发布时间 : 星期二 文章2020届高考化学二轮复习新型电化学装置的原理分析专题卷更新完毕开始阅读05646d49edf9aef8941ea76e58fafab069dc44f3
新型电化学装置的原理分析
1.用粗硅做原料,熔融盐电解法制取硅烷的原理如图。下列叙述正确的是
( )
A.电源的B极为负极 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↑
SiH4。H2生成H,发生还
-
D 【微探究】 根据装置图可知,该装置为电解池,总反应为Si+2H2
原反应,Si发生氧化反应。根据电解池原理,阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应,故通入H2的那一极是阴极,故A极是负极,B极是正极,A项错误;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,B项错误;电解时,熔融盐中Li向阴极移动,C项错误;阳极粗硅生成
+
SiH4,故电极反应为Si+4H-4e
--
SiH4↑,D项正确。
[微纠错] 易错点一:原电池和电解池没有正确区分,此装置有外接电源,属于电解池;易错点二:受思维定势影响,不能注意到此电解池的工作环境是非水体系;易错三:不能正确判断电解质中传导的带电粒子,电子不能直接通过熔融电解质或电解质溶液,此装置中电解质中存在的可以自由移动的离子有Li 、Cl 、H。
+
--
2.纳米氧化亚铜在制作陶瓷等方面有广泛应用。利用电解的方法可得到纳米Cu2O,电解原理如图所示。下列有关说法不正确的是
( )
A.b极为负极
B.铜极的电极反应式为2Cu-2e+2OHC.钛极附近逸出O2
--
Cu2O+H2O
D.每生成1 mol Cu2O,理论上有2 mol OH从离子交换膜左侧向右侧迁移
-
C 【微探究】 铜为阳极,钛为阴极,阴极与负极相连,所以b极为负极,A项正确;铜极上发生氧化反应生成氧化亚铜,B项正确;C项,钛极的电极反应式为2H2O+2e
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2OH+H2↑,C项错误;左侧生成
-
-
OH,右侧消耗OH,且每生成1 mol Cu2O时,消耗2 mol OH,为维持电荷平衡,则理论上有2 mol OH从离子交换膜左侧向右侧迁移,D项正确。
3.研究人员研制出一种可快速充、放电的超性能铝离子电池,其中Al、Cn为电极,由有机阳离子
-与阴离子(AlCl-4、Al2Cl7)组成的离子液体为电解质。如图为该电池放电过程示意图。下列说法错
误的是( )
A.充电时,Al做阴极,Cn做阳极
B.充电时,每生成1 mol铝,同时消耗4 mol Al2Cl-7 C.放电时,电解质中的有机阳离子向铝电极移动 D.放电时,正极反应式为Cn[AlCl4]+e
-
Cn+AlCl-4
C 【微探究】 由图示可知,该电池放电时,Al做负极,Cn做正极,因此充电时,Al做阴极,Cn做阳极,A项正确;充电时,阴极反应式为4Al2Cl-7+3e
-
Al+7AlCl-4,B项正确;放电时,电解质中的有机阳
-
离子向正极(Cn电极)方向移动,C项错误;放电时,正极反应式为Cn[AlCl4]+e确。
Cn+AlCl-4,D项正
4.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700~900 ℃时,O可在该固体氧化物电解质中自由移动,
2-
反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是 ( )
A.电池内的O由电极乙移向电极甲
2-
B.电池总反应为N2H4+2O22NO+2H2O
C.当电极甲上有1 mol N2H4消耗时,电极乙上有22.4 L O2参与反应 D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
A 【微探究】 该装置中电极甲为负极,电极乙为正极,所以O由电极乙移向电极甲,A项正确;电
2-
池的总反应为N2H4+O2N2+2H2O,B项错误;当电极甲上消耗1 mol N2H4时,电极乙上有1 mol O2参
与反应,在标准状况下O2的体积为22.4 L,但题目没有指明该过程是否处于标准状况,C项错误;在外电路中,电子由负极(甲)移向正极(乙),D项错误。
5.双隔膜电解池的结构示意简图如图所示,用该装置电解硫酸钠溶液,下列有关电解原理的判断正确的是( )
A.c隔膜为阳离子交换膜,d隔膜为阴离子交换膜 B.A溶液为NaOH溶液,B溶液为硫酸 C.a气体为氢气,b气体为氧气
D.该电解反应的总方程式为2Na2SO4+6H2O
2H2SO4+4NaOH+O2↑+2H2↑
D 【微探究】 该电解池左边的电极为阳极,右边的电极为阴极,溶液中的阴离子通过c隔膜向阳极移动,阳离子通过d隔膜向阴极移动,故c为阴离子交换膜,d为阳离子交换膜,A项错误;阳极上由水电离产生的OH发生氧化反应生成O2,a气体为氧气,生成的A溶液为硫酸,阴极上由水电离
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产生的H发生还原反应生成H2,b气体为氢气,生成的B溶液为氢氧化钠溶液,B项、C项错误。
+
6.锂-铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀现象产生电能,其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O
2Cu+2Li+2OH,下列说法错误的是
+
-
( )
A.放电时,Li透过固体电解质向Cu电极移动
+
B.放电时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4eC.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O D.整个反应过程中,氧化剂为O2
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4OH
-
B 【微探究】 由放电反应知Li电极为负极,Cu电极为正极;因为原电池放电时,阳离子移向正极,所以Li透过固体电解质向Cu电极移动,A项正确;由总反应方程式可知Cu2O中Cu元素化合价
+
降低,被还原,正极反应式应为Cu2O+H2O+2e
+
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2Cu+2OH,B项错误;放电过程为2Li+Cu2O+H2O
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2Cu+2Li+2OH,可知通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,C项正确;由C项分析知,Cu先与O2反应生成Cu2O,放电时Cu2O重新生成Cu,则整个反应过程中,Cu相当于催化剂,O2为氧化剂,D项正确。 7.用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO-3)已成为环境修复研究的热点之一。 (1)Fe还原水体中NO-3的反应原理如图所示。
①做负极的物质是 。 ②正极的电极反应式是 。
(2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定NO-3的去除率和pH,结果如下:
初始pH NO-3的去除率 24小时pH 铁的最终 物质形态
pH=2.5 接近100% 接近中性
pH=4.5 <50% 接近中性