高中化学原电池和电解池的工作原理试题

锌﹣空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为 $2Zn+O_2+4O{H}^{﹣}+2H_{2}O═2Zn（OH{{）}_4}^{2﹣}$ 。下列说法正确的是（ ）

A．	充电时，电解质溶液中K ^+向阳极移动
B．	充电时，电解质溶液中 $c（O{H}^{﹣}）$ 逐渐减小
C．	放电时，负极反应为： $Zn+4O{H}^{﹣}﹣2e^{﹣}═Zn（OH{{）}_4}^{2﹣}$
D．	放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）

三室式电渗析法处理含 ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_4$ 废水的原理如图所示,采用惰性电极， $\mathrm{ab}，\mathrm{cd}$ 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 ${\mathrm{Na}}^{+}$ 和 ${\mathrm{SO}}_4{}^2-$ 可通过离子交换膜, 而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是（    )

A．	通电后中间隔室的 ${\mathrm{SO}}_4^{2-}$ 离子向正极迁移, 正极区溶液 $\mathrm{pH}$ 增大
B．	该法在处理含 ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_4$ 废水时可以得到 $\mathrm{NaOH}$ 和 ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4$ 产品
C．	负极反应为 $2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}-4{\mathrm{e}}^{-}={\mathrm{O}}_2+4{\mathrm{H}}^{+}$ , 负极区溶液 $\mathrm{pH}$ 降低
D．	当电路中通过 $1\mathrm{mol}$ 电子的电量时, 会有 $0.5\mathrm{mol}$ 的 ${\mathrm{O}}_2$ 生成

我国科学家研发了一种室温下"可呼吸"的 $Na-C{O}_2$ 二次电池，将 $NaCl{O}_4$ 溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为： $3C{O}_2+4Na$ $2N{a}_{2}C{O}_3+C$ ，下列说法错误的是（）

A．	放电时， $Cl{O_4}^{-}$ 向负极移动	B．	充电时释放 $C{O}_2$ ,放电时吸收 $C{O}_2$
C．	放电时，正极反应为： $3C{O}_2+4e^{-}=2C{O_{3 }}^{2-}+C$	D．	充电时，正极反应为 $：N{a}^{+}+e^{-}=Na$

$\mathit{Mg}﹣\mathit{AgCl}$ 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池．下列叙述错误的是（ ）

A. 负极反应式为Mg﹣2e ^﹣=Mg ²⁺

B. 正极反应式为Ag ⁺+e ^﹣=Ag

C. 电池放电时Cl ^﹣由正极向负极迁移

D. 负极会发生副反应Mg+2H ₂O=Mg（OH） ₂+H ₂↑

微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水（以含CH₃COO^﹣的溶液为例）。下列说法错误的是（　　）

A．负极反应为CH₃COO^﹣+2H₂O﹣8e^﹣═2CO₂↑+7H⁺

B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1

下列实验操作不当的是 （  ）          

A．	用稀硫酸和锌粒制取 $H_2$ 时，加几滴 $CuS{O}_4$ 溶液以加快反应速率	B．	用标准HCl溶液滴定 $NaHC{O}_3$ 溶液来测定其浓度，选择酚酞为指示剂
C．	用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有 $N{a}^{+}$	D．	常压蒸馏时，加入液体的体积不超过圆底烧瓶容积的三分之二

${\mathrm{NaClO}}_2$ 是一种重要的杀菌消毒剂, 也常用来漂白织物等, 其一种生产工艺如下:

回答下列问题:

(1) ${\mathrm{NaClO}}_2$ 中 $\mathrm{Cl}$ 的化合价为_      。

(2) 写出 "反应"步骤中生成 ${\mathrm{ClO}}_2$ 的化学方程式                    。

(3) "电解"所用食盐水由粗盐水精制而成, 精制时，为除去 ${\mathrm{Mg}}^{2+}$ 和 ${\mathrm{Ca}}^{2+}$ , 要加入的试剂分别为       、      。"电解" 中阴极反应的主要产物是_             。

(4) "尾气吸收"是吸收 "电解"过程排出的少量 ${\mathrm{ClO}}_2$ 。此吸收反应中, 氧化剂与还原剂的

物质的量之比为            ，该反应中氧化产物     。

（5）"有效氯含量"可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力, 其定义是：每克含氯消毒剂的氧化

能力相当于多少克 ${\mathrm{Cl}}_2$ 的氧化能力。 ${\mathrm{NaClO}}_2$ 的有效氯含量为          。(计算结果保留两位小数)

环戊二烯（ ）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：   

（1）已知： (g) = (g)+H ₂(g) Δ H ₁=100.3kJ·mol ⁻¹    ①

H ₂(g)+ I ₂(g) =2HI(g) Δ H ₂=−11.0 kJ·mol ⁻¹    ②

对于反应： (g)+ I ₂(g) = (g)+2HI(g) ③ Δ H ₃=________kJ·mol ⁻¹。

（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（ ）在刚性容器内发生反应③，起始总压为10 ⁵Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数 K _p=________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________（填标号）。

