電化學原理及其應用1．（河北省衡水中學2021屆高三聯(lián)考）高氯酸鉀是一種強氧化劑和分析試劑，易溶于水。以氯化鈉為原料制備高氯酸鉀的一種流程如圖所示。下列說法錯誤的是A．“電解”過程中陰極生成氣體的主要成分為H2B．“高溫分解”反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為3：1C．本實驗條件下，KClO4在水中的溶解度比NaClO4小D．“轉化”過程所得副產物也可在上述流程中循環(huán)利用【答案】B【解析】惰性電極電解氯化鈉溶液，結合流程，陽極是氯離子失電子生成，陰極是氫離子得到電子生成氫氣，NaClO3固體加熱高溫分解得到NaClO4，然后加入KCl溶液轉化得到KClO4，以此解答。惰性電極電解氯化鈉溶液，結合流程，陽極是氯離子失電子生成，陰極是氫離子得到電子生成氫氣，故A正確；氯酸鈉受熱分解的化學方程式4NaClO33NaClO4+NaCl，該反應是歧化反應，從生成物判斷氧化劑和還原劑的物質的量之比，n（氧化劑）：n（還原劑）=n（還原產物）：n（氧化產物）=n（NaCl）：n（NaClO4）=1:3，故B錯誤；反應NaClO4+KCl=KClO4（結晶）+NaCl能夠發(fā)生，即在NaClO4溶液中加入KCl，可得到KClO4晶體，依據復分解反應的條件可知：KClO4在水中的溶解度比NaClO4小，故C正確；“轉化”過程所得副產物中有NaCl，可在上述流程中循環(huán)利用，故D正確；故選B。2．（河北省衡水中學2021屆高三聯(lián)考）以Ag/AgCl作參比電極的原電池裝置可用于測定空氣中氯氣的含量，其工作原理示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是A．采用多孔鉑電極可增大電極與電解質溶液和氣體的接觸面積B．正極的電極反應式為Cl2+2e-=2C1-C．外電路中通過0.02

mol

e-時，負極區(qū)溶液質量減少0.71

gD．空氣中氯氣含量可通過一定時間內電流表讀數(shù)變化和空氣流速計算【答案】C【解析】由電池總反應為2Ag+Cl2═2AgCl可知，Ag失電子作負極失電子，氯氣在正極上得電子生成氯離子。采用多孔鉑電極可增大電極與電解質溶液和氣體的接觸面積，故A正確；正極上氯氣得電子生成氯離子,其電極反應為：Cl2+2e?═2Cl?，故B正確；放電時，當電路中轉移0.02mole?時，交換膜左側會有0.02mol氫離子通過陽離子交換膜向正極移動，同時會有0.02molAg失去0.02mol電子生成銀離子，銀離子會與氯離子反應生成氯化銀沉淀，所以氯離子會減少0.04mol，則負極區(qū)溶液質量減少0.04mol71g/mol=2.84g，故C錯誤；氯氣的量越多，電流越大，電流表讀數(shù)越大，可以通過一定時間內電流表讀數(shù)變化和空氣流速計算氯氣的含量，故D正確；故選C。3．（河北省唐山一中2021屆高三期中）氧化鉛-銅電池是一種電解質可循環(huán)流動的新型電池(如圖所示)，電池總反應為PbO2+Cu+2H2SO4=PbSO4+CuSO4+2H2O。下列有關該電池的說法正確的是()A．電池工作時，電子由Cu電極經電解質溶液流向PbO2電極B．電池工作過程中，電解質溶液的質量逐漸減小C．正極反應式：PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2OD．電池工作過程中，兩個電極的質量均減小【答案】C【解析】電池工作時，電子不能流經電解質溶液，只能在外電路中流動，故A項鐠誤；由電池總反應可知，若反應的PbO2為1mol，則電解質溶液中增加了2molO，1molCu，減少了1molSO，則增加和減少的質量相等，反應前后電解質溶液的質量不變，故B項錯誤；由總反應可知，PbO2得電子，正極反應式為PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，故C項正確；正極反應生成的硫酸鉛附著在PbO2電極上，其質量增加，故D項錯誤；故選C。4．（江蘇揚州市2021屆高三調研）資源化利用CO2的一種原理如圖所示。下列說法正確的是()A．M為電源的負極B．O2-從電極P移向電極QC．電極Q上的反應為CO2+2e-=CO+O2-D．