高三化学原电池电解池练习题
一、单选题
1.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O 和 CO2转化为O2和燃料( C3H 8O )。下列说法正确的是( )
A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时, H+从 b 极区向 a 极区迁移
C.每生成 1mol O2 ,有 44g CO2被还原
D.a电极的反应为: 3CO2 +18H+-18e-= C3H 8O+ 5H 2O
2.锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是( )
A.铜电极上发生氧化反应
2
减小
B.电池工作一段时间后,甲池的 c(SO4 )
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加
,保持溶液中电荷平衡
D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动
3. 如图是一电池, 下列有关说法正确的是()
A. 该电池负极反应为
2+-3+ :Fe -e =Fe
B. 当有 6.02 ×10 23个电子转移时,Fe 电极减少56g
C.石墨电极上发生氧化反应
D.盐桥中 K+移向 FeCl 3溶液
4.一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+ H2O3H 2 + CO ,每消耗1mol CH 4转移12mol电子
B.电极 A 上H2参与的电极反应为 : H2+ 2OH-- 2e-= 2H2O
C.电池工作时 , CO32-向电极 B 移动
D.电极 B 上发生的电极反应为: O2+ 2CO2+ 4e-= 2CO32-
5.某粗铜产品中含有Zn、Ag 、 Au 等杂质，如图所示，用CH 3OH- 碱性燃料电池电解硫酸铜溶液。闭合电键K 进行电解。下列说法中不正确的是( )
A ．左池负极反应式为CH3OH -6e- +8OH -= CO 2 + 6H 2O
3
B．通电一段时间后，Ag 、 Au 杂质金属沉积在电解槽底部
C．若粗铜电极质量减少 6.4g，则纯铜电极增重大于 6.4g
D．电解过程中右池纯铜和粗铜分别为阴极和阳极
6.如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图,下列有关说法中不正确的是( )
A. 装置中出口①处的物质是氯气,出口②处的物质是氢气
B.该离子交换膜只能让阳离子通过,不能让阴离子通过
C.装置中发生反应的离子方程式为: 2 Cl -+ 2H+
通电
Cl2+ H2
D.该装置是将电能转化为化学能
7.二甲醚汽车发动机具有显著的节能减排效果,其核心是燃料电池,如图为该电池工作的原理示意
图。下列有关说法错误的是( )
A. 负极上的电极反应式为CH 3OCH 3 -12e - + 3H 2 O = 2CO 2 +12 H +
B.放电时正极上的电极反应式为4H + + O 2 + 4e - = 2H 2 O
C.每消耗 0.5mol O2就有 2mol 电子通过质子交换膜
D.电池总反应为CH 3OCH 3 + 3O 2 = 2CO 2 + 3H 2O
8. 某新型电池NaBH4(B的化合价为+3 价)和H2O2作原料, 该电池可用作深水勘探等无空气环境电源,其工作原理如图所示。下列说法正确的是()
+ a 极区 B.b极上的电极反应式为-+
A. 电池工作时 Na 从 b 极区移向:H O+2e +2H =2H O
222
C.每消耗 3mol H 2O2, 转移 3mol e -
D.a极上的电极反应式为 : BH 4-
＋8OH
-
- 8e
-
=BO 2
-
＋6H 2O
9.三室式电渗析法处理含Na SO 废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、 cd 均为离子交换膜，
24
在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能
进入中间隔室。
下列叙述正确的是 ( )
A ．通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移，正极区溶液pH 增大
B．该法在处理含 Na SO废水时可以得到 NaOH 和 H SO产品
2424
C．负极反应为 2H 2O - 4e–= O2+4H +，负极区溶液 pH 降低
D．当电路中通过 1mol 电子的电量时，会有 0.5mol 的 O2生成
10.全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极 a 常用掺有石墨烯的S8材料 ,电池反应为 :16Li x S88Li 2S x 2 x8 。下列说法错误的是( )
+-
A.电池工作时 ,正极可发生反应 : 2Li 2S6 + 2Li + 2e = 3Li 2S4
B.电池工作时 ,外电路中流过0.02mol 电子 ,负极材料减重0.14g
C.石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性
D.电池充电时间越长,电池中的 Li 2S2量越多
二、填空题
