2020届高三化学选修４二轮专题练--原电池电极方程式书写及相关计算

一、单选题

1. 难度：中等

福特公司发明的硫钠电池是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜(作用是传递Na+)的二次电池，其原理可以表示为2Na+xSNa₂S_x。现将该电池用于电浮选凝聚法对污水进行处理，电源两极分别连接Fe电极和石墨电极，对污水进行处理后，溶液上层有大量的浮渣。下列有关说法错误的是

A. 硫钠电池放电时正极反应方程式可表示为:xS+2e^-+2Na⁺=Na₂S_x

B. Fe电极为电解池阳极，失电了生成亚铁离子，最终会转化为三价铁形成氢氧化铁胶体从而达到净水目的

C. 处理污水时阴极产生的气体可将水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，即浮选凝聚

D. 硫钠电池充电时钠离子向阴极移动，每生成1molNa转移xmol电子

2. 难度：中等

关于图中各装置的叙述不正确的是

A.装置①中X若为四氯化碳，可用于吸收氨气，并防止倒吸

B.装置②可检验溴乙烷发生消去反应得到的气体中含有乙烯

C.装置③的两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不相同

D.装置④能验证AgCl沉淀可转化为溶解度更小的Ag₂S沉淀

3. 难度：中等

下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是

A.钢管与电源正极连接，钢管可被保护

B.铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀

C.钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀

D.钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe-3e^-═Fe³⁺

4. 难度：中等

乙烯直接氧化法制乙醛的总反应方程式为下列有关说法正确的是

A.该电池可实现化学能与电能的相互转化

B.电子移动方向：电极磷酸溶液电极b

C.放电时，电路中每转移电子，溶液中就有向负极迁移

D.该电池的负极反应式为：

5. 难度：困难

“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。其供电原理是：白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。镍氢电池放电时的总反应原理为：MH + NiO(OH) → M + Ni(OH)₂ （M为氢化物电极的储氢金属，也可看做H₂直接参加反应)。下列说法正确的是

A.充电时阴极区电解质溶液pH降低

B.在使用过程中此电池要不断补充水

C.放电时NiO(OH)在电极上发生氧化反应

D.充电时阳极反应为：Ni(OH)₂－e^－+OH^－＝NiO(OH)+H₂O

6. 难度：中等

如图装置中，小试管内为红墨水，带有支管的U型管中盛有pH＝4的雨水和生铁片。经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U型管中的液面。以下有关解释合理的是

A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应

B.雨水酸性较强，生铁片始终发生析氢腐蚀

C.墨水液面回升时，正极反应式为：O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－

D.U型管中溶液pH逐渐减小

7. 难度：中等

已知：质子膜燃料电池工作原理如图。下列说法不正确的是

A.电池工作时，电流从电极b经过负载流向电极a

B.电极a上发生的电极反应式为

C.电路中通过4mol电子时，4mol 经质子膜进入正极区

D.当反应生成64 时，电池内部释放632kJ热量

8. 难度：中等

我国科学家发明的水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了障碍，装置原理如下图所示，其中固体薄膜只允许Li⁺通过。锂离子电池的总反应为xLi +Li_1-xMn₂O₄LiMn₂O₄，下列有关说法错误的是

A. 放电时，Li⁺穿过固体薄膜进入到水溶液电解质中

B. 放电时，正极反应为Li_1-xMn₂O₄+xLi⁺+xe^- LiMn₂O₄

C. 该电池的缺点是存在副反应:2Li +2H₂O2LiOH+H₂↑

D. 充电时，电极b为阳极，发生氧化反应

9. 难度：中等

铅蓄电池在现代生活中有广泛应用，其电极材料是Pb和PbO₂，电解液是硫酸溶液。现用铅蓄电池电解硫酸钠溶液一段时间后，假设电解时温度不变且惰性电极，下列说法正确的是

A.蓄电池放电时，每消耗0.1molPb，共生成0.1mol PbSO₄

B.电解硫酸钠溶液时的阳极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

C.电解后，硫酸钠溶液中有晶体析出，但c(Na₂SO₄)会变小

D.蓄电池放电一段时间后其电解液中H₂SO₄的浓度、密度都变大

10. 难度：中等

下列叙述正确的是

A.Cu₂O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu₂O的电解池示意图如图一所示，石墨电极上产生氢气，铜电极发生氧化反应

B.图一所示当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu₂O生成

C.图二装置中发生：Cu＋2Fe³⁺= Cu²⁺＋2Fe²⁺，X极是负极，Y极材料可以是铜

D.如图二，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，Fe³⁺经过盐桥进入左侧烧杯中

11. 难度：困难

某种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水酸性中的有机物可用表示交换膜分别是只允许阴阳离子通过的阴阳离子交换膜

