强化练12　原电池与电解池 （含解析）江苏省2023高考化学三轮冲刺突破强化练

强化练12　原电池与电解池

1.(2022·江苏省七市下学期二模)一种锌钒超级电池的工作原理如图所示,电解质为(CH3COO)2Zn溶液,电池总反应为Zn+NaV2(PO4)3ZnNaV2(PO4)3。下列说法正确的是              (　　)

A.放电时,b电极为电池的负极

B.放电后,负极区c(Zn2+)增大

C.充电时,Zn2+向a电极移动

D.充电时,b电极发生的电极反应为ZnNaV2(PO4)3+2e-Zn2++NaV2(PO4)3

2.(2022·江苏省南通市海门区下学期阶段检测)锌元素对婴儿及青少年的智力和身体发育有重要的作用,被称为生命火花。利用电解NaBr溶液间接将葡萄糖[CH2OH(CHOH)4CHO]氧化为葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH],进而制取葡萄糖酸锌,装置如图所示,下列说法不正确的是              (　　)

A.石墨连接电源负极,发生还原反应

B.电解过程中每生成1 mol葡萄糖酸,理论上可生成标准状况下22.4 L H2

C.电解过程中硫酸钠溶液浓度保持不变

D.生成葡萄糖酸的反应为

CH2OH(CHOH)4CHO-2e-+H2OCH2OH(CHOH)4COOH+2H+

3.(2021·常州一模)科学家利用氨硼烷设计成原电池装置如图所示,该电池在常温下即可工作,总反应为NH3·BH3+3H2O2NH4BO2+4H2O。下列说法错误的是              (　　)

A.b室为该原电池的正极区

B.a室发生的电极反应式为NH3·BH3+2H2O-6e-N+B+6H+

C.放电过程中,H+通过质子交换膜由b室移向a室

D.其他条件不变,向H2O2溶液中加入适量硫酸能增大电流强度

4.(2021·连云港期初调研)利用脉冲电源(间歇性通入电流)电解废液中的Pb2+实现Pb资源化利用,其原理如图所示。下列说法正确的是              (　　)

A.电极a上反应为2H++2e-H2↑

B.电解总反应为Cu+Pb2+Pb+Cu2+

C.电解产生1 mol Pb,约有6.02×1023个阳离子透过半透膜

D.脉冲电源电解能提高电解效率,是因为阴极表面阳离子浓度回升

5.(2021·南京、盐城一模)对固体电解质体系的研究是电化学研究的重要领域之一。用离子交换膜H+/N型Nafion膜作电解质,在一定条件下实现了常温常压下电化学合成氨,原理如图所示。下列说法不正确的是              (　　)

A.电极M接电源的正极

B.离子交换膜中H+、N浓度均保持不变

C.H+/N型离子交换膜具有较高的传导质子的能力

D.阴极的电极反应式:N2+6e-+6H+2NH3,2H++2e-H2↑

6.(2021·南通一模)电渗析法淡化海水的原理如图所示。下列说法正确的是 (　　)

A.该装置将化学能转化成电能

B.阴极发生的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑

C.Ⅱ室中流出淡水,Ⅰ、Ⅲ室流出液中NaCl浓度变大

D.若将a、b膜的位置互换,则不能获得淡水

7.(2021·如皋期末调研)一种锂电池的工作原理如图所示,正极反应液可以在正极区和氧化罐间循环流通,氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2+氧化,自身被还原为S。下列关于该电池说法正确的是              (　　)

A.电池放电时将电能转化为化学能

B.放电时Li+由正极区移向负极区

C.放电时的负极反应式为Fe3++e-Fe2+

D.氧化罐中反应的离子方程式:2Fe2++S22Fe3++2S

8.(2021·南通海门区期末调研)一种“分步法电解制氢气和氧气”的装置如图所示(a、b 均为惰性电极),该方法制氢气分两步,第一步在惰性电极产生H2;第二步在另一个惰性电极产生O2。下列有关说法正确的是              (　　)

A.当K与K1相连时,a极产生的是氧气

B.当a、b两极产生的气体的物质的量之比为1∶1时,NiOOH/Ni(OH)2电极恢复为电解前的状态

C.当K与K2相连时,b极附近的pH会降低

D.产生氢气时,NiOOH/Ni(OH)2电极反应式:NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-

9.(2021·江苏第二次适应性考试)硼氢化钠(NaBH4)既是一种重要的储氢材料,又是具有广泛应用的还原剂。NaBH4在水溶液中的稳定性随着溶液pH升高而增大。在氮气气氛保护下,向一定量的FeCl2溶液中逐滴加入一定量的NaBH4溶液,可制得纳米铁粉,反应的离子方程式为 2B+Fe2++6H2OFe↓+2B(OH)3+7H2↑,下列有关NaBH4-H2O2燃料电池的说法正确的是              (　　)

A.电池工作时,电能主要转化为化学能

B.a电极上的反应式为B+8OH--8e-B+6H2O

C.放电过程中电极b区的溶液pH下降

D.放电过程中1 mol H2O2参与反应,失去2×6.02×1023个电子

10.(2021·南通如东县期末)工业电解Na2CO3溶液的装置如图所示,A、B两极均为惰性电极。下列说法正确的是              (　　)