11.科学家预言 ,使用燃料电池将是21 世纪获得电能的重要途径,近几年开发的甲醇燃料电池常采用
铂(Pt) 作电极 ,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过 ,其工作原理如图所示。请回答下列问题:
(1)Pt(a) 电极是电池的 _____(填“正”或“负”)极,Pt(b)电极上发生 _____(填“氧化”或“还原”)反应 ,Pt(b)电极的电极反应为__________ 。
(2)电池的总反应为 _______________ 。
(3)如果该电池工作时电路中通过6mol 电子 ,则消耗 CH3OH______mol 。
12.化学电池在日常生活中有着广泛的应用
1. 下列相关说法正确的是()
A. 通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少, 可以判断该电池的优劣
B. 二次电池又称充电电池或蓄电池, 这类电池可无限次重复使用
C.除氢气外 , 甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料
D.近年来 , 废电池必须进行集中处理的问题被提上日程, 其主要原因是电池外壳的金属材料需要回
收
2.纯电动车采用了高效耐用的新型可充电电池, 该电池的总反应式为 :
3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3 +4KOH
①该电池放电时负极的电极反应式为__________
②放电时每转移3mol 电子 , 正极有 __________mol K 2FeO4被还原。
, 非常适合进行③下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪, 具有自动吹气流量侦测与控制的功能
现场酒精检测。则该电池负极的电极反
应式为 __________, 正极的电极反应式为__________
13. 从NO3、SO42、H、Cu2、 Ba2、 Ag、 Cl 等离子中选出适当的离子组成电解质, 采用惰性电极对其溶液进行电解。
1. 两极分别放出H2和O2时 , 电解质的化学式可能是________________ 。
2.若阴极析出金属 , 阳极放出O2 , 电解质的化学式可能是 ________________ 。
3.两极分别放出气体 , 且体积比为 1:1, 电解质的化学式可能是 ________________ 。
参考答案
1.答案：B
解析：由模拟”人工树叶”电化学实验装置图知为电解装置,故为电能转化为化学能,A选项错误;b 侧连接电源的正极为阳极,a 侧连接电源的负极为阴极,在电解池中H+向阴极移动,B 选项正确;右侧
H2 O O2发生的是氧化反应,每生成1mol O2 ,转移 4mol e- , C3H 8 O 中碳的化合价是-2 价,故
3CO 2C3H 8O ,转移18mol e-,依据得失电子守恒,反应中2CO 23O 2 ,生成1mol O2消耗
2
mol CO2 ,C 选项错误;a 电极发生的是还原反应: 3CO 2 +18H+ +18e -= C3H 8O+ 5H2O ,D选项错误。3
2.答案：C
解析：题中所述锌铜原电池中，Zn为负极，电极反应式为Zn- 2e-= Zn 2+ ;Cu 为正极，电极反应式
为 Cu2+ + 2e-= Cu ,发生还原反应。Zn2+通过阳离子交换膜向正极移动；乙池溶液中消耗的Cu 2+与由甲池迁移过来的 Zn2+的物质的量相同，则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通过阳离子
交换膜。故选 C。
3.答案： D
解析：该原电池中 , 铁作负极 , 石墨作正极 ,A. 负极上铁失电子发生氧化反应
2+-, 电极反应式为 :Fe -2e
2+23
=Fe ,A 错误 ;B. 当有 6.02 ×10电子转移时 ,Fe 电极减少的质量
6.02 1023156g mol 128g ,B错误;C.石墨作正极,正极上铁离子得电子发生还原6.021023 g mol 12
+
移向正极电解质溶液, 即移向 FeCl 3溶液 ,D 正确 ; 选 D.
反应 ,C 错误 ;D. 盐桥中 K
4.答案： D
解析： CH 4中的C为-4价,反应后生成的CO 中 C 为+2 价 ,每消耗 1mol CH4转移 6mol e- ,A 项错误 ;从示意图上可以看出,电池工作过程中没有OH -参与电极反应,B项错误;该燃料电池中,电极B为正极,电极 A 为负极 ,电池工作时 , CO32-移向负极 ,C 项错误 ;在电极 B 上O2得到电子与CO2反应转化为CO32-,D 项正确。
5.答案： C
解析：左池为原电池,负极发生氧化反应,甲醇失去电子在碱性条件下生成2和 H2
CO3O,负极反应式
为 CH3OH-6e -+8OH -
2
+ 6H 2O 故 A 正确 ; 通电一段时间后 ,比 Cu 不活泼的 Ag 、 Au 杂质金CO3
属不能被氧化 .沉积在电解槽底部形成阳极泥,故 B 正确 ;比 Cu 活泼的金属杂质Zn 优先于 Cu 被氧化,Zn 的相对原子质量比Cu 大 , 转移电子数相同时 ,若粗铜电极质量减少 6.4 g,则纯铜电极质S 增加小于 6.4g,故 C 不正确 ;电解精炼铜时 ,粗铜作阳极 ,纯铜作阴极 , 故 D 正确 :
