統(tǒng)考版2024屆高考化學(xué)二輪專項分層特訓(xùn)卷練14電極反應(yīng)式的書寫及電化學(xué)相關(guān)計算

練14電極反應(yīng)式的書寫及電化學(xué)相關(guān)計算1．[2022·全國甲卷]一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))存在]。電池放電時，下列敘述錯誤的是()A．Ⅱ區(qū)的K＋通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C．MnO2電極反應(yīng)：MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2OD．電池總反應(yīng)：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋Mn2＋＋2H2O2．[2023·湖北卷]我國科學(xué)家設(shè)計如圖所示的電解池，實現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol·h－1。下列說法錯誤的是()A．b電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補(bǔ)水的速率為2xmol·h－13．[2023·浙江1月]在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說法正確的是()A.石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A的電極反應(yīng)：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－=TiSi＋4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)D．電解時，陽離子向石墨電極移動4．[2023·遼寧卷]某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．放電時負(fù)極質(zhì)量減小B．儲能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C．放電時右側(cè)H＋通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D．充電總反應(yīng)：Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2Fe3＋=PbSO4＋2Fe2＋5．[2023·浙江6月]氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是()A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D．改進(jìn)設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗6．[2023·山東煙臺一模]電解法處理含有Cl－、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的酸性廢水，其工作原理及電極b中鐵的化合物的催化機(jī)理如圖所示，H表示氫原子。下列說法錯誤的是()A.電極b接電源負(fù)極B．處理1molNOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，電路中轉(zhuǎn)移5mole－C．HClO在陽極生成：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋D．H＋與NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))反應(yīng)的電極方程式為10H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋8e－=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋3H2O7．[2023·河北百師聯(lián)盟聯(lián)考]一種利用CO2制乙醇的光電催化反應(yīng)器的工作原理如圖所示，a、b分別為電源兩極。下列說法正確的是()A．b為電源的負(fù)極B．該裝置中能量轉(zhuǎn)化形式有光能、電能和化學(xué)能C．光催化劑電極反應(yīng)為2H2O＋4e－=O2↑＋4H＋D．每生成23g乙醇，電路中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為6mol8．[2023·山東淄博一模]雙極膜是一種離子交換復(fù)合膜，在直流電場作用下能將中間層的水分子解離成H＋和OH－，并分別向兩極遷移。用雙極膜電解淀粉[(C6H10O5)n]溶液制取雙醛淀粉[(C6H8O5)n]的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．?dāng)嚢枘苊黠@提高電解反應(yīng)速率B．b極的電極反應(yīng)式為Br－＋6OH－－6e－=BrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋3H2O、4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．生成雙醛淀粉的反應(yīng)為(C6H10O5)n＋BrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=(C6H8O5)n＋Br－＋3H2OD．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時，可得160g雙醛淀粉9．[2023·山東日照聯(lián)考]一種利用烴(CxHy)來消除氮氧化物污染的裝置的工作原理如圖所示，裝置中的電極均為惰性電極，兩側(cè)電解質(zhì)溶液為同濃度的鹽酸。下列說法錯誤的是()A．通入NO2的電極為正極，NO2發(fā)生還原反應(yīng)B．若使用的烴為C2H6，該電極反應(yīng)為C2H6＋4H2O－14e－=2CO2＋14H＋C．當(dāng)裝置中轉(zhuǎn)移0.4mol電子時，有0.4NA個H＋通過質(zhì)子交換膜D．裝置工作一段時間后，兩側(cè)電極室中溶液的pH不變10．[2023·山東青島一模]鋰硫電池因其較高的理論比容量和能量密度而成為最有前途的儲能系統(tǒng)之一，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．該電池既可采用有機(jī)電解液，又可采用水性電解液B．放電時電極a上發(fā)生反應(yīng)：3Li2S8＋2Li＋＋2e－=4Li2S6C．負(fù)極材料減少2.8g，外電路中通過0.4mol電子D．充電時，電池總反應(yīng)為8Li2Sx=16Li＋xS8(2≤x≤8)練14電極反應(yīng)式的書寫及電化學(xué)相關(guān)計算1．答案：A解析：根據(jù)題圖可知Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=Zn（OH）eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，MnO2為正極，電極反應(yīng)為MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O。A項，根據(jù)負(fù)極反應(yīng)可知，Ⅲ區(qū)中負(fù)電荷減少，為了平衡溶液中電荷，放電時Ⅲ區(qū)的鉀離子向Ⅱ區(qū)遷移，錯誤；B項，根據(jù)正極反應(yīng)可知，Ⅰ區(qū)中正電荷減少，為了平衡溶液中電荷，硫酸根離子從Ⅰ區(qū)遷移至Ⅱ區(qū)，正確；D項，將正、負(fù)極電極反應(yīng)相加即可得到電池總反應(yīng)，正確。2．答案：D解析：由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽極，b電極與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陽極反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，電池總反應(yīng)為2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑，據(jù)此解答。