專題能力訓(xùn)練6電化學(xué)基礎(chǔ)(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(共7小題,每小題8分,共56分。每小題只有1個選項符合題意)1.如圖為鋅銅原電池裝置圖,下列說法不正確的是()A.電子由Zn極流向Cu極B.該裝置的總反應(yīng):Zn+Cu2+Zn2+CuC.一段時間后,A池帶正電荷,B池帶負電荷D.取出鹽橋,電流計指針不再偏轉(zhuǎn)答案:C解析:銅鋅原電池中鋅為負極,銅為正極,電子由Zn極流向Cu極,A項正確;該電池的總反應(yīng):Zn+Cu2+Zn2+Cu,B項正確;鹽橋中陽離子移向B池,陰離子移向A池,A池和B池中溶液仍然保持電中性,C項錯誤;取出鹽橋,原電池中閉合回路斷開,電流計指針不偏轉(zhuǎn),D項正確。2.(2019江蘇鹽城高三模擬)一種微生物脫鹽池的裝置如圖所示,下列說法正確的是()A.該裝置可以在高溫下工作B.X、Y依次為陽離子、陰離子選擇性交換膜C.負極反應(yīng)為CH3COO-+2H2O-8e-2CO2+7H+D.該裝置工作時,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能答案:C3.(2019山東煙臺高三模擬)已知過氧化氫在強堿性溶液中主要以HO2-存在。我國研究的Al-H2O2燃料電池可用于深海資源的勘查、軍事偵察等國防科技領(lǐng)域,裝置示意圖如下。下列說法錯誤的是()A.電池工作時,溶液中OH-通過陰離子交換膜向Al極遷移B.Ni極的電極反應(yīng)式是HO2-+2e-+H2O3OH-C.電池工作結(jié)束后,電解質(zhì)溶液的pH降低D.Al電極質(zhì)量減輕13.5 g,電路中通過9.03×1023個電子答案:C4.PbO2-微生物燃料電池(MFC)是利用微生物將有機物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置(如圖),若利用微生物分解香蕉皮(生成的葡萄糖作反應(yīng)物)使該電池工作,下列說法不正確的是()A.a電極為正極,b電極為負極B.b電極附近有PbO2,發(fā)生的電極反應(yīng)為PbO2+4H+2e-Pb2+2H2OC.電池的總反應(yīng)式為12PbO2+C6H12O6+24H+6CO2+12Pb2+18H2OD.該電池一般是在常溫環(huán)境中工作,使得電池維護成本低,安全性強答案:A解析:根據(jù)圖中H+的流向和電子的流向可推知a電極為負極,b電極為正極,所以A項錯誤;PbO2在b極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為PbO2+4H+2e-Pb2+2H2O,B項正確;香蕉皮經(jīng)微生物分解后生成葡萄糖,負極反應(yīng)為葡萄糖失電子生成二氧化碳,電極反應(yīng)式為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+,所以總反應(yīng)式為12PbO2+C6H12O6+24H+6CO2+12Pb2+18H2O,C項正確;溫度過高,微生物會發(fā)生變性死亡,所以D項正確。5.據(jù)外媒報道,在特斯拉最新公布的Model E專利設(shè)計中,鋁-空氣電池組基本上取代了增程式內(nèi)燃機。鋁-空氣電池工作原理如圖所示,下列有關(guān)說法中不正確的是()A.鋁電極作負極B.可使用活性炭作正極材料C.該電池工作時,每消耗2.7 g Al,需耗氧氣6.72 L(標準狀況)D.鋁-空氣電池的可持續(xù)應(yīng)用要求是一方面在工作狀態(tài)下要有足夠的氧氣供應(yīng),另一方面在非工作狀態(tài)下能夠密封防止金屬腐蝕答案:C解析:C項,負極反應(yīng)式:4Al+16OH-12e-4AlO2-+8H2O,正極反應(yīng)式:3O2+6H2O+12e-12OH-,所以每消耗2.7 g Al,需耗氧氣(標準狀況)的體積為2.7 g27 g·mol-1×14×3×22.4 L·mol-1=1.68 L。6.鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關(guān)敘述正確的是()A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作一段時間后,甲池的c(SO42-)減小C.電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡答案:C解析:原電池反應(yīng)為Zn+CuSO4ZnSO4+Cu。Cu電極作正極,Cu2+在正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng),A項錯誤;由于兩半池中的陰離子SO42-不能透過半透膜,故c(SO42-)都不變,B項錯誤;甲池中由于生成Zn2+,而乙池中Cu2+2e-Cu,則乙池中的CuSO4部分變?yōu)閆nSO4,導(dǎo)致乙池中溶液總質(zhì)量變大,C項正確;陰離子不能透過半透膜,D項錯誤。7.空間實驗室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC),RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。如圖為RFC工作原理示意圖,有關(guān)說法正確的是()A.