模板01 電化學(xué)裝置分析(解析版)

11222CH4+2O2===CO2+2H2O①CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O②①+②可得甲烷燃料電池的總反應(yīng)式：CH4+2O2+2NaOH===Na2CO3+3H2O。①酸性電解質(zhì)：O2+4H++4e-===2H2O。②)堿性電解質(zhì)：O2+2H2O+4e-===4OH-。③固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)：O2+4e-===2O2-。④熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)：O2+2CO2+4e-===2CO。3344①負(fù)極反應(yīng)式：Zn-2e-=Zn2+②正極反應(yīng)式：Cu2++2e-=Cu③Zn2+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)①陰極反應(yīng)式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-②陽(yáng)極反應(yīng)式：2I-__2e-=I2③陰極產(chǎn)生的OH-移向陽(yáng)極與陽(yáng)極產(chǎn)物反應(yīng)：3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O(3)質(zhì)子交換膜(只允許H+和水分子通過(guò))在微生物作用下電解有機(jī)廢水(含CH3COOH)，可獲得清潔能源H2①陰極反應(yīng)式：2H++2e-=H2↑②陽(yáng)極反應(yīng)式：CH3COOH-8e-+2H2O=2CO2↑+8H+③陽(yáng)極產(chǎn)生的H+通過(guò)質(zhì)子交換膜移向陰極將含AnBm的廢水再生為HnB和A(OH)m的n-為含氧酸根離子。55(4)氯堿工業(yè)--離子交換膜電解槽1.(2024·安徽卷)我國(guó)學(xué)者研發(fā)出一種新型水系鋅電池，其示意圖如下。該電池分別以Zn-TCPP(局C.充電時(shí)，陰極被還原的Zn2+主要來(lái)自Zn-TCPP66放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+，因此消耗0.65gZn(物質(zhì)的量為0.01mol)，理論上轉(zhuǎn)移B.放電時(shí)Zn2+由負(fù)極向正極遷移C.充電總反應(yīng)：xZn+V2O5+nH2O===ZnxV2O5·nH2OD.充電陽(yáng)極反應(yīng)：ZnxV2O5·nH2O-2xe-===xZn2++V2O5+nH2O77-硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)S8+e-→-+e-→S-，2Na+A.充電時(shí)Na+從鈉電極向硫電極遷移88B.加入Y的目的是補(bǔ)充N(xiāo)aBrC.電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBrO3-+3H2↑D.催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(Z)：n(Br-)=3:2的化合價(jià)由-2價(jià)升至0價(jià)，生成1molO2失去4mol電子，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比99A.電解時(shí)，OH-向Ni電極移動(dòng)B.生成的電極反應(yīng)：2C,N,H,+8OH-4E=C。N?+H;O【第三步巧計(jì)算】根據(jù)電解總反應(yīng)：2C,N,H,+40H=C。N?+4H,0+2H,T可知，每生成1molH2，生成0.5molK4C6H16，但Pt電極伴隨少量O2生成，發(fā)生電極反應(yīng)：4OH--4e-=O2↑+2H2O，則生成反應(yīng)為2O2--4e-=O2。醛轉(zhuǎn)化為HOCHO，存在平衡HOCH,0+0H=[OCH,O+H,0。CU電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)A.電解一段時(shí)間后陽(yáng)極區(qū)c(OH-)減小B.理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有4molH2O解離C.陽(yáng)極總反應(yīng)式為2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+H2↑+2H2OD.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4+2H++2e-==CHOCOOH+H2OB.陰極反應(yīng)：2H2O+2e-=2OH-+H2↑D.陽(yáng)極反應(yīng)：2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑【第三步巧計(jì)算】陽(yáng)極反應(yīng)：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，陰極反應(yīng)2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陰、陽(yáng)兩極各生成1molH2，共綠色化。該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無(wú)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(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.b電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-C.電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過(guò)PTFE膜D.海水為電解池補(bǔ)水的速率為2xmol·h-1源負(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正確；B項(xiàng)，該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無(wú)Cl2生成且KOH濃度不變，陽(yáng)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-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DA.