北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
专题十一 化学反应与电能
1.以 为原料,采用电解法制取 的装置
如图。下列说法中正确的是( )
A.电子由铅合金经溶液流到金属DSA电极上
B.每转移1 mol e-时,阳极电解质溶液的质量减少8 g
C.阴极主要电极反应式为 +6e-+6H+→
+ 2H O
2
D.反应结束后阳极区pH增大
答案 C A项,溶液中没有电子移动,错误;B项,阳极为金属DSA,发生反应2H O-4e-
2
O ↑+4H+,每转移1 mol e-,消耗0.5 mol水,放出8 g氧气,1g H+通过阳离子交换膜,阳极
2
电解质溶液的质量减少9 g,错误;D项,由阳极区电极反应可知,H+浓度增大,反应结束后
阳极区pH减小,错误。
2.高铁酸盐(如Na FeO )被广泛应用在水处理方面,以铁基材料为阳极,在高浓度强碱溶液
2 4
中通过电解制备高铁酸盐,装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.a为阳极,电极反应式为Fe-6e-+4H
2
O Fe
O2-
+8H+
4
B.电解过程中电能全部转化为化学能
C.为防止高铁酸根离子扩散被还原,则离子交换膜为阴离子交换膜
D.铁电极上有少量气体产生的原因可能是4OH--4e- O ↑+2H O
2 2
答案 D 阳极为Fe失去电子被氧化为Fe O2- ,电解质溶液显碱性,电极反应式为Fe-6e-
4
+8OH- Fe +4H O,A错误;电解过程中电能部分转化为热能,B错误;为防止Fe
O2- 2 O2-
4 4
扩散被还原,离子交换膜应为阳离子交换膜,C错误;故选D。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
3.国内某高校化学研究团队利用微生物电池除去废水中的CH COO-,该电池装置如图所
3
示。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.该电池能在高温下工作
B.不锈钢是电池的负极
C.石墨电极发生的电极反应为:CH COO-+8e-+7OH- 2CO ↑+5H O
3 2 2
D.电池工作时,H+透过质子交换膜向不锈钢电极迁移
答案 D A项,高温下微生物容易失去活性,错误;B项,不锈钢电极上铁元素化合价降低,
被还原,是电池的正极,错误;C项,石墨电极是负极,发生的电极反应为CH COO--8e-+7OH-
3
2CO ↑+5H O,错误;D项,原电池中阳离子(H+)向正极(不锈钢电极)移动,正确。
2 2
4.某钒电池放电原理如图所示。下列关于该钒电池放电过程的说法正确的是( )
A.电能主要转化为化学能
B.a电极上的反应为:V
O+
+2H++e- VO2++H
2
O
2
C.氢离子由电极a区向电极b区移动
D.1 mol V2+参与反应,得到6.02×1023个电子
答案 B A项,该钒电池放电为原电池装置,化学能转化为电能,错误;B项,由箭头指向知,
电极a处,V O+转化为VO2+,化合价降低,得电子,a为正极,正确;C项,原电池装置中,质子
2
(H+)由负极(b区)移向正极(a区),错误;D项,电极b处,1 mol V2+失去6.02×1023个电子生
成V3+,错误。
5.科学家利用氨硼烷设计成原电池装置(如图所示),该电池在常温下即可工作,总反应为
NH ·BH +3H O NH BO +4H O。下列说法错误的是 ( )
3 3 2 2 4 2 2
A.b室为该原电池的正极区
B.a室发生的电极反应式为NH
3
·BH
3
+2H
2
O-6e- N
H+
+B
O-
+6H+
4 2北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
C.放电过程中,H+通过质子交换膜由b室移向a室
D.其他条件不变,向H O 溶液中加入适量硫酸能增大电流强度
2 2
答案 C A项,根据总反应可知H O 被还原,所以b室为原电池的正极区,正确;B项,放
2 2
电时NH
3
·BH
3
被氧化得到N H+和B
O-
,结合电荷守恒和原子守恒可得电极反应式,正
4 2
确;C项,原电池中质子(H+)由负极区(a室)移向正极区(b室),错误;D项,硫酸为强电解质,可
以增加溶液中离子浓度,增强导电能力,从而增大电流强度,正确。
6.利用含双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置将普通电解精炼铜所制备的精铜(仍含微
量杂质)提纯为高纯度铜。下列有关叙述中正确的是 ( )
A.电极a为精铜,电极b为高纯度铜
B.电极a上发生的反应为4OH--4e- O ↑+2H O
2 2
C.甲膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区
D.当电路中通过0.1 mol电子时,溶解3.2 g精铜
