專題驗收評價（十七） 電化學(xué)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

7/9專題驗收評價（十七）電化學(xué)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用1．海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖(如圖1)，一種鎂-海水電池裝置示意圖(如圖2)。下列說法錯誤的是()A．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能B．N極發(fā)生的電極反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O=4OH－C．X為正極，可用銅、石墨等做電極材料D．如圖2外電路中每通過2mol電子，溶液中2molH＋由陽離子交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移解析：選D根據(jù)圖中信息得到玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能，故A正確；根據(jù)鋰-海水電池構(gòu)造，M極為Li電極，作負極，N極為正極，則N極發(fā)生的電極反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故B正確；根據(jù)圖2分析Mg為負極，X極為正極，可用銅、石墨等做電極材料，故C正確；如圖2外電路中每通過2mol電子，則溶液中1molMg2＋由陽離子交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，故D錯誤。2．沉積物微生物燃料電池(SMFC)可以將沉積物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，同時加速沉積物中污染物的去除，用SMFC處理含硫廢水的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．外電路的電流方向是從b到aB．碳棒a附近酸性增強C．碳棒b存在電極反應(yīng)：S－6e－＋4H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋D．升高溫度可提高電池的能量轉(zhuǎn)化效率解析：選C根據(jù)光合菌產(chǎn)生的O2得電子結(jié)合H＋得到H2O，碳棒a為正極，F(xiàn)eSx在硫氧化菌的作用下被氧化為S，S在硫氧化菌的作用下被氧化為硫酸根。根據(jù)分析可知b極為負極，a極為正極，正極的電勢高于負極，外電路的電流方向是從a到b，選項A錯誤；a為正極，光合菌產(chǎn)生的O2得電子結(jié)合H＋得到H2O，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，酸性減弱，選項B錯誤；根據(jù)圖示，碳棒b存在電極反應(yīng)：S－6e－＋4H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋，選項C正確；升高溫度可能引起光合菌、硫氧化菌失去生理活性，降低電池的能量轉(zhuǎn)化效率，選項D錯誤。3．一種應(yīng)用比較廣泛的甲醇(CH3OH)燃料電池，電解液是酸性溶液，其工作原理如圖所示，下列說法不正確的是()A．M極為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．N極電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH減小D．若有1molCO2生成，則有6molH＋從甲池通過交換膜進入乙池解析：選C從電子流向分析，M為電子流出的一極，為原電池的負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；N為原電池的正極，是氧氣得到電子，根據(jù)質(zhì)子交換膜分析，該電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，B正確；甲池中電極反應(yīng)為CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋，溶液的pH減小，乙池中電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，消耗氫離子，溶液的pH增大，C錯誤；由CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋分析，若有1mol二氧化碳生成，轉(zhuǎn)移6mol電子，則有6mol氫離子從甲池進入乙池，D正確。4．微生物燃料電池碳氮聯(lián)合去除的氮轉(zhuǎn)化系統(tǒng)原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．a(chǎn)極電勢低于b極B．離子交換膜是質(zhì)子交換膜C．a(chǎn)、b兩極生成CO2和N2的物質(zhì)的量之比為5∶4D．