提升训练11 电化学原理及其应用1.我国“蛟龙”号载人潜水器进行第五次下潜试验,最大深度达到7062米,并安全返回。其动力电源是Al—AgO电池,原理如图所示。下列说法中正确的是( )A.Al电极是该电池的正极B.Ag在AgO/Ag电极上发生氧化反应C.该电池负极反应是2Al+8OH--6e-2Al+4H2OD.AgO/Ag电极附近溶液中的pH减小2.(2022·学军中学)氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上,其反应原理示意图如下。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是( )A.该装置将化学能转化为电能B.为了增加灯泡亮度,可以将电极石墨棒变得粗糙多孔C.电子迁移方向:电极a→灯泡→电极b→电解质溶液→电极aD.该电池的总反应:2H2+O22H2O3.下列各组中,每种电解质溶液在惰性电极条件下电解时只生成氢气和氧气的是( )A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)24.有关下列电化学装置说法正确的是( )A.装置①中,盐桥中的K+移向ZnSO4溶液B.装置②工作一段时间后,a极附近溶液的pH增大C.用装置③精炼铜时,c极为粗铜D.装置④电池负极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-7\n5.下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图,其原理是在较低的阴极电位下,TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐,阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是( )A.阳极的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑B.阴极的电极反应式为TiO2+4e-Ti+2O2-C.通电后,O2-、Cl-均向阴极移动D.石墨电极的质量不发生变化6.一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池的工作原理示意如图,下列有关该电池说法正确的是( )A.该电池工作时,每消耗22.4LNH3转移3mol电子B.电子由电极A经外电路流向电极BC.电池工作时,OH-向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为:O2+4H++4e-2H2O7.(2022·全国卷3)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+xS88Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )7\nA.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14gC.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8.一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3Fe下列说法错误的是( )A.当pH<4时,碳钢主要发生析氢腐蚀B.当pH>6时,碳钢主要发生吸氧腐蚀C.当pH>14时,正极反应为O2+4H++4e-2H2OD.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减缓9.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(N)为6.0mol·L-1,用石墨电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收到22.4L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是( )A.原混合溶液中c(K+)为4mol·L-1B.电解后加入1molCu(OH)2可使溶液复原C.电解后溶液中c(H+)为8mol·L-1D.原溶液中c(Cu2+)为1mol·L-110.利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为 (填化学式)溶液,阳极电极反应式为 ,电解过程中Li+向 (填“A”或“B”)电极迁移。 7\n11.CH4可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如图所示:原电池工作过程中OH-的作用是 ;负极电极反应式为 。 若电路中转移电子数为0.8NA,左侧溶液pH (填“增大”“减小”或”不变”)(忽略溶液体积的变化),右侧的OH-物质的量变化量为 。 12.Ⅰ.钢铁的电化学腐蚀原理,在酸性环境中发生析氢腐蚀,在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀。(1)写出图中石墨电极的电极反应式: 。 (2)将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在图中虚线框内所示位置作出修改,并用箭头标出导线中电子移动方向。Ⅱ.电化学原理在化学工业中有广泛的应用,请根据如图回答问题。(1)装置A中的Y电极为 极,X电极的电极反应式为 ,工作一段时间后,电解质溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)若装置B中a为石墨电极、b为铁电极,W为饱和食盐水(滴有几滴酚酞溶液),则铁电极的电极反应式为 。 电解一段时间后若要恢复原溶液的成分和浓度,应该采用 的办法。 (3)若利用装置B进行铜的精炼,则a电极的材料为 ,工作一段时间后装置B电解液中c(Cu2+)将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若装置B中a为Ag棒,b为铜棒,W为AgNO3溶液,工作一段时间后发现铜棒增重2.16g,则流经电路的电子的物质的量为 。 