理論上參與反應的n(CH4)∶n(CO2)=4∶3【答案】C【解析】由圖知：電極Q上CO2生成CO，碳元素化合價降低，發(fā)生還原反應，該裝置連接電源為電解池，電極Q為電解池的陰極，N為電源的負極，A錯誤；電極P為電解池的陽極，根據電解池的“陰陽陽陰”規(guī)律，陰離子O2-應移向陽極P，B錯誤；電極Q上CO2得電子生成CO，已知固體電解質可傳輸O2-，故Q電極反應式為CO2+2e-=CO+O2-，C正確；當電極P上生成的C2H4、C2H6物質的量之比為1:1時，參與反應的n(CH4)∶n(CO2)=4∶3，但題中未提到C2H4、C2H6物質的量之比，故無法計算甲烷與二氧化碳物質的量之比，D錯誤；故選C。5．（遼寧省丹東市五校2021屆高三聯(lián)考）十九大報告中提出要“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”，意味著對大氣污染防治比過去要求更高。硫化氫—空氣質子交換膜燃料電池實現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保的有效結合，已知：2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l)△H=-632kJ/mol，下列說法正確的是（）A．電極a發(fā)生反應為還原反應B．標準狀況下，每11.2LH2S參與反應，有1molH+經固體電解質膜進入正極區(qū)C．當電極a的質量增加64g時，電池內部釋放632kJ的熱能D．電極b上發(fā)生的電極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-【答案】B【解析】由2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l)可知，O2在正極b發(fā)生還原反應，電極反應式為O2+4H++4e-=2H2O，H2S在負極a發(fā)生氧化反應，電極反應式為2H2S-4e-=4H++S2。電極a為負極，發(fā)生氧化反應，A錯誤。由電極反應式2H2S-4e-=4H++S2可知，標準狀況下，每11.2LH2S即0.5molH2S參與反應，有1molH+經固體電解質膜進入正極區(qū)，B正確。反應由化學能轉化為電能，電池內部釋放的熱能小于632kJ，C錯誤。該電池是質子固體做電解質，所以電極反應式為O2+4H++4e-=2H2O，D錯誤。6．（遼寧省遼陽市2021屆高三期末）某科研團隊設計了負載有Ru納米顆粒且具有三維多孔結構的石墨烯基電極，負極為Na箔，電解質溶液為添加了乙二胺的有機溶劑，構成了電池，其簡單示意圖如圖。下列有關說法中不正確的是A．放電時，正極上的電極反應式為B．充電時，每轉移0.1mol電子，在陽極可生成標準狀況下的氣體2.24LC．組裝電池時，可將乙二胺的有機溶劑電解液改為乙二胺的水溶液D．該電池使用多孔石墨烯電極有利于氣體、電極和電解液的充分接觸【答案】C【解析】根據題意，負極為Na箔，放電時負極反應式為Na-e-=Na+，結合圖示放電時SO2在正極發(fā)生得電子的還原反應生成Na2S2O4，正極反應式為2SO2+2e-+2Na+=Na2S2O4，放電時電池總反應為2Na+2SO2=Na2S2O4；據此分析作答。根據圖示，放電時SO2在正極發(fā)生得電子的還原反應生成Na2S2O4，正極上的反應式為2SO2+2e-+2Na+=Na2S2O4，A正確；根據圖示，充電時陽極的電極反應式為Na2S2O4-2e-=2Na++2SO2，每轉移0.1mol電子，陽極生成0.1molSO2氣體，在標準狀況下的體積為0.1mol×22.4L/mol=2.24L，B正確；該電池的負極為Na箔，由于Na能與水發(fā)生反應：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，故組裝電池時不能將乙二胺的有機溶劑電解液改為乙二胺的水溶液，C錯誤；多孔石墨烯電極具有較大的表面積，故使用多孔石墨烯電極有利于氣體、電極和電解液的充分接觸，D正確；答案選C。7．（重慶市第八中學校2021屆高三月考卷）圖中是利用垃圾假單胞菌株分解有機物的電化學原理圖。下列說法不正確的是()A．該過程將化學能轉化為電能B．電子流向：A電極→用電器→B電極C．A電極上發(fā)生氧化反應，電極反應式為：X-2e-=Y+2H+D．