好氧微生物反應(yīng)器中反應(yīng)的離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋2O2=NOeq\o\al(－,3)＋H2O＋2H＋解析：選C由圖分析，a電極上為乙酸根離子失去電子生成二氧化碳，為負極反應(yīng)，b為正極，正極電勢比負極高，A正確；a電極反應(yīng)為CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋，b電極反應(yīng)為2NOeq\o\al(－,3)＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2O，氫離子向正極移動，故使用質(zhì)子交換膜，B正確；根據(jù)a、b電極反應(yīng)分析，由電子守恒，則二氧化碳和氮氣的物質(zhì)的量比為10∶4＝5∶2，C錯誤；銨根離子和氧氣進行反應(yīng)生成硝酸根離子，故反應(yīng)的離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋2O2=NOeq\o\al(－,3)＋H2O＋2H＋，D正確。5.利用同種氣體在兩極濃度不同而產(chǎn)生電勢差可設(shè)計成氣體濃差電池，利用濃差電池可測定混合氣體中某氣體含量。實驗室通過氧氣濃差電池測定空氣中氧氣含量的工作原理如圖所示，其中在參比電極上通入純氧氣，測量電極上通入空氣。下列說法錯誤的是()A．熔融ZrO2、CaO混合物可用于傳遞O2－B．工作時，電子由測量電極經(jīng)外電路流向參比電極C．工作時，用初期讀數(shù)計算所得空氣中氧氣含量更準確D．相同壓強下，電勢差越大，空氣中氧氣含量越高解析：選D氧氣在反應(yīng)中得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則參比電極作正極，氧氣得電子轉(zhuǎn)化為O2－，負極O2－失電子生成氧氣，電子由負極經(jīng)外電路流向正極，熔融金屬氧化物電離出的氧離子向負極定向移動可用于傳遞O2－，A正確；電子由負極經(jīng)外電路流向正極，故工作時，電子由測量電極經(jīng)外電路流向參比電極，B正確；由工作原理知，負極氧離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)會不斷生成氧氣，混合氣體氧氣濃度增大，故用初期讀數(shù)計算所得空氣中氧氣含量更準確，C正確；兩極氧氣濃度差越大，兩極電勢差越大，則相同壓強下，電勢差越大，空氣中氧氣含量越低，D錯誤。6．國產(chǎn)航母山東艦采用模塊制造，然后焊接組裝而成。實驗室模擬海水和淡水對焊接金屬材料的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是()A．艦艇被腐蝕是因為形成了電解池B．甲是海水環(huán)境下的腐蝕情況C．被腐蝕時正極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋D．焊點附近用鋅塊打“補丁”延緩腐蝕解析：選D鐵比錫活潑，在海水和淡水環(huán)境下，均是Fe為負極，Sn為正極，以此解題。由圖可知，艦艇腐蝕是形成原電池，加快反應(yīng)速率，A錯誤；海水環(huán)境下電解質(zhì)濃度較大，腐蝕更嚴重，乙是在海水環(huán)境下的腐蝕情況，B錯誤；兩種環(huán)境下，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，C錯誤；鋅可以和鐵形成原電池，但是此時鋅為負極，因此焊點附近用鋅塊打“補丁”可延緩腐蝕，D正確。7.鐵碳微電解技術(shù)是處理酸性廢水的一種工藝，裝置如圖所示。若上端口打開，并鼓入空氣，可得到強氧化性中間體羥基自由基(·OH)；若上端口關(guān)閉，可得到強還原性中間體氫原子(·H)。下列說法正確的是()A．無論上端口是關(guān)閉還是打開，正極反應(yīng)式均為Fe－2e－=Fe2＋B．1molO2完全轉(zhuǎn)化為羥基自由基(·OH)時轉(zhuǎn)移了2mol電子C．若處理含酚類的酸性廢水，則上端口應(yīng)關(guān)閉D．若處理含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性廢水，則上端口應(yīng)打開并鼓入空氣解析：選B正極發(fā)生得電子的反應(yīng)，負極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，所以無論是否鼓入空氣，F(xiàn)e易失去電子生成Fe2＋，作負極，電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，A錯誤；若上端口打開，并鼓入空氣，可得到強氧化性的羥基自由基，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－＋O2=2·OH，所以1molO2完全轉(zhuǎn)化為羥基自由基(·OH)時轉(zhuǎn)移了2mol電子，B正確；除去含酚類的酸性廢水，需要氧化性的物質(zhì)，所以上端口需要打開，可生成羥基自由基氧化酚類，C錯誤；Cr2Oeq\o\al(2－,7)在酸性條件下具有強氧化性，需要還原劑，所以上端口應(yīng)關(guān)閉，可得到強還原性中間體氫原子(·H)，D錯誤。8．我國科研人員利用雙極膜技術(shù)構(gòu)造出一類具有高能量密度、優(yōu)異的循環(huán)性能的新型水系電池，模擬裝置如圖所示。已知電極材料分別為Zn和MnO2，相應(yīng)的產(chǎn)物為Zn(OH)eq\o\al(2－,4)和Mn2＋。下列說法錯誤的是()A．雙極膜中的OH－通過膜a移向M極B．電池工作一段時間后，NaOH溶液的pH不變C．N電極的反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2OD．