答案 C A项,电极b与电源正极相连为阳极,精炼铜时,精铜作阳极,故电极a为高纯度
铜,电极b为精铜,错误;B项,电极a为阴极,发生的反应为Cu2++2e- Cu,错误;C项,由
于精铜仍含微量杂质,则乙膜为过滤膜,可阻止阳极泥及杂质进入阴极区,甲膜为阴离子交
换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区,正确;D项,阳极上除了Cu失电子,还有其他金属杂
质(Fe、Zn等)失电子,同时精铜中还含有不参与电极反应的固体杂质,则当电路中通过
0.1 mol电子时,溶解精铜的质量不是3.2 g,错误。
方法指导 含离子交换膜的电化学装置题的解题步骤:
第一步,分清交换膜类型,即交换膜属于阳离子交换膜,还是阴离子交换膜,判断允许哪种
离子通过交换膜。
第二步,写出电极反应式,判断交换膜两侧离子的变化,根据电荷守恒判断离子迁移的方向。
第三步,分析交换膜的作用,在产品制备中,交换膜的作用主要是提高产品纯度,避免产物
之间发生反应。
7.对固体电解质体系的研究是电化学研究的重要领域之一。用离子交换膜H+/N H+型
4
Nafion膜作电解质,在一定条件下实现了常温常压下电化学合成氨,原理如图所示。下列
说法不正确的是 ( )北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
A.电极M接电源的正极
B.离子交换膜中H+、N H+浓度均保持不变
4
C.H+/N 型离子交换膜具有较高的传导质子能力
H+
4
D.阴极的电极反应式:N +6e-+6H+ 2NH ,2H++2e- H ↑
2 3 2
答案 B A项,由装置可知H 在M极上失电子转变成H+,则M作电解池的阳极,接电源
2
的正极,正确;B项,N H+在电解过程中转变成NH
3
和H+,浓度下降,错误;C项,由图可知
4
H+/N 型离子交换膜允许H+自由通过,具有较高的传导H+的能力,正确;D项,阴极上N
H+ 2
4
和H+得电子分别转变成NH 和H ,正确。
3 2
8. 硼氢化钠(NaBH )既是一种重要的储氢材料,又是具有广泛应用的还原剂。NaBH 在
4 4
水溶液中的稳定性随着溶液pH增大而增强。NaBH -H O 燃料电池有望成为低温环境
4 2 2
下工作的便携式燃料电池,其工作原理如图所示。下列有关NaBH -H O 燃料电池的说法
4 2 2
正确的是( )
A.电池工作时,电能主要转化为化学能
B. a电极上的反应为B
H-
+8OH--8e- B
O-
+6H
2
O
4 2
C.放电过程中电极b区的溶液pH下降
D.放电过程中1 mol H O 参与反应,失去2×6.02×1023个电子
2 2
答案 B A项,电池工作时,化学能转化为电能,错误;B项,B H-和B O-中B均为+3价,B
4 2
中H为-1价,根据电荷守恒、原子守恒可写出a极反应式,正确;C项,b极区电极反应
H-
4
式为H O +2e- 2OH-,溶液pH上升,错误;D项,放电过程中1 mol H O 参与反应,得到
2 2 2 2
2 mol e-,错误。
9.利用石墨电极电解HNO 和HNO 的混合溶液可获得较浓的硝酸,其工作原理如图所示。
3 2
下列说法正确的是( )北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
A.a为电源的正极
B.电解池中的离子交换膜应为阴离子交换膜
C.阳极的电极反应式为HNO
2
+2e-+H
2
O 3H+
+NO-
3
D.每2 mol离子通过离子交换膜,左室产生的气体X的体积为22.4 L(标准状况)
答案 D 右室HNO →HNO ,发生氧化反应,则右室石墨为阳极,与电源正极相连,故a为
2 3
负极,A错误;右室石墨电极反应式为HNO
2
-2e-+H
2
O 3H++N
O-
,H+通过阳离子交换膜
3
进入左室生成H ,故B、C错误;每2 mol离子通过离子交换膜,即要转移2 mol电子,由
2
左室电极反应式2H++2e- H ↑可知,产生的H 为1 mol,其体积为 22.4 L(标准状况),
2 2
D正确。
10.下列有关电解CuFeS 的说法正确的是( )
2
A. a为电源的负极
B.该装置将化学能转化为电能
C.离子交换膜为阴离子交换膜
D. b电极上的反应为2CuFeS +6H++2e- Cu S+2Fe2++3H S↑
2 2 2
答案 D A项,该装置工作时的能量转化形式有热能、电能、化学能和光能,错误;B项,
石墨电极发生反应为Ce3+-e- Ce4+,错误;C项, Ce(SO ) 溶液在左侧石墨电极附近产
4 2
生,S O2-由右池移向左池,离子交换膜为阴离子交换膜,错误;D项,转移0.1 mol电子时,根
4
据电极反应Ce3+-e- Ce4+,阳极室生成0.1 mol Ce(SO ) ,其质量为33.2 g,正确。
4 2
11.我国学者以熔融的NaOH-KOH作电解质,在Fe O /AC催化条件下,以N 和H O为原