若有機物為葡萄糖(C6H12O6)，處理1mol有機物，12molH+透過質子交換膜移動到右室【答案】D【解析】由圖示可知，A電極由X轉化為Y，該過程是失去了兩氫原子，發(fā)生氧化反應，為負極，B電極是O2轉化為H2O，得到電子發(fā)生還原反應，B為正極，據此分析解題：該裝置是原電池反應，利用的反應原理為有機物氧化反應，故化學能轉化為電能，A正確；由分析可知：A電極為負極，B為正極，故電子由A電極→用電器→B電極，B正確；由圖知X到Y少了2個H，有機物升高2價，失去2個電子，電極反應式正確，C正確；由反應C6H12O6+6O26CO2↑+6H2O可知1mol葡糖糖反應，轉移24mol電子，電極反應也要轉移24mol電子，電解質溶液中轉移24molH+，D錯誤；故答案為D。8．（重慶市西南大學附屬中學校2021屆月考）我國某科研機構研究表明，利用K2Cr2O7可實現(xiàn)含苯酚廢水的有效處理，其工作原理如下圖所示。若水分子不能通過陰、陽離子交換膜，則下列說法正確的是()A．N為該電池的負極B．該電池可以在高溫下使用C．一段時間后，中間室中NaCl溶液的濃度減小D．M的電極反應式為：C6H5OH–28e－+28OH－=6CO2+17H2O【答案】C【解析】由圖可知Cr元素化合價降低，被還原，N為正極，A項錯誤；該電池用微生物進行發(fā)酵反應，不耐高溫，B項錯誤；由于電解質NaCl溶液被陽離子交換膜和陰離子交換膜隔離，使Na+和Cl-不能定向移動，所以電池工作時，負極生成的H+透過陽離子交換膜進入NaCl溶液中，正極生成的OH-透過陰離子交換膜進入NaCl溶液中與H+反應生成水，使NaCl溶液濃度減小。C項正確；苯酚發(fā)生氧化反應、作負極，結合電子守恒和電荷守恒可知電極反應式為C6H5OH-28e－＋11H2O=6CO2↑＋28H＋，D項錯誤；答案選C。9．（福建省福州市三中2021屆高三質量檢測）“太陽水”電池裝置如圖所示，該電池由三個電極組成，其中a為TiO2電極，b為Pt電極，c為WO3電極，電解質溶液為pH=3的Li2SO4-H2SO4溶液。鋰離子交換膜將電池分為A、B兩個區(qū)，A區(qū)與大氣相通，B區(qū)為封閉體系并有N2保護。下列關于該電池的說法錯誤的是A．若用導線連接a、c，則a為負極，該電極附近pH減小B．若用導線連接a、c，則c電極的電極反應式為HxWO3-xe－=WO3+xH+C．若用導線連接b、c，b電極的電極反應式為O2+4H++4e－=2H2OD．利用該裝置，可實現(xiàn)太陽能向電能轉化【答案】B【解析】根據示意圖可知，a與c相連后，a電極發(fā)生失電子的氧化反應所以作負極，考慮到電解質溶液為pH=3的Li2SO4-H2SO4溶液，所以a極的電極反應式為：；由于生成H+，所以a極附近的pH下降；A項正確；根據示意圖可知，a與c相連后，c為正極，發(fā)生得電子的還原反應，電極反應式應寫作：；B項錯誤；根據示意圖，b與c若相連，b極為正極發(fā)生氧氣的還原反應，考慮到電解質溶液為pH=3的Li2SO4-H2SO4溶液，所以電極反應式為：；C項正確；連接a與c后，將太陽能轉變成B中的化學能，再連接b，c后，就可將化學能再轉變成電能，最終實現(xiàn)了太陽能向電能的轉化，D項正確；答案選B。10．（廣東省2021屆高三“六校聯(lián)盟”聯(lián)考）近日，上海交通大學周保學教授等人提出了一種如下圖所示的光電催化體系，該體系既能將轉化為所釋放的化學能用于驅動陰極的高效生成，也可以實現(xiàn)煙氣脫。則下列說法錯誤的是()A．陰極反應為：B．隨著反應的進行，陽極區(qū)降低C．每生成1mol，伴隨著的生成D．電解液中有2個離子交換膜，靠近陽極的為陽離子交換膜，靠近陰極的為陰離子交換膜【答案】D【解析】由裝置可知，左側電極為二氧化硫轉化為硫酸根，硫元素的價態(tài)升高，失電子，作陽極，則直流電源的左側為正極，所以右側為陰極，氧氣得電子轉化為過氧化氫，據此解答。由分析可知，陰極反應為氧氣得電子轉化為過氧化氫，電極方程式為：，故A正確；由裝置圖可看出，陽極（左側）氫氧根被消耗，堿性減弱，陽極區(qū)pH降低，故B正確；每生成1mol，要轉移2mol電子，根據電子得失守恒，需要生成，故C正確；由裝置圖可看出，氫氧根通過靠近陽極的交換膜進入陽極參與反應，應為陰離子交換膜；氫離子通過靠近陰極的交換膜進入陰極參與反應，應為陽離子交換膜，故D錯誤；故選D。11．（廣東省汕頭市金山中學2021屆高三期中）回收并利用CO2一直是科研人員研究的熱點，科研人員以CO2為原料在酸性介質中設計出如圖裝置的原電池。下列說法正確的是A．該過程中僅涉及光能與化學能的轉化B．轉移4mol電子時，可能有32gO2生成C．b電極反應方程式為2CO2+12e-+9H2O＝C2H5OH+12OH-D．