A.该装置可用于制备NaHCO3溶液,其中B极发生氧化反应

B.生成a溶液的电极室中反应式为2H2O-4e-+4CO2↑+

4HC

C.A极还可能有少量CO2产生,A、B两极产生的气体M和R的体积比略大于2∶1

D.B极NaOH溶液浓度:c2<c1

强化练12　原电池与电解池

1.C　解析:A项,放电时,Zn失去电子变为Zn2+,a电极为电池的负极,b电极为电池的正极,错误;B项,放电后,负极区c(Zn2+)穿过阳离子交换膜进入正极区,故c(Zn2+)不会增大,错误;C项,充电时,Zn极为阴极,Zn2+得电子析出,电解池中阳离子移向阴极,则Zn2+向a电极移动,正确;D项,充电时,b电极为阳极,发生的电极反应为ZnNaV2(PO4)3-2e-Zn2++NaV2(PO4)3,错误。

2.D　解析:由图可知,左室中的溴离子应在阳极失去电子发生氧化反应生成溴,则与直流电源正极相连的钛网为电解池的阳极,电极反应式为2Br--2e-Br2,生成的溴将葡萄糖氧化为葡萄糖酸,反应的方程式为Br2+CH2OH(CHOH)4CHO+H2OCH2OH(CHOH)4COOH+2HBr,石墨为阴极,水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,氢离子通过质子交换膜由左侧移向右侧,与右侧生成的氢氧根离子反应生成水。A项,由分析可知,与直流电源负极相连的石墨为阴极,水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气,正确;B项,由分析可得如下关系:CH2OH(CHOH)4COOH~H2,则电解过程中每生成1mol葡萄糖酸,理论上可生成标准状况下22.4L氢气,正确;C项,由分析可知,电解过程中,石墨为阴极,水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,氢离子通过质子交换膜由左侧移向右侧,与右侧生成的氢氧根离子反应生成水,则右侧硫酸钠的物质的量、溶液的体积不变,硫酸钠溶液的浓度不变,正确;D项,由分析可知,与直流电源正极相连的钛网为电解池的阳极,溴离子在阳极失去电子发生氧化反应生成溴,电极反应式为2Br--2e-Br2,溴将葡萄糖氧化为葡萄糖酸,反应的方程式为Br2+CH2OH(CHOH)4CHO+H2OCH2OH(CHOH)4COOH+2HBr,错误。

3.C　解析:根据总反应可知H2O2被还原,则b室发生还原反应,为原电池的正极区,A正确;根据总反应可知电池放电时NH3·BH3被氧化得到N和B,结合得失电子守恒和元素守恒可得电极反应式为NH3·BH3+2H2O-6e-N+B+6H+,B正确;原电池中阳离子由负极区流向正极区,即H+通过质子交换膜由a室移向b室,C错误;硫酸为强电解质,加入适量的硫酸,可以增加溶液中离子浓度,增强导电能力,增大电流强度,D正确。

4.D　解析:由于电解时含铅废水中的Pb2+转变为Pb单质,故b电极为阴极,a电极为阳极,在a电极上H2O失电子生成O2,A错误;电解时,Cu电极作阴极,不参与反应,B错误;电解产生1molPb时,转移2mol电子,则有2molNa+通过阳离子交换膜,C错误;在电解过程中,离子浓度会迅速降低,采用脉冲电源电解,在断电间隙时间内,可以让阴、阳离子充分地移动到阳极和阴极附近,离子浓度又会得到迅速恢复和补充,电极区相关离子浓度更大,有利于电解,D正确。

5.B　解析:由图示可知,H2在电极M上失电子生成H+,故M作阳极,连接电源的正极,A正确;由图示中N的转变可看出,在电解过程中N转变为NH3和H+,故c(N)下降,B错误;由图可知该型离子交换膜允许H+自由通过,具有较高的传导H+的能力,C正确;由图可知,在电极N(阴极)上氮气和氢离子均得电子分别转变成氨气和氢气,电极反应式分别为N2+6e-+6H+2NH3,2H++2e-H2↑,D正确。

6.C　解析:该装置是电解装置,将电能转换为化学能,A错误;在阳极上Cl-失电子,B错误;Ⅰ、Ⅲ室中NaCl浓度增大,Ⅱ室中NaCl浓度减小,C正确;若将a、b膜互换,则Ⅰ、Ⅲ室中得到淡水,Ⅱ室中NaCl浓度增大,D错误。

7.D　解析:电池放电时为原电池,将化学能转变为电能,A错误;放电时阳离子向正极移动,B错误;放电时,负极失电子,C错误;氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2+氧化,自身被还原为S,离子方程式为2Fe2++S22Fe3++2S,D正确。

8.C　解析:当K与K1相连时,a极为阴极,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,NiOOH/Ni(OH)2电极的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-2NiOOH+2H2O,当K与K2相连时,b电极为阳极,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,NiOOH/Ni(OH)2电极的电极反应式为4NiOOH+4e-+4H2O4Ni(OH)2+4OH-。当K与K1相连时,a极产生H2,A错误;根据电极反应式可知,当两极产生等量气体时,转移电子数不同,电极不可能恢复电解前的状态,B错误;当K与K2相连时,b极上OH-失电子被消耗,溶液pH降低,C正确;由以上分析可知,D错误。

9.B　解析:燃料电池在工作时,化学能转变为电能,A错误;由图示看出,在a电极上,B失电子转变为B,B正确;放电过程中,b电极上电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,故该电极区溶液pH升高,C错误;在放电过程中,H2O2作为氧化剂得电子而不是失电子,D错误。

10.B　解析:根据Na+移动的方向可知,B为阴极,发生还原反应,A错误;A电极为阳极,在该电极上OH-(H2O提供)失电子生成O2,同时生成的H+能与溶液中的C结合生成HC,B正确;在A极上生成O2,而在B极上生成H2,两者体积比接近1∶2,C错误;由于在B极上H+(H2O分子提供)得电子生成H2,故所得溶液中c(OH-)增大,即c2>c1,D错误。