2 3 2 2
料气,在250 ℃、常压条件下成功实现电催化合成氨,其装置如图所示。下列有关说法不
正确的是( )北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
A.电极a应连接电源负极
B.电极b上的反应为N +6H O+6e- 2NH +6OH-
2 2 3
C.反应过程中,OH-由b极区向a极区迁移
D.该电催化合成氨反应的化学方程式为2N +6H O 4NH +3O
2 2 3 2
答案 A A项,由题干信息知,N 在阴极发生还原反应生成NH ,则电极b连接电源负极,
2 3
电极a连接电源正极,错误;B项,电极b上的电极反应式为N +6H O+6e- 2NH +6OH-,
2 2 3
正确;C项,电解池中阴离子移向阳极(电极a),则OH-由b极区向a极区迁移,正确;D项,阳
极反应为4OH--4e- 2H O+O ↑,根据得失电子守恒,将阴、阳两极反应式相加,可得
2 2
该电催化合成氨反应的化学方程式,正确。
12.采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽
略温度变化的影响,下列说法错误的是( )
A.阳极反应为2H O-4e- 4H++O ↑
2 2
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O 与b极反应的O 等量
2 2
答案 D 由图可知,a极有O 生成,是阳极,其电极反应式是2H O-4e- 4H++O ↑,阳极
2 2 2
产生H+,通过质子交换膜移向阴极,所以电解一段时间后,阳极室的pH不变,A、B、C项
正确;电解时,阴极的反应为O +2e-+2H+ H O ,总反应为O +2H O 2H O ,反应消
2 2 2 2 2 2 2
耗氧气,故a极生成的氧气小于b极消耗的氧气,D项错误。
13.在25 ℃时,将两个铜电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解,通电一段时间后,
阴极逸出a mol气体,同时有w g Na SO ·10H O晶体析出,若温度不变,剩余溶液的溶质
2 4 2
质量分数是( )
w
A. ×100%
w+18a
w
B. ×100%
w+36a
7 100w
C. %
161(w+36a)
7 100w
D. %
161(w+18a)北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
答案 C 根据题意,阳极发生反应:Cu-2e- Cu2+,阴极发生反应:2H O+2e-
2
H ↑+2OH-,总反应为Cu+2H O Cu(OH) +H ↑。反应消耗了溶液中的H O,析出晶体
2 2 2 2 2
后的溶液仍为饱和溶液,则溶液损失的部分与原溶液浓度相同,也与剩余溶液的溶质质量
分数相同。电解消耗的H O的质量为a mol×2×18 g·mol-1=36a g,w g Na SO ·10H O晶
2 2 4 2
71w
142 71w g
体中Na SO 的质量为 ×w g= g,则剩余溶液的溶质质量分数为 161
2 4
322 161
(w+36a) g
7 100w
×100%= %,C项正确。
161(w+36a)
14.一种利用LiCl、Li CO 制备金属锂的装置如图所示。下列说法正确的是( )
2 3
A.电极M应与电源的负极相连
B.每产生22.4 L Cl ,将有2 mol Li+通过隔膜
2
C.隔膜右电极室每产生1.4 g Li,消耗7.4 g Li CO
2 3
D.电解过程中,需要不断补充LiCl
答案 C A项,由题图可知,该装置为电解池,根据Li+移动方向可知,电极M为阳极,应与
电源的正极相连,错误;B项, 未给出温度和压强 , 不能确定氯气的体积 ,错误;C项,阴极产生
1.4 g Li,即0.2 mol Li,转移0.2 mol电子,阳极产生0.1 mol Cl ,电解池左侧的反应为
2
2Cl +2Li CO 4LiCl+2CO +O ,消耗0.1 mol Li CO ,即7.4 g Li CO ,正确;D项,由题
2 2 3 2 2 2 3 2 3
图可知,补充到电解池中的LiCl是由碳酸锂和Cl 反应产生的,故需要不断补充Li CO ,错
2 2 3
误。
15.可利用电化学原理处理含铬废水和含甲醇废水装置如图所示。下列说法错误的是(
)
A.a极为该电池的负极
B.微生物能加快甲醇的反应速率
C.放电过程中,b极附近溶液pH升高
D.a极的电极反应为CH
3
OH-6e-+8OH- C
O2-
+6H
2
O
3
答案 D A项,a极为该电池的负极,正确;B项,在微生物作用下,甲醇的反应速率加快,正
确;C项,放电过程中,正极消耗H+,则b极附近溶液pH升高,正确;D项,a极发生氧化反应,
其电极反应式为CH OH-6e-+H O CO ↑+6H+,错误。
3 2 2
