高三化学原电池电解池难点练习(附答案)

高三化学原电池电解池难点练习一、单选题1.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A．反应CH4＋H2O3H2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol电子B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH－－2e－=2H2OC．电池工作时，2-3CO向电极B移动D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－=22-3CO2.某科研人员设计了以液态肼（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高达700~900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，已知生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是()A.电极甲的电极反应为:N2H4-4e-==N2↑+4H+B.电池总反应为:N2H4+O2==N2+2H2OC.电池内电路中电流由电极乙流向电极甲D.每32gN2H4参与反应，有1molO2-移向电极甲3.利用如图所示的电化学装置可将废水中的尿素转化为对环境无害的物质。下列有关说法错误的是A.该装置既可以处理废水，还可以通过a、b输出电能B.M极的电极反应式:-+22222CO(NH)+HO-6e=CO+N+6HC.该电化学装置工作时，质子从N极移向M极D.相同条件下，M极生成的气体与N极消耗的气体体积比为4:34.合理利用电化学原理不仅可消除某些物质造成的污染，还可获得可观的电能，下面是处理垃圾渗透液的一种装置工作原理图。下列说法正确的是（）A.X极的电极反应式为22-32NH6e6OH==N6OHB.Y是正极，3NO发生氧化反应C.当电路中有5mol电子通过时，正极上有14g气体放出D.盐桥内Cl移向Y电极5.利用电解法转化CO2可实现CO2的资源化利用，如下是利用电解法将CO2转化为HCOOH的原理示意图，下列有关说法不正确的是()A.Sn电极是阴极B.阳极区逸出两种无色无味的气体C.电解池工作时，阳极区和阴极区KHCO3浓度都下降D.K+由阳极区向阴极区迁移6.金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4M+nO2+2nH2O4M(OH)n,已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法中不正确的是()A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)nD.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜7.微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，利用该类电池处理某含铬（以2-27CrO形式存在）废水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.M极为电池负极，有机物在该极被氧化B.电池工作时，N极附近溶液pH增大C.该电池能够在高温下工作D.处理1mol2-27CrO时有超过6mol+H从交换膜左侧向右侧迁移8.支持海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整9.最近我国科学家设计了一种22CO+HS协同转化装置,实现对天然气中2CO和2HS的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:①2+-3+EDTA-Fe-e=EDTA-Fe②3++2+22EDTA-Fe+HS=2H+S+2EDTA-Fe该装置工作时,下列叙述错误的是()A.阴极的电极反应:+-22CO+2H+2e=CO+HOB.协同转化总反应:222CO+HS=CO+HO+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用3+2+Fe/Fe取代3+2+EDTA-Fe/EDTA-Fe,溶液需为酸性二、填空题10.CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。(1).CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化见下图。①写出400~600℃范围内分解反应的化学方程式：。②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是。(2).电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是。(3).CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol−1反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OCH3的选择性=332CHOCHC2O的物质的量反应的的物质的量×100％①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是。②220℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有。11.CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为__________(写离子符号);若所得溶液c(-3HCO):c(2-3CO)=2:1,溶液pH=__________。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)（2）CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:化学键C—HC=OH—HCO(CO)键能/kJ·mol-14137454361075则该反应的ΔH=__________。分别在vL恒温密闭容器A)恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是__________(填“A”或“B”)。②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900℃的原因是__________（3）O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式:__________,电池的正极反应式:6O2+6e-=6-2O,6CO2+6O2-=32-24CO反应过程中O2的作用是__________,该电池的总反应式:__________。12.铅精矿可用于冶炼金属铅,其主要成分为PbS。I.火法炼铅将铅精矿在空气中焙烧,生成PbO和2SO。(1)用铅精矿火法炼铅的反应的化学方程式为___________________________________。(2)火法炼铅的废气中含低浓度2SO,可将废气通入过量氨水中进行处理,反应的离子方程式为_______________________________________。II.湿法炼铅在制备金属铅的同时,还可制得硫黄,相对于火法炼铅更为环保。湿法炼铅的工艺流程如下:已知:i.不同温度下2PbCl的溶解度如下表所示。温度(℃)20406080100溶解度(g)1.001.421.942.883.20ii.2PbCl为能溶于水的弱电解质，在-Cl浓度较大的溶液中，存在平衡:-2-24PbCl(aq)+2Cl(aq)PbCl(aq)垐?噲?。(3)浸取液中3FeCl的作用是__________________________________。(4)操作a为加适量水稀释并冷却，该操作有利于滤液1中2PbCl的析出，分析可能的原因是_______________________________________。(5)将溶液3和滤液2分別置于下图所示电解装置的两个极室中,可制取金属铅并使浸取液中的3FeCl再生。①溶液3应置于_____________(填“阴极室”或“阳极室”)中。②简述滤液2电解后再生为3FeCl的原理:____________________________________________。③若铅精矿的质量为ag,铅浸出率为b,当电解池中通过cmol电子时,金属铅全部析出,铅精矿中PbS的质量分数的计算式为_______________________。三、推断题13.七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:（1）煅粉主要含MgO和，用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,则溶液PH大于（Mg(OH)2的Ksp=5×10-12);该工艺中不能用（NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是，（2）滤液I中的阴离子有（忽略杂质成分的影响）；若滤液I中仅通入CO2，会生成，从而导致CaCO3产率降低。（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为。（4）电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为。（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时-4AlCl和-27AlCl两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为。四、实验题14.资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。某工厂以酸性工业废水（含H、3+Al、2+Mg、227CrO、24SO）以及硫酸厂废气（2SO）为原料提取铬的工艺流程如下:有关数据如下表所示。化合物2MgOH3AlOH3CrOH完全沉淀的pH10.54.35.3开始溶解的pH7.89.2spK近似值125.610331.310316.310请回答下列问题:（1）步骤①中发生主要反应的离子方程式为。（2）步骤②中加入适量23AlO的目的是。（3）为了达到实验目的，步骤③中加入NaOH溶液，应调节溶液的pH范围为。（4）步骤⑥向滤液B中通入过量2CO，反应的离子方程式为。（5）工业上也常采用下列装置，利用电解法处理含铬废水。①在电解过程中阳极区pH增大的原因是。②理论上每处理含1mol227KCrO的废水，阴极区得到的气体体积为L（标准状况）参考答案1.答案：D解析：A.，化合价有，升高6，则参加反应共转移6mol电子，故A错误；B.通入氧气的一极为正极，则B为正极，A为负极，负极上和被氧化生成二氧化碳和水，故电极A的反应为，电解质中没有，故B错误；C.原电池中阴离子向负极移动，A为负极，所以向电极A移动，故C错误；D.电极上氧气得电子发生还原反应：，故D正确。故选：D。2.答案：B解析：电极甲为负极，电极反应为N2H4+2O2--4e-=N2↑+2H2O，A项错误;电池总反应为N2H4+O2==N2+2H2O,B项正确；电池外电路中电流由电极乙流向电极甲，电池内电路中电流由电极甲流向电极乙，C项错误;根据N2H4+2O2--4e-=N2↑+2H2O,可知每32gN2H4参与反应，有2molO2-移向电极甲，D项错误。3.答案：C解析：由2O在N极上生成2HO,而不是+H在N极上生成2H可知，该电化学装置为原电池，可提供电能,A