6.答案： C
解析：由图看出①处为电解池阳极产生氯气,②处为电解池阴极产生氢气,A 对。该离子交换膜只能
让阳离子通过 ,不能让阴离子通过,能防止氯气与碱反应 ,且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液,B 对。
C 项电解反应式不对 ,电解饱和食盐水有烧碱生成且H 2O 应写化学式,C错。电解装置是将电能转化为化学能的装置 ,
D 对。
7.答案： C
解析：原电池工作时 ,还原剂在负极上失电子 ,氧化剂在正极上得电子,A 、 B 项正确 ;电子只能沿外电路运动 ,C 项错误 ;由该电池的工作原理示意图可知,该电池的总反应为CH 3OCH 3和 O2反应生成
H 2O 和 CO2,D项正确。
8. 答案： D
解析： A、根据装置图看着，电极 b 为过氧化氢转化为氢氧根离子的反应，O元素淀粉化合价降低，发生还原反应，所以 b 为正极，则钠离子向正极移动，从 a 区向 b 区移动，错误； B、 b 电极为过氧化氢是得到电子生成水和氢氧根离子，错误；C、过氧化氢中的O元素的化合价从 -1 价降低到-2 价，整体得到 2 个电子，所以每消耗 3mol 过氧化氢，转移电子的物质的量是6mol，错误；
D、 BH 4中的 H元素的化合价为 -1价，反应后为+1 价，所以 a 极发生氧化反应，BH 4失去电子，与氢氧根离子结合生成BO 2和 H O，正确，答案选 D。
2
9.答案： B
H2O 在正 (阳 )极区放电 ,生成 O2和 H+,中间隔室中的阴离子2-
解析：该装置为电解池。SO4通过cd膜移向正 (阳 )极 ,故正 (阳 )极区得到 H2SO4,当电路中通过 1mol 电子时生成 0.25mol O 2,正 (阳 )极区溶液pH 减小 ,H2O 在负 (阴 )极区放电 ,生成 OH -和 H2,负 (阴 )极区溶液pH 增大 ,A 、C、D 项错误。 H 2O 在负(阴 )极区放电生成H 2和 OH -中间隔室中的阳离子通过ab 膜移向负 (阴 )极 ,故负 (阴 )极区可得到 NaOH,而正 (阳 )极区可得到 H2 SO4,故 B 项正确 ;
10.答案： D
解析：电池工作时,正极反应为 x S8+16e-+16Li +=8Li2S x,可发生2Li 2S6+2Li++2e-=3Li 2S4 的还原反应,A 正确 ;外电路流过0.02mol 电子 ,则负极耗 Li:0.02mol×7g/mol=0.14g,B 正确 ; 石墨烯具有良好的导电性 ,而 S8没有 ,故石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性 ,C 正确 ;电池充电时 ,a 接电源的正极 ,发生氧化反应 ,故充电时间越长电池中Li 2S2的量会越少 ,D 错误。
11.答案： (1) 负 ;还原 ; O24H4e 2H 2O
(2) 2CH 3OH3O22CO24H 2O
(3)1
解析：根据题意可知 ,该电池处于酸性介质中,因此反应过程中负极上 CH 3OH 的氧化产物为 CO2 ,负极的电极反应为 CH 3 OH6e H 2O CO26H,正极上 O2的还原产物为 H 2O ,正极的电极反应
为O2 4H4e 2 H 2O ,原电池工作时的总反应为2CH3 OH3O2 2CO2 4 H 2O 。由电池的负极的电极反应知 ,当电路中有 6mol 电子通过时 ,消耗 1mol CH 3OH 。
--
12. 答案： 1.A; 2.①Zn -2e +2OH=Zn(OH)2
②1
-+-+
③CH3CH2 OH+H2O-4e =CH3COOH+4H;O2+4e +4H =2H2O
解析： 1. 二次电池可以多次使用, 但不可能无限次重复使用,B 项错误 ;O 2可用作燃料电池的氧化剂 ,而不是燃料 ,C 项错误 ; 废旧电池进行集中处理的主要原因是电池中含有汞、镉、铅等重金属, 它们会对土壤、水源造成污染,D 项错误
2. ①放电时 , 负极的电极反应式为
--
Zn-2e +2OH=Zn(OH)2
②根据电池总反应式可知,2mol K
2FeO 被还原时有 6mol 电子移 , 故放电时每转移 3mol 电子 , 有4
1mol K 2FeO4被还原
③由信息可知电解质溶液呈酸性, 正极上 O2得到电子生成 H2O,由 CH3CH2 OH、 CH3COOH中碳元素的平
均化合价分别为 -2 、0, 可得负极的电极反应式为
-+
CH3CH2 OH+H2O-4e =CH3COOH+4H在酸性条件下 , 正极
-+
的电极反应式为 O2 +4e +4H =2HO
13. 答案： 1.HNO3、 H2 SO4、 Ba(NO3 ) 2
2.AgNO3、 Cu(NO3 ) 2、 CuSO4
3.HCl 、 BaCl2
解析： 1. 当生成H2、O2时 , 相当于电解水 , 可能是含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐的电解, 符合要求的有
HNO 3、 H 2 SO4、Ba NO3 2
。
2. 若有金属析出、O2放出 , 则是不活泼金属的含氧酸盐的电解, 符合要求的有3、
Cu NO 2
CuSO4、 AgNO3。
3. 两极分别放出气体且体积比为1:1,则应是放出 H 2、 Cl 2, 符合要求的有HCl、BaCl2。