當有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時,a極產(chǎn)生1.12 L O2(標準狀況下)B.b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是:4H2O+4e-2H2+4OH-C.d極上發(fā)生的電極反應(yīng)是:O2+4H+4e-2H2OD.c極上進行還原反應(yīng),B中的H+可以通過隔膜進入A答案:D解析:a極接電源的負極,水中的H+得電子生成H2,d電極是氫氧燃料電池的負極,在該電極H2失去電子生成H+,b極上為OH-失電子,生成O2,A、B、C錯誤;b極產(chǎn)生的O2進入C極,C極上O2得電子發(fā)生還原反應(yīng),在酸性電解質(zhì)溶液中O2+4H+4e-2H2O,D項正確。二、非選擇題(共3小題,共44分)8.(12分)化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起到十分關(guān)鍵的作用。甲烷是一種新型的綠色能源,又是一種重要的化工原料。甲烷燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高,具有廣闊的發(fā)展前景,現(xiàn)用甲烷燃料電池進行如圖實驗(圖中所用電極均為惰性電極)。(1)電極b為極,溶液中OH-移向極。(填“a”或“b”) (2)電極a處所發(fā)生的電極反應(yīng)式為: 。 (3)乙裝置中所發(fā)生的總反應(yīng)方程式為: 。 (4)若圖乙裝置中盛有100 mL 0.2 mol·L-1 AgNO3溶液,當甲烷燃料電池中消耗氧氣56 mL(標準狀況下)時,則此時圖乙裝置中溶液的pH=(溶液體積變化忽略不計),d極增重 g。 答案:(1)正a(2)CH4+10OH-8e-CO32-+7H2O(3)4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3(4)11.08解析:(1)氧氣在b電極發(fā)生還原反應(yīng),b是正極;原電池中陰離子移向負極,故溶液中OH-移向a電極。(2)電極a上發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CH4+10OH-8e-CO32-+7H2O。(3)用惰性電極電解硝酸銀溶液,發(fā)生的總反應(yīng)方程式為4AgNO3+2H2O4Ag +O2+4HNO3。(4)消耗氧氣56 mL(標準狀況下)時,轉(zhuǎn)移電子0.01 mol,根據(jù)電子守恒,乙池生成n(H+)=0.01 mol,c(H+)=0.1 mol·L-1,pH=1;d電極生成0.01 mol的銀,質(zhì)量為1.08 g。9.(14分)新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源,進行飽和氯化鈉溶液電解實驗,如圖所示:回答下列問題:(1)甲烷燃料電池負極的電極反應(yīng)式為。 (2)閉合K開關(guān)后,a、b電極上均有氣體產(chǎn)生,其中b電極上得到的是,電解氯化鈉溶液的化學(xué)方程式為。 (3)若每個電池甲烷通入量為1 L(標準狀況),且反應(yīng)完全,則理論上通過電解池的電量為(已知NA=6.02×1023 mol-1,電子電荷為1.60×10-19 C,列式表示即可),最多能產(chǎn)生的氯氣體積為 L(標準狀況)。 (4)若如圖所示U形管中氯化鈉溶液的體積為800 mL。閉合K后,每個電池甲烷用量為0.224 L(標準狀況),且反應(yīng)完全。若產(chǎn)生的氣體全部逸出,電解后溶液混合均勻,電解后U形管中溶液的pH為。 答案:(1)CH4+10OH-8e-CO32-+7H2O(2)H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2(3)1 L22.4 L·mol-1×8×6.02×1023 mol-1×1.60×10-19 C4(4)1310.(18分)人類活動產(chǎn)生的CO2長期積累會威脅生態(tài)環(huán)境,其減排問題受到全世界的關(guān)注。(1)將煤燃燒產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達到降低碳排放的目的。圖1是通過光電轉(zhuǎn)化原理以廉價原料制備新產(chǎn)品的示意圖。寫出圖示轉(zhuǎn)化過程的化學(xué)反應(yīng)方程式:。連接催化劑a、b的導(dǎo)線上電子流動方向是(填“ab”或“ba”)。 圖1圖2(2)高溫電解技術(shù)可將釋放的CO2轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)利用價值的產(chǎn)品。反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2+H2OCO+H2+O2,其工作原理如圖2所示,電極b上放出的氣體X為,與電極b相連的Y極為外接電源的(填“正”或“負”)極。 (3)工業(yè)上常用高濃度的K2CO3溶液吸收CO2得KHCO3溶液,再利用電解法使K2CO3溶液再生,其裝置如圖3所示,在陽極區(qū)附近發(fā)生的反應(yīng)包括和H+HCO3-CO2+H2O。 圖3答案:(1)2CO2+2H2O2HCOOH+O2ab(2)O2正(3)4OH-4e-2H2O+O2解析:(1)根據(jù)圖1可知反應(yīng)物是CO2和H2O,生成物是HCOOH和O2,然后配平得:2CO2+2H2O2HCOOH+O2,反應(yīng)過程中H2O失去電子生成O2和H+,CO2得到電子后與H+結(jié)合轉(zhuǎn)化為HCOOH,所以電子流動方向是ab。(2)根據(jù)圖2可知電極a上,CO2和H2O得到電子生成CO和H2,電極a是陰極,所以電極b應(yīng)該是陽極,連接外接電源的正極,電極反應(yīng)是2O2-4e-O2。(3)右側(cè)為陽極區(qū),生成物是O2和CO2,電極反應(yīng)是4OH-4e-2H2O+O2和H+HCO3-CO2+H2O。