下列有关说法中不正确的是

A.电池工作时，电子由a极经导线流向b极

B.交换膜a是阴离子交换膜

C.电极b的反应式：

D.相同时间内相同状况下生成和的体积比为2：5

12. 难度：中等

海洋电池，是以铝合金为电池负极，金属（Pt、Fe）网为正极，科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构。用海水为电解质溶液，它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的。海水中只含有0.5%的溶解氧。不放入海洋时，铝极就不会在空气中被氧化，可以长期储存。用时，把电池放入海水中，便可供电， 电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常交换电池的麻烦。即使更换，也只是换一块铝合金板，电池总反应式：4Al+3O₂十6H₂O=4Al(OH)₃↓下列说法错误的是

A.负极铝被氧化

B.海水温度升高，电池反应速率可能加快

C.正极制成仿鱼鳃的网状结构的目的是增大正极材料和氧气接触面积

D.正极电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O

13. 难度：中等

某同学为研究电化学原理，使用KCl盐桥设计如图所示实验装置．下列分析不合理的是

A.闭合断开，左侧烧杯中的向铁电极移动

B.无论闭合，断开，还是断开，闭合，石墨电极上发生的反应都是

C.闭合，断开，电流从石墨电极经过流向铁电极

D.闭合，断开，左侧烧杯中的溶液pH将逐渐降低

14. 难度：中等

某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是

A. a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出

B. a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu^2＋+2e^-= Cu

C. 无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色

D. a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu^2＋向铜电极移动

15. 难度：简单

用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下图所示。下列说法中，正确的是

A.若a极是铜，b极为铁时，当电池消耗1.6gO₂，b极上析出6.4g铜

B.燃料电池工作时，正极反应为：O₂ + 2H₂O + 4e^-＝ 4OH^-

C.若a极是粗铜，b极是纯铜时，a极减少的质量等于b极上析出铜的质量。

D.若a、b两极均是石墨时，b极反应为4OH^-- 4e^-＝O₂↑+ 2H₂O

16. 难度：中等

下列事实解释准确的是

A.糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为: Fe-2e^-= Fe²⁺

B.酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为: 2H₂O十O₂+4e^-=4OH^-

C.用石墨电极电解CuC12溶液:阳极上发生的反应:2C1^-—2e^一=C1₂↑

D.铅蓄电池的正极反应为:PbO₂+4H⁺+2e^一=Pb²⁺+2H₂O

17. 难度：中等

如图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液，下列有关说法中不正确的是

A.该能量转化系统中的水也是可能循环的

B.燃料电池系统产生的能量实际上来自于水

C.水电解系统中的阳极有放出

D.燃料电池放电时的负极反应：

18. 难度：中等

将纯锌片和纯铜片插入同浓度的稀硫酸中一段时间，下列叙述正确的是

A.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

B.甲中铜被氧化，乙中锌被氧化

C.甲中锌片上的反应为：

D.两烧杯中铜片表面均无气泡产生

19. 难度：困难

在如图所示装置中，观察到电流表指针偏转，M棒（左）变粗，N棒（右）变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是

	M	N	P
A	锌	铜	稀硫酸溶液
B	铜	铁	稀盐酸
C	银	锌	硝酸银溶液
D	铜	铁	硝酸铁溶液

A.A B.B C.C D.D

20. 难度：中等

已知反应是可逆反应．设计如图装置、均为石墨电极，分别进行下述操作．

I向B烧杯中逐滴加入浓盐酸

向B烧杯中逐滴加入溶液结果发现电流计指针均发生偏转．

据此，下列判断正确的是

A.操作I过程中，为正极

B.操作II过程中，盐桥中的移向B烧杯溶液

C.I操作过程中，棒上发生的反应为：

D.II操作过程中，棒上发生的反应为：

二、工业流程

21. 难度：中等

工业上用自然界存在的角膜硼镁矿主要成分为制取金属镁和粗硼，工艺过程如下：

根据以上信息回答下列问题：

(1)硼砂中硼的化合价 ______ ，溶于热水后，若需要调节pH为制取硼酸，写出该反应的离子方程式： ______ 。

(2)从氯化镁晶体制得无水氯化镁的条件是 ______ ；其理由是 ______ ，若用惰性电磁电解溶液，写出电解过程的离子方程式： ______ 。

(3)制得的粗硼可在一定条件与作用生产，再提纯，沸点较低，提纯可采用 ______ ；高温时即可分解，得到高纯度硼。根据分解生成碘的量还可以测定粗硼的粗度。方法如下：