原電池Ⅰ和Ⅱ的反應(yīng)原理都是Zn+Cu2+=Zn2++CuC.正極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2+，發(fā)生還原反應(yīng)3.科學(xué)家報(bào)道了一種新型可充電Na/Fe二次電池，其工作原理如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()B.充電時(shí)，Y極的電極反應(yīng)式為CaFeO2.5+0.5Na2O-e-=CaFeO3+Na+4.香港城市大學(xué)化學(xué)工作者首次提出了Al-N2電池(如圖)，該電池使用N2為原料，以離子液體(Al2Cl7--AlCl4-)B.電池總反應(yīng)為2Al+N2=2C.石墨烯電極反應(yīng)式為8Al2Cl7-+N2+6e-=2AlN+14AlCl4-【解析】A項(xiàng)，根據(jù)圖中原電池的結(jié)構(gòu)，Al極為負(fù)極，Al極電極反應(yīng)式為2Al+14AlCl4--6e-=2AlN+14AlCl4-，Al極電極反應(yīng)式為2Al+14AlCl4--6e-=8Al2Cl7-，所以電池總反應(yīng)為2Al+-=2AlN+14AlCl4-，故C正確；D項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6LNH3的物質(zhì)的量為1.5mol，AlN和堿反應(yīng)產(chǎn)生NH3的反應(yīng)離子方程式為AlN+OH-+H2O=AlO2-+NH3↑,生成1.5mol氨氣消耗1.5molAlN，5.如圖所示的鋰-二氧化錳電池是以高氯酸鋰或三氟甲基磺酸鋰嵌入式反應(yīng)，電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i+MnO2LiMnO2。下列說(shuō)法不正確的是()D.放電時(shí)，正極反應(yīng)為：MnO2+Li++e-═LiMnO2【解析】由圖可知，Li片作負(fù)極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i-e-═Li+，MnO2作正極，電極反應(yīng)式為MnO2+LiC.a極的電極反應(yīng)式為Fe2+-e-=Fe3+備，總方程式為：NaTi2(PO4)3+2NaClNa3Ti2(PO4)3+Cl2。下列說(shuō)法正確的是()A.放電時(shí)NaCl溶液的PH減小B.放電時(shí)Cl-透過(guò)多孔活性炭電極向CCl4中遷移C.充電時(shí)的陰極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-Na3Ti2(PO4)3電時(shí)的陰極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-反應(yīng)式為：2Cl--2e-=Cl2↑,電路中每轉(zhuǎn)移2mole-，理論上生成1molCl2進(jìn)入到CCl4中，D錯(cuò)誤；C.電極b發(fā)生的電極反應(yīng)式為(C,H,O),-24e+7H;0-6CO3T+24H' A.UOR的電化學(xué)反應(yīng)總過(guò)程為CO(NH2)2-6e-+6OH-=CO2↑+N2↑+5H2O2e-=2OH-+H2↑,電極B上尿素失電子生成氮?dú)?，電極反應(yīng)式為：CO(NH2)2-6e-+6OH-=CO2↑反應(yīng)式為：2H2O+2e-=2OH-+H2↑,故電解過(guò)程中電極A附近不斷生成氫氧根離子，電極A附近溶A.分子I2的引入催化了電池放電和充電過(guò)程C.充電時(shí)陰極反應(yīng)式：2LiCl+I2+2e-=2ICl+2Li+D.電池的放電總反應(yīng)：4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑A.放電時(shí)，電極電勢(shì)N極高于M極B.充電時(shí)，Na'由M極遷移至N極C.充電時(shí)，M極電極反應(yīng)式為Na3V2(PO4)3+2e-=NaV2(PO4)3+2Na+Na3V2(PO4)3轉(zhuǎn)化為NaV2(PO4)3，反應(yīng)式為Na3V2(PO4)3-2e-=NaV2(PO4)3+2Na+，C錯(cuò)誤；A.石墨烯為陽(yáng)極，發(fā)生電極反應(yīng)為CO2+2e-+2H+=HCOOHB.Pt電極附近溶液的pH值減小Zn-2e-=Zn2+；②Zn2++4OH-=[Zn((OH)4]2-；③Zn[Zn((OH)4]2-=ZnO+2OH-+H2O。下列說(shuō)法不正確的是()B.放電過(guò)程中正極區(qū)KOH溶液濃度保持不變C.電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)式為C2H2+2H2O+2e-=C2H4+2OH-【解析】由題干可知，鋅板處Zn失電子生成Zn2+，為原電池負(fù)故選B。A.Fe電極的電極反應(yīng)式為Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O反應(yīng)式為Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O，OH-移動(dòng)向Ⅱ室，陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Na+應(yīng)移動(dòng)向I室。A項(xiàng)，F(xiàn)e電極為陽(yáng)極，F(xiàn)e失電子生成FeO42-，6e-+8OH-=FeO42-+4H2O，故A正確；B項(xiàng)，F(xiàn)e電極為陽(yáng)極，Ni電極為陰極，II室中的Na+移動(dòng)molNa2FeO4，外電路中通過(guò)0.6mol電子，則II室溶液中減B.NaOH溶液中石墨電極上的反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-2e-=Cl2↑,陽(yáng)極室的Ca2+透過(guò)A膜進(jìn)入產(chǎn)品室，A膜為陽(yáng)離子交換膜，H2PO4-透過(guò)B膜進(jìn)入產(chǎn)品室與Ca2+結(jié)合生成Ca(H2PO4)2，B膜為陰離子交換膜2H2O+2e-=H2↑+2OH-，NA.X為陰離子交換膜B.a為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+D.利用羥基自由基除去煤中FeS2的