题型层级练7 电化学原理应用——化学电源与电解技术
(A级)
1.根据光合作用原理,设计如图原电池装置。下列说法正确的是( )
A.a电极为原电池的正极
B.外电路电流方向是a→b
C.b电极的电极反应式为:O2+2e-+2H+===H2O2
D.a电极上每生成1 mol O2,通过质子交换膜的H+为2 mol
解析:根据图示可知,a电极上H2O转化为H+和O2,发生氧化反应,则a电极为原电池的负极,A项错误;a电极为负极,b电极为正极,外电路电流方向应从正极到负极,即b→a,B项错误;根据图示可知,b电极上O2得电子转化为H2O2,电极反应式为:O2+2e-+2H+===H2O2,C项正确;a电极上每生成1 mol O2,转移4 mol电子,则通过质子交换膜的H+为4 mol,D项错误。
答案:C
2.甲醇燃料电池是目前应用比较广泛的一种燃料电池,其工作原理如下图所示:
下列说法正确的是( )
A.N为正极,发生氧化反应
B.a气体为氧气,b气体为甲醇
C.甲池溶液pH增大,乙池溶液pH减小
D.若有1 mol CO2生成,则有6 mol H+从甲池透过交换膜进入乙池
解析:燃料电池工作时,燃料发生氧化反应,失去电子,故M电极为负极,a气体为甲醇,电极反应式为:CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+,甲醇在负极被氧化生成CO2。有1 mol CO2生成,则有6 mol H+生成,甲池溶液pH减小。N电极为正极,在其表面发生还原反应;电池中,阳离子从负极移向正极,H+从甲池通过交换膜进入乙池。故D选项正确,A、B、C选项错误。
答案:D
3.用石墨电极完成下列电解实验。
实验一 实验二
装置
现象 a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A.a、d处:2H2O+2e-===H2↑+2OH-
B.b处:2Cl--2e-===Cl2↑
C.c处发生了反应:Fe-2e-===Fe2+
D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜
解析:根据a、d处试纸变蓝,可判断a、d两点都为电解池的阴极,发生的电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,A选项正确;b处变红说明有H+生成,即水中的OH-放电生成O2和H2O,局部褪色,说明Cl-放电生成Cl2,氯气溶于水生成盐酸和次氯酸:Cl2+H2OHCl+HClO,HCl溶液显酸性,HClO具有漂白性,B选项不正确;c处为阳极,铁失去电子生成亚铁离子,发生的电极反应为Fe-2e-===Fe2+,C选项正确;实验一中ac形成电解池,db形成电解池,所以实验二中也形成电解池,铜珠的左端为电解池的阳极,铜失电子生成铜离子,m、n是铜珠的右端,为电解池的阴极,开始时产生气体,后来铜离子得到电子生成单质铜,故D选项正确。
答案:B
4.如图所示装置,开关K闭合时,电流表指针发生偏转,下列有关开关K闭合时的说法正确的是( )
A.b极是负极
B.a极电极反应式为H2-2e-===2H+
C.当装置中有1 mol电子通过时,右池产生标准状况下5.6 L气体
D.电池总反应式为2H2+O2===2H2O
解析:选项A,通入H2的一极为负极,则a极为负极,b极为正极,错误。选项B,左池的电解质为NaOH,则a极电极反应式为2OH-+H2-2e-===2H2O,错误。选项C,b极电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,当通过1 mol电子时,右池消耗标准状况下O2 5.6 L,错误。
答案:D
5.利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能,装置如图所示。电池工作时,下列说法正确的是( )
A.a极为正极,发生氧化反应
B.b极的电极反应式为:2NO-3+12H+-10e-===N2↑+6H2O
C.中间室的Cl-向左室移动
D.左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4 g时,用电器流过2.4 mol电子
解析:由题图可知,在b极上NO-3转化为N2,发生得电子的还原反应,故b极为正极,a极为负极,A项错误;b极的电极反应式为2NO-3+12H++10e-===N2↑+6H2O,B项错误;原电池中阴离子向负极移动,故C项正确;左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O===6CO2↑+28H+,9.4 g苯酚的物质的量为0.1 mol,故用电器应流过2.8 mol电子,D项错误。
答案:C
6.工业上联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为1:2,下列有关说法正确的是( )