b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故A正確；該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，為保持OH－離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH－離子要通過離子交換膜進(jìn)入陽極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，故B正確；電解時電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動能高的水可穿過PTFE膜，為電解池補(bǔ)水，故C正確；由電解總反應(yīng)可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為xmol·h－1，則補(bǔ)水的速率也應(yīng)是xmol·h－1，故D錯誤；答案選D。3．答案：C解析：根據(jù)各電極上的物質(zhì)變化，判斷反應(yīng)類型，確定電極類型。石墨電極為陽極，A項錯誤；該電解池的電解質(zhì)為熔融鹽，不存在H＋，B項錯誤；根據(jù)陽極上生成CO知，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)，C項正確；石墨電極為陽極，陰離子O2－向石墨電極移動，D項錯誤。4．答案：B解析：該儲能電池放電時，Pb為負(fù)極，失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3＋得電子轉(zhuǎn)化為Fe2＋，充電時，多孔碳電極為陽極，F(xiàn)e2＋失電子生成Fe3＋，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。放電時負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯誤；儲能過程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；放電時，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動，左側(cè)的H＋通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯誤；充電時，總反應(yīng)為PbSO4＋2Fe2＋=Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2Fe3＋，D錯誤；故答案選B。5．答案：B解析：電極A是氯離子變?yōu)槁葰?，化合價升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：2H2O＋4e－＋O2=4OH－，故B錯誤；右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；改進(jìn)設(shè)計中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。綜上所述，答案為B。6．答案：B解析：由圖知，電極b上硝酸根離子轉(zhuǎn)化為銨根離子，被還原，則電極b為陰極，應(yīng)接電源負(fù)極，A正確；硝酸根離子轉(zhuǎn)化為銨根離子，N元素化合價從＋5價降低到－3價，則處理1molNOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，電路中轉(zhuǎn)移8mole－，B錯誤；陽極區(qū)氯離子失去電子被氧化，生成HClO：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋，C正確；電極b上硝酸根離子得電子并與H＋結(jié)合生成銨根離子和水，電極反應(yīng)式為10H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋8e－=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋3H2O，D正確。7．答案：B解析：由題圖可知，裝置為電解池，H＋向左極室移動，說明左側(cè)為電池陰極，則電極a為負(fù)極，A錯誤；反應(yīng)過程中有光能、電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，B正確；在光催化劑的作用下，H2O發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分解成O2和H＋，光催化劑電極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，C錯誤；23g乙醇的物質(zhì)的量為eq\f(23g,46g·mol－1)＝0.5mol，C元素由CO2中的＋4價降低到CH3CH2OH中的－2價，故生成0.5mol乙醇時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為6mol，但同時陰極上H＋得電子生成H2，故當(dāng)陰極上產(chǎn)生0.5mol乙醇時，電路中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量一定大于6mol，D錯誤。8．答案：B解析：電子或離子的定向移動快慢與電源電壓有關(guān)，攪拌并不能明顯提高電解反應(yīng)速率，A錯誤；由電解原理圖可知，a極氫離子得電子生成氫氣，為陰極，b極氫氧根離子失電子生成氧氣，溴離子失電子與OH－結(jié)合生成溴酸根離子和水，為陽極，電極反應(yīng)式分別為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑、Br－＋6OH－－6e－=BrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋3H2O，B正確；由電解原理圖可知，生成雙醛淀粉的反應(yīng)為3（C6H10O5）n＋nBrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3（C6H8O5）n＋nBr－＋3nH2O，C錯誤；陽極既生成氧氣，又生成溴酸根離子，所以電路轉(zhuǎn)移2mol電子時無法確定生成的溴酸根離子的量，D錯誤。9．答案：D解析：NO2發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成N2，通入NO2的電極為正極，故A正確；若使用的烴為C2H6，由A項分析可知，通入烴的電極為負(fù)極，負(fù)極上1分子C2H6失去14個電子生成2分子CO2，電解質(zhì)溶液呈酸性，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為C2H6＋4H2O－14e－=2CO2＋14H＋，故B正確；該原電池中，正極反應(yīng)式為2NO2＋8e－＋8H＋=N2＋4H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移8mol電子時，需消耗8molH＋，則轉(zhuǎn)移0.4mol電子時，根據(jù)電荷守恒可知，有0.4NA個H＋通過質(zhì)子交換膜，故C正確；根據(jù)電極反應(yīng)式可知，電池工作時兩側(cè)電極室中H＋的物質(zhì)的量基本不變，但正極反應(yīng)生成水，使正極室溶液的酸性減弱，pH增大，同理，負(fù)極反應(yīng)消耗水，使負(fù)極室溶液的酸性增強(qiáng)，pH減小，故D錯誤。10．答案：A解析：由圖可知，放電時，鋰失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋰離子，則b電極為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Li－e－=Li＋，a電極為正極，S8在正極得到電子生成Li2Sx，電極反應(yīng)式為xS8＋16e－＋16Li＋=8Li2Sx，電池的總反應(yīng)為xS8＋16Li=8Li2Sx（2≤x≤8），充電時a電極與