A．	通入惰性气体	B．	提高温度
C．	增加环戊烯浓度	D．	增加碘浓度

（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是__________（填标号）。

A．	T 1＞ T 2
B．	a点的反应速率小于c点的反应速率
C．	a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D．	b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L ^−1

（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C ₅H ₅) ₂结构简式为 ），后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。

该电解池的阳极为________，总反应为________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为________。

采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是（　　）

A．阳极反应为2H₂O﹣4e^﹣═4H⁺+O₂↑

B．电解一段时间后，阳极室的pH未变

C．电解过程中，H⁺由a极区向b极区迁移

D．电解一段时间后，a极生成的O₂与b极反应的O₂等量

最近我国科学家设计了一种，CO₂+H₂S协同转化装置，实现对天然气中CO₂和H₂S的高效去除。示意图如右所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①E $DTA-F{e}^{2+}-e^{-}=EDTA-F{e}^{3+}$

② $2EDTA-F{e}^{3+}+H_{₂}S=2H^{+}+S+2EDTA+F{e}^{²+}$

该装置工作时，下列叙述错误的是（ ）

A．	阴极的电极反应： $C{O}_{₂}+2H^{+}+2e^{-}=CO+H_{₂}O$	B．	协同转化总反应：CO₂+H₂S=CO+H₂O+S
C．	石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低	D．	若采用 $F{e}^{²+}/F{e}^{3+}$ 取代 $EDTA-F{e}^{2+}/EDTA-F{e}^{3+}$ ， 溶液需为酸性

全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的 $S_8$ 材料，电池反应为： $16\text{Li}+x{S}_8=8\text{L}{\text{i}}_2{S}_x(2\le x\le 8)$ 。下列说法错误的是（    ）

A．	电池工作时，正极可发生反应： $\text{2L}{\text{i}}_2{S}_6\text{+2L}{\text{i}}^{+}\text{+2}{\text{e}}^{-}\text{=3L}{\text{i}}_2{S}_4$
B．	电池工作时，外电路中流过 $0.02\text{mol}$ 电子，负极材料减重 $0.14g$
C．	石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．	电池充电时间越长，电池中 $\text{L}{\text{i}}_2{S}_2$ 的量越多

利用下列装置（夹持装置略）进行实验，能达到实验目的的是（　　）

A．用甲装置制备并收集CO₂

B．用乙装置制备溴苯并验证有HBr产生

C．用丙装置制备无水MgCl₂

D．用丁装置在铁上镀铜

$KI{O}_3$ 是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：   

（1） $KI{O}_3$ 的化学名称是________。    

（2）利用" $KI{O}_3$ 氧化法"制备 $KI{O}_3$ 工艺流程如下图所示：

"酸化反应"所得产物有 $KH(I{O}_3{)}_2$ 、 $C{l}_2$ 和 $KCl$ 。"逐 $C{l}_2$ "采用的方法是________。"滤液"中的溶质主要是________。"调pH"中发生反应的化学方程式为________。

（3） $KI{O}_3$ 也可采用"电解法"制备，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式________。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是________。

③与"电解法"相比，" $KI{O}_3$ 氧化法"的主要不足之处有________（写出一点）。

支撑海港码头基础的钢管柱，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极．下列有关表述不正确的是（　　）

A．	通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．	通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．	高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．	通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。

回答下列问题：

（1）由FeSO ₄•7H ₂O固体配制0.10mol•L ^{﹣ 1}FeSO ₄溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、 　　（从下列图中选择，写出名称）。

（2）电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率（u ^∞）应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择 　　作为电解质。

阳离子	u ^∞×10 ^8/（m ^2•s ^﹣ ^1•V ^﹣ ^1）	阴离子	u ^∞×10 ^8/（m ^2•s ^﹣ ^1•V ^﹣ ^1）
Li ^+	4.07	HCO 3 ^﹣	4.61
Na ^+	5.19	NO 3 ^﹣	7.40
Ca ^2+	6.59	Cl ^﹣	7.91
K ^+	7.62	SO 4 ^2 ^﹣	8.27

（3）电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入 　　电极溶液中。

（4）电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c（Fe ²⁺）增加了0.02mol•L ^{﹣ 1}．石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c（Fe ²⁺）＝ 　　。

（5）根据（3）、（4）实验结果，可知石墨电极的电极反应式为 　　，铁电极反应式为 　　。因此，验证了Fe ²⁺氧化性小于 　　，还原性小于 　　。

（6）实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO ₄溶液中加入几滴Fe ₂（SO ₄） ₃溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是 　　。