若電路中通過2mole－，則稀硫酸溶液質(zhì)量增加89g解析：選B由題給信息Zn生成Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，MnO2生成Mn2＋可知，M極為Zn電極，N電極材料為MnO2，即M極為負極，N極為正極，OH－移向負極，A項正確；負極的電極反應(yīng)式為Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，每轉(zhuǎn)移2mole－，有2molOH－移向NaOH溶液，而消耗4molOH－，NaOH溶液的pH變小，B項錯誤；N電極材料為MnO2，MnO2在正極得到電子生成Mn2＋，電極反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，故C項正確；若電路中通過2mole－，雙極膜中有2molH＋移向硫酸溶液，同時溶解1molMnO2，稀硫酸溶液質(zhì)量增加2mol×1g·mol－1＋1mol×87g·mol－1＝89g，D項正確。9．有關(guān)下圖所示該熔融碳酸鹽燃料電池的說法正確的是()A．電極A上發(fā)生的電極反應(yīng)為CO＋H2－4e－＋2COeq\o\al(2－,3)=3CO2＋H2OB．脫水操作可以減少能量損失，從而實現(xiàn)化學(xué)能向電能的完全轉(zhuǎn)化C．每消耗1molCH4，理論上外電路中轉(zhuǎn)移8mol電子D．A電極電勢高于B電極電勢，同時電池工作時，Na＋向電極B移動解析：選C由題意知，A電極一氧化碳、氫氣失電子生成水、二氧化碳，A是負極；B電極氧氣得電子生成碳酸根離子，B是正極。甲烷和水蒸氣發(fā)生催化重整反應(yīng)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。A極參與反應(yīng)的一氧化碳和氫氣的物質(zhì)的量比為1∶3，電極A上發(fā)生的電極反應(yīng)為CO＋3H2－8e－＋4COeq\o\al(2－,3)=5CO2＋3H2O，故A錯誤；燃料電池放電時，只有一部分能量轉(zhuǎn)化為電能，所以能量轉(zhuǎn)化率不可能達100%，故B錯誤；CH4最終生成二氧化碳、水，C元素化合價由－4升高為＋4，根據(jù)電子守恒，每消耗1molCH4，理論上外電路中轉(zhuǎn)移8mol電子，故C正確；A是負極、B是正極，A電極電勢低于B電極電勢，故D錯誤。10．利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2并得到副產(chǎn)物NaOH、H2、Cl2，裝置如圖所示。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)極反應(yīng)：CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2OB．A、C膜均為陽離子交換膜，B膜為陰離子交換膜C．陽極室有氯氣產(chǎn)生，陰極室中有氫氣產(chǎn)生且NaOH濃度增大D．a(chǎn)極上通入標準狀況下2.24L甲烷，陽極室Ca2＋減少0.2mol解析：選D由圖可知，左側(cè)裝置為甲烷燃料電池，通入甲烷的a極為負極，氧離子作用下甲烷失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O，故A正確；右側(cè)裝置為電解池，與b極相連的石墨電極為陽極，氯離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，溶液中鈣離子通過陽離子交換膜進入產(chǎn)品室，與a極相連的石墨電極為陰極，水分子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子，原料室中鈉離子通過陽離子交換膜進入陰極室，磷酸二氫根離子通過陰離子交換膜進入產(chǎn)品室，所以在陰極室得到濃度較大的氫氧化鈉溶液，在產(chǎn)品室得到磷酸二氫鈣溶液，故B、C正確；由得失電子數(shù)目守恒可知，陽極室消耗氯離子的物質(zhì)的量為eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)×8＝0.8mol，由電荷守恒可知，進入產(chǎn)品室的鈣離子物質(zhì)的量為0.8mol×eq\f(1,2)＝0.4mol，則陽極室減少鈣離子物質(zhì)的量為0.4mol，故D錯誤。11．鈦被譽為第三金屬，廣泛用于航天航空等領(lǐng)域。硼化釩(VB2)-空氣電池的放電反應(yīng)為4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，以該電池為電源制備鈦的裝置如圖所示。下列說法不正確的是()A．電解過程中，OH－由陰離子交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移B．Pt極反應(yīng)式為2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2OC．石墨電極可能發(fā)生反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑、2O2－－4e－=O2↑D．