转移1mol电子时,左侧负极附近的溶液中阴离子负电荷数目减少1mol,右侧正极附近溶液中阳离子的正电荷数目减少1mol,为维持电荷守恒,就会有1molNa+通过阳离子交换膜进入中间腔室内;右侧有1molCl-通过阴离子交换膜进入中间腔室内,导致中间腔室内的溶液中将增加1molNaCl,错误;D项,放电时碳纸电极为正极,则在储能时,应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极作阳极,发生氧化反应,正确。

11.C　解析:由题干电解装置图可知,c电极区产生O2,故说明该电极区发生氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,故c电极区为阳极区,c电极与外接电源的正极相连,左侧区为阴极区,发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑,又知电解池中阳离子移向阴极区,阴离子移向阳极区,故Na+经过阳离子交换膜a进入左侧区,左侧区进入口d进入的稀NaOH,出口为浓NaOH,硫酸根离子经过阴离子交换膜b进入右侧阳极区,故右侧区进入的是稀硫酸,流出的为浓硫酸。A项,由分析可知,c电极与外接电源正极相连,错误;B项,由分析可知,a为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜,错误;C项,由分析可知,从d端注入的是稀NaOH溶液,正确;D项,生成标准状况下22.4L即=1mol的O2,则线路上流过的电子为4mol,故将有4molNa+穿过阳离子交换膜,错误。

12.C　解析:实验目的是制备钴,右侧电极上Co2+放电得到Co,发生反应Co2++2e-Co,则b为负极,a为正极,石墨为阳极,钴为阴极,Ⅲ室中Cl-透过阴离子交换膜进入Ⅱ室,Ⅰ室中H+通过阳离子交换膜进入Ⅱ室,Ⅱ室中HCl的浓度增大,若不使用离子交换膜,石墨电极上Cl-放电生成Cl2。A项,根据以上分析可知,石墨为阳极,则a为电源的正极,正确;B项,右侧电极上Co2+放电得到Co,电极反应式为Co2++2e-Co,正确;C项,室中Cl-透过阴离子交换膜进入Ⅱ室,Ⅰ室中H+通过阳离子交换膜进入Ⅱ室,Ⅱ室中HCl的浓度增大,错误;D项,若不使用离子交换膜,石墨电极上Cl-放电生成Cl2,正确。