7\n参考答案提升训练11 电化学原理及其应用1.C 由原电池装置图可知铝被氧化生成NaAlO2,则Al为负极,A错误;AgO被还原,应为原电池的正极,发生还原反应,B错误;C.Al为电池的负极,电极反应为2Al+8OH--6e-2Al+4H2O,C正确;正极发生AgO+H2O+2e-Ag+2OH-,溶液pH增大,D错误,答案选C。2.C3.C 电解HCl溶液生成氢气和氯气,电解CuCl2溶液生成Cu和氯气,电解Ba(OH)2溶液生成氢气和氧气,故A不选;电解NaOH溶液生成氢气和氧气,电解CuSO4溶液生成Cu、氧气、硫酸,电解H2SO4溶液生成氢气和氧气,故B不选;电解NaOH溶液、H2SO4溶液、Ba(OH)2溶液,均只生成氢气和氧气,故C选;电解NaBr溶液生成溴、氢气、NaOH,电解H2SO4溶液生成氢气和氧气,电解Ba(OH)2溶液生成氢气和氧气,故D不选。4.B 装置①中,Zn比Cu活泼,Zn失去电子为负极,阳离子向正极移动,则盐桥中的K+移向CuSO4溶液,故A错误;a与电源负极相连,为阴极,氢离子在阴极上放电,则装置②工作一段时间后,a极附近溶液中OH-浓度增大,a极附近溶液的pH增大,故B正确;粗铜精炼时,精铜为阳极,d与正极相连,则d极为粗铜,故C错误;装置④为燃料电池,正极上氧气得到电子,则正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故D错误;故选B。5.B 电解质中的阴离子O2-、Cl-向阳极移动,由图示可知阳极生成O2、CO、CO2,所以电极反应为2O2--4e-O2↑,O2与石墨反应生成CO、CO2,A、C、D项错误,只有B项正确。6.B 温度、压强未知,无法计算22.4LNH3的物质的量,A错误;该电池中通入氧气的电极B为正极,电极A为负极,电子由电极A经外电路流向电极B,B正确;电池工作时,OH-向负极移动,C错误;该电池电解质溶液显碱性,电极B上发生的电极反应为:O2+2H2O+4e-4OH-,D错误。7.D A项,在该电池中电极a为正极,发生的反应依次为:S8+2Li++2e-Li2S83Li2S8+2Li++2e-4Li2S62Li2S6+2Li++2e-3Li2S4Li2S4+2Li++2e-2Li2S2,故A正确;B项,原电池工作时,转移0.02mol电子时,被氧化的Li的物质的量为0.02mol,质量减少0.14g,正确;C项,石墨烯能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极a的导电性,正确;D项,电池充电时由于Li+得到电子生成Li,则电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越少,错误。8.C9.B 电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极上的电极反应式:4OH--4e2H2O+O2↑,当产生22.4L即1mol(标准状况)氧气时,转移电子4mol,阴极上先发生电极反应:Cu2++2e-Cu,然后是:2H++2e-H2↑,在阴极上生成1mol氢气时,转移电子是2mol,所以铜离子共得到2mol电子,所以铜离子的物质的量为1mol,c(Cu2+)=2mol·L-1。根据c(Cu2+)=2mol·L-1,可知Cu(NO3)2的浓度是2mol·L-1,其中的c(N)=4.0mol·L-17\n,又因原混合溶液中c(N)=6.0mol·L-1,所以原混合溶液中硝酸钾的浓度是2mol·L-1,所以c(K+)为2mol·L-1,A错误;根据出来什么补什么的原则,电解产物是1molCu、1molO2和1molH2,相当于1molCu(OH)2的组成,电解后加入1molCu(OH)2可使溶液复原,B正确;阳极上的电极反应式:4OH--4e-2H2O+O2↑,当产生22.4L即1mol(标准状况)氧气时,转移电子4mol,消耗氢氧根离子4mol,阴极上发生了电极反应2H++2e-H2↑,在阴极上生成1mol氢气时,转移电子2mol,消耗氢离子2mol,所以电解后溶液中,如果忽略体积变化,则c(H+)==4mol·L-1,C错误;结合分析可知原溶液里c(Cu2+)=2mol·L-1,D错误;答案选B。10.LiOH 2Cl--2e-Cl2↑ B【解析】B极区生成H2,同时会生成LiOH,则B极区电解液为LiOH溶液;电极A为阳极,在阳极区LiCl溶液中Cl-放电,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑;在电解过程中Li+(阳离子)向B电极(阴极区)迁移。11.参与电极反应,定向移动形成电流 CH4-8e-+10OH-C+7H2O 不变 0.2mol【解析】甲烷失去电子转化为CO2,CO2结合氢氧根生成碳酸根,则氢氧根的作用是参与电极反应,定向移动形成电流;负极通入甲烷,电极反应式为CH4-8e-+10OH-C+7H2O。若电路中转移电子数为0.8NA,正极消耗氧气0.2mol,生成氢氧根0.8mol,由于生成的氢氧根向负极移动,所以左侧溶液pH不变。根据负极电极反应式可知右侧甲烷消耗1mol氢氧根,所以右侧的OH-物质的量变化量为1mol-0.8mol=0.2mol。12.Ⅰ.(1)O2+2H2O+4e-4OH-(2)Ⅱ.(1)正极 H2+2OH--2e-2H2O 减小(2)2H++2e-H2↑ 通入适量HCl(3)粗铜 减小(4)0.02mol【解析】Ⅰ.(1)电解质溶液为NaCl溶液,呈中性,钢铁发生吸氧腐蚀。负极上铁失电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。(2)Fe作电解池的阴极可被保护,所以给该装置加外接电源,应使负极与铁相连,电子从电源的负极流向铁,其图为。Ⅱ.(1)装置A为氢氧燃料电池,燃料在负极发生氧化反应:H2+2OH--2e-2H2O;因反应消耗OH-且生成水,导致电解质溶液pH减小。(2)根据图知,Y是正极,b是阴极,电解饱和食盐水时,阴极上氢离子放电生成氢气:2H++2e-H2↑,因为电解过程中放出氢气和氯气,所以要恢复原溶液的成分和浓度,应通入适量的HCl。7\n(3)电解法精炼铜时,粗铜为阳极,精铜为阴极,所以阳极材料是粗铜;阳极上失电子变成离子进入溶液,因作阳极的粗铜中的铜和比铜活泼的金属都失去电子进入溶液,阴极溶液中Cu2+得到电子沉积在阴极上,所以,电解一段时间后,溶液中铜离子浓度减小。(4)构成的装置为电镀装置,铜棒增重2.16g,为析出Ag的质量,则n(Ag)==0.02mol,故流经电路的电子的物质的量为0.02mol。7
