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

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↑

D【微探究】根据装置图可知,该装置为电解池,总反应为Si+2H2SiH4。H2生成H-,发生还

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-+2OH-Cu2O+H2O

C.钛极附近逸出O2

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-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、C n为电极,由有机阳离子与阴离子(AlC l4-、Al2C l7-)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,C n做阳极

B.充电时,每生成1 mol铝,同时消耗4 mol Al2C l7-

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C n[AlCl4]+e-C n+AlC l4-

C【微探究】由图示可知,该电池放电时,Al做负极,C n做正极,因此充电时,Al做阴极,C n做阳极,A项正确;充电时,阴极反应式为4Al2C l7-+3e-Al+7AlC l4-,B项正确;放电时,电解质中的有机阳离子向正极(C n电极)方向移动,C项错误;放电时,正极反应式为C n[AlCl4]+e-C n+AlC l4-,D项正确。

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,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,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O2-由电极乙移向电极甲

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O2-由电极乙移向电极甲,A项正确;电池的总反应为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+6H2O2H2SO4+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+H2O2Cu+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+4e-4OH-

C.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

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-2Cu+2OH-,B项错误;放电过程为2Li+Cu2O+H2O

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(N O3-)已成为环境修复研究的热点之一。

(1)Fe还原水体中N O3-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N O3-的去除率和pH,结果如下:

初始pH pH=2.5pH=4.5

N O3-的去除率接近100%<50%

24小时pH接近中性接近中性

铁的最终

物质形态