若石墨極只收集到4.48LCl2，則理論上制備4.8gTi解析：選D該裝置是原電池與電解池的串聯(lián)，由硼化釩-空氣電池放電總反應(yīng)推知，Cu電極是正極，Pt電極是負極，故OH－由陰離子交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移，A正確；Pt電極上VB2發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O，B正確；石墨電極是電解池的陽極，電解質(zhì)中陰離子(Cl－、O2－)發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；未指明4.48LCl2是否處于標準狀況，不能據(jù)此計算制備Ti的質(zhì)量，D錯誤。12．一種Zn-PbO2電池工作原理裝置圖如圖所示，下列說法正確的是()A．電池工作一段時間后K2SO4濃度增大B．b極區(qū)的反應(yīng)為PbO2＋4H＋＋4e－=Pb2＋＋2H2OC．電池工作時K＋通過陽離子交換膜向a極區(qū)移動D．放電過程中電極a區(qū)溶液的pH增大解析：選A放電時，鉀離子透過陽離子交換膜進入中間區(qū)域，硫酸根離子透過陰離子交換膜進入中間區(qū)域，一段時間后K2SO4濃度增大，A正確；PbO2(b極)作正極，電極反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋4e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4＋2H2O，B錯誤；電池工作時K＋通過陽離子交換膜向b極區(qū)移動，C錯誤；放電時，Zn(a極)作負極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，氫氧根離子被消耗，pH減小，D錯誤。13．目前固體電解質(zhì)在制造全固態(tài)電池及其他傳感器、探測器等方面的應(yīng)用日益廣泛。如RbAg4I5晶體，其中遷移的離子全是Ag＋。利用RbAg4I5晶體可以制成電化學(xué)氣敏傳感器，如圖是一種測定O2含量的氣體傳感器示意圖。被分析的O2可以透過聚四氟乙烯薄膜，由電池電動勢變化可以得知O2的含量。在氣體傳感器工作過程中，下列說法不正確的是()A．O2含量的變化會引起電位計示數(shù)的變化B．理論上，每0.1molO2參與反應(yīng)，銀電極質(zhì)量就減小43.2gC．多孔石墨電極上的反應(yīng)可表示為I2＋2Rb＋＋2e－=2RbID．傳感器工作時，RbAg4I5晶體中Ag＋的量保持不變解析：選CO2通入后，發(fā)生反應(yīng)：4AlI3＋3O2=2Al2O3＋6I2，I2在傳感器電池中發(fā)生還原反應(yīng)，因此多孔石墨電極為正極，電極反應(yīng)式為I2＋2Ag＋＋2e－=2AgI，銀電極發(fā)生氧化反應(yīng)，銀作負極，固體電解質(zhì)RbAg4I5中遷移的離子是Ag＋，電極反應(yīng)式為Ag－e－=Ag＋，據(jù)此解答。O2含量越高，單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移電子數(shù)越多，電位計讀數(shù)越大，A正確；每0.1molO2參與反應(yīng)，轉(zhuǎn)移0.4mol電子，則消耗0.4molAg，質(zhì)量為0.4mol×108g·mol－1＝43.2g，B正確；根據(jù)分析可知，多孔石墨電極上的電極反應(yīng)式為I2＋2Ag＋＋2e－=2AgI，C錯誤；傳感器工作過程中，銀電極被消耗，傳感器中總反應(yīng)為I2＋2Ag=2AgI，因此RbAg4I5質(zhì)量不會發(fā)生變化，即Ag＋的量保持不變，D正確。14．納米零價鐵除去酸性廢水中的三氯乙烯、五價砷的原理如圖所示，下列說法不正確的是()A．該處理過程中實現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．該處理過程中納米零價鐵中的鐵為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．酸性廢水中，每除去1mol五價砷時，則Fe3O4導(dǎo)電殼中至少轉(zhuǎn)移14NA電子D．該處理過程中三氯乙烯被還原，發(fā)生的電極反應(yīng)為C2HCl3＋5H＋＋8e－=C2H6＋3Cl－解析：選C由圖知Fe被氧化為Fe2＋，即鐵為負極，C2HCl3被還原為乙烷，即該處理過程中實現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A、B正確；亞鐵離子在酸性條件下和AsOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其反應(yīng)的離子方程式為14Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋AsOeq\o\al(－,3)＋14H＋=FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2O，即每處理1mol五價砷需要14molFe2＋，又Fe2＋來自鐵失去電子，則Fe3O4導(dǎo)電殼中至少轉(zhuǎn)移28NA電子，C錯誤；C2HCl3被還原為乙烷，則電極反應(yīng)式為C2HCl3＋5H＋＋8e－=C2H6＋3Cl－，D正確。15．金屬鈉可溶于水銀形成合金“鈉汞齊”Na·nHg，利用這一性質(zhì)可通過電解飽和食鹽水得到金屬鈉，實驗裝置如圖所示(電鍵、電壓計、電流計等已略去)。下列說法不正確的是()A．鐵絲只是導(dǎo)線，水銀才是陰極B．電解開始后，石墨棒表面立即出現(xiàn)大量氣泡，水銀表面始終沒有氣