工作一段時間，電極a附近溶液的pH會增大【答案】B【解析】從裝置圖看，電極a中H2O→O2，則此電極為負極，電極反應式為6H2O-12e-==3O2↑+12H+；電極b中，CO2→CH3CH2OH，則此電極為正極，電極反應式為2CO2+12e-+12H+==C2H5OH+3H2O。該過程中，太陽能轉化為化學能，化學能轉化為電能，甚至還存在化學能轉化為熱能，A不正確；由電極反應式6H2O-12e-==3O2↑+12H+看，反應轉移4mol電子時，可能生成1molO2，其質量為32g，B正確；由以上分析知，b電極反應方程式為2CO2+12e-+12H+==C2H5OH+3H2O，C不正確；電極a上發(fā)生的反應為6H2O-12e-==3O2↑+12H+，工作一段時間，電極a附近溶液的pH會減小，D不正確；故選B。12．（廣東省深圳市高級中學2021屆高三階段性測試）在潮濕的深層土壤中，鋼管主要發(fā)生厭氧腐蝕，有關厭氧腐蝕的機理有多種，其中一種理論為厭氧細菌可促使SO與H2反應生成S2-，加速鋼管的腐蝕，其反應原理如圖所示，下列說法正確的是（）A．厭氧腐蝕屬于化學腐蝕B．鋼管腐蝕的產物中含有FeS、Fe（OH）2C．正極的電極反應式為4H2+SO=S2-+4H2OD．在鋼管表面鍍鋅或銅均可減緩鋼管的腐蝕【答案】B【解析】厭氧腐蝕時，有新的物質生成，且有電流產生，屬于電化學腐蝕，A說法錯誤；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕，負極反應式都是Fe-2e-=Fe2+，正極反應式為2H++2e-=H2↑，與H2的反應可表示為：4H2+S2-+4H2O，亞鐵離子和硫離子反應生成硫化亞鐵，硫離子是多元弱酸陰離子，水解分步進行，水解的離子方程式為：S2-+H2O?HS-+OH-，亞鐵離子和氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵沉淀，所以鋼管腐蝕的直接產物中含有FeS、Fe(OH)2，B說法正確；在潮濕的深層土壤中鋼管主要發(fā)生厭氧腐蝕，沒有氧氣參與反應，正極上水發(fā)生還原反應生成H2，電極反應式為2H2O+2e-=2OH-+H2，C說法錯誤；在鋼管表面鍍鋅時，鋅作原電池的負極，則鋼管作正極，能減緩鋼管的腐蝕，在鋼管的表面鍍銅，若表面未破損時，能夠保護鋼管，但表面破損時，鋼管作負極，能加快鋼管的腐蝕速率，D說法錯誤；答案為B。13．（廣東省深圳市高級中學2021屆高三階段性測試）鉀(K)資源豐富，成本低廉，用其制作的鉀離子電池有著超越鋰離子電池的發(fā)展前景。我國科研人員在鉀離子電池的研發(fā)上做出了巨大的貢獻。如圖是我國某科研團隊研制的一種鉀離子電池充電時的示意圖，下列說法不正確的是（）A．放電時，外電路電子由電極a流向電極bB．鉀離子電池電解液一般選擇有機溶劑，但會有一定的安全隱患C．充電時，每當外電路中轉移1mole-，正極材料會“釋放”39gK+D．充電時，電極b上的電極反應式為：WS2+xK++xe-=KxWS2【答案】A【解析】該電池充電過程中，K+由類普魯士藍物移向WS2層狀物中，由此可知，電極a發(fā)生氧化反應，電極b發(fā)生還原反應，充電過程中，電極a為陽極，電極b為陰極，放電過程中，電極a為正極，電極b為負極，以此解答。由上述分析可知，放電時，電極b為負極，發(fā)生氧化反應，電極a為正極，發(fā)生還原反應，因此外電路電子由電極b流向電極a，故A符合題意；鉀離子電池電解液基本沿用鋰離子電池電解液體系，鉀鹽主要有六氟磷酸鉀（KPF6）、雙氟磺酰亞胺鉀（KFSI）等，常見的溶劑有碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）等，其有機易燃電解質在循環(huán)過程中會帶來安全威脅，熱失控的可能性被認為是引起安全問題的主要問題，故B不符合題意；充電時，原正極材料發(fā)生氧化反應“釋放”K+，K+帶1個單位正電荷，每當外電路中轉移1mole-，正極材料會“釋放”1molK+(即39gK+)，故C不符合題意；充電時，電極b為陰極，WS2發(fā)生還原反應，電極反應式為：WS2+xK++xe-=KxWS2，故D不符合題意；故答案為A。14．（廣東實驗中學2021屆高三階段測試）研究金屬橋墩腐蝕及防護是跨海建橋的重要課題。下列有關判斷中正確的是()A．用裝置①模擬研究時未見a上有氣泡，說明鐵沒有被腐蝕B．②中橋墩與外加電源正極連接能確保橋墩不被腐蝕C．③中采用