称取粗硼转化成纯，再完全分解，生成的碘用的溶液滴定至终点，消耗标准液滴定原理：

①滴定终点判断应用 ______ 作指示剂；

②标准液应盛装在 ______ 滴定管中；

③该粗硼的纯度为 ______ 。

(4)酸性染料电池的反应机理为：，则电池正极反应式为 ______ ；常温下，若起始电解液，则电池工作一段时间后，电解液，此时溶液中 ______ ；当溶液时，镁元素的主要存在形式是 ______ 。已知：

三、综合题

22. 难度：困难

金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系．请回答下列问题：

(1)已知下列热化学方程式：

写出被还原生成和的热化学方程式 ______ ．

(2)从矿物学资料查得一定条件下自然界存在如下反应：则5mol 发生反应，转移电子的物质的量为 ______．

(3)一定条件下，用、NiO或作催化剂对燃煤烟气回收硫．反应为：

其他条件相同、催化剂不同时，的转化率随反应温度的变化如图1，和NiO作催化剂均能使的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择的主要优点是： ______ ．

某科研小组用作催化剂，在时，分别研究了：分别为1：1、3：1时转化率的变化情况图则图2中表示：：1的变化曲线为 ______ ．

(4)通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离．图3是某些金属氢氧化物在不同浓度和pH时的沉淀--溶解图象，图中直线上的点表示平衡状态．当溶液中的离子浓度小于时，认为该离子沉淀完全．

①相同条件下，、、三种物质的溶度积常数最大的是 _____，图3中A、B、C三点中表示的沉淀速率大于溶解速率的是 _____ ．

②由图3可得的溶度积的值为 ______ ．

电池具有稳定性高、安全、环保等优点，可用于电动汽车．电池反应为：(5) ，电池的正极材料是，负极材料是石墨，含导电固体为电解质．放电时电池正极反应为 ______ ．

23. 难度：中等

碳及其化合物在科技、社会生产、生活中有着广泛的应用．请按要求回答下列问题：

(1)已知：

请写出燃烧热的热化学方程式： ______ ．

(2)在不同温度下反应的平衡常数K如下表：

温度	600	750	900	1100	1250
平衡常数K			1

①该反应的 ______ 填“”、“”或“”．

②900℃时发生上述反应，的转化率随时间变化如图所示，若到达平衡后加压，则的转化率将填“增大”、“减小”或“不变”，下同 ______，正反应速率将 ______． 其他条件相同时，请在图中画出时的转化率随时间变化的示意图______．

③在时发生上述反应，以下表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正方向移动的组是填编号 ______ ，平衡后与C中各物质的百分含量相等的组有 ______ 填编号

	A	B	C	D	E
	3	1	0	1	1
	2	1	0	1	2
	1	2	3		3
	5	2	3		1

(3)以二甲醚、空气、KOH溶液为原料可设计为燃料电池放电时，负极电极反应式： _______ ．

①假设该燃料电池中盛有  KOH溶液，放电时参与反应的氧气在.

②标准状况下的体积为，放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为 ______ ．

24. 难度：中等

材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础，回答下列问题：

(1)下列生产工艺能获取新型无机非金属材料的是 ______ (填序号)。

①采用甲烷为原料，在微波和其他条件下生产金刚石

②采用传统方法用焦炭还原SiO₂制备单晶硅

③在水泥生产过程中加入高炉矿渣生产特殊用途的水泥

④在玻璃生产过程中加入K、Pb生产其有特殊用途的光学玻璃

(2)某炼铁高炉中一次投入磁铁矿冶炼生铁，若该过程中转移的电子为1.60×10⁵mol，不考虑其他的反应，也不考虑生铁中的杂质，则炼得的生铁为 ______t。生铁中含碳、硫等元素较多，炼钢是以生铁为原料，除去过多的碳、硫等杂质元素，其中除去硫的化学方程式为 ______。

(3)工业炼金属Al的工艺流程如下：

该工艺中冰晶石和氟化钙的作用是 ______，物质W的化学式为 ______ ；若铝土矿的纯度为60%，提取W的损失率为3%，电解时损失率为0.1%，粗铝净化时的损失率为2%，铝锭中铝的含量为99.9%，那么1.0t铝土矿可制备铝锭 ______t。

(4)金属腐蚀带来的损失无法估量。钢铁腐蚀多为吸氧腐蚀，其正极反应式为 ______，金属防腐措施很多，其中牺牲阳极(金属Zn)的阴极保护法的“阴极”反应式为 ______。