第2节电能转化为化学能—电解知识点题库

如图所示装置中，可观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细。下表所列M、N、P物质中，可以组合成该装置的是（　　）

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

A . A B . B C . C D . D

如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球，调节杠杆使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO₄溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化）（　　）

A . 杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低 B . 杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高 C . 当杠杆为绝缘体时，A端低B端高；为导体时，A端高B端低 D . 当杠杆为绝缘体时，A端高B端低；为导体时，A端低B端高

甲烷燃料电池以铂为电极、KOH溶液为电解质溶液，在两极区分尉通入甲烷和氧气即可产生电流．下列叙述正确的是（）

A . 通入甲烷的电极为正极 B . 电池工作一段时间后，溶液的碱性增强 C . 负极的电极反应：CH₄+l0OH^﹣﹣8e^﹣=CO₃²^﹣+7H₂O D . 通入甲烷的电极的电极反应：O₂+2H₂O+4e^﹣=4OH^﹣

碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用．锌﹣锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn（s）+2MnO₂（s）+H₂O（l）═Zn（OH）₂（s）+Mn₂O₃（s）．则下列说法正确的是（）

A . .电池工作时，MnO₂发生还原反应 B . .电池负极的电极反应式为：2MnO₂+H₂O+2e^﹣→Mn₂O₃+2OH^﹣ C . .电池工作时，电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5g D . 电池工作时，K⁺移向负极

有A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大．A、B可形成A₂B和A₂B₂两种化合物，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃两种化合物．回答下列问题．

（1） A₂B的结构式为．
（2） CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，用W的溶液（体积为1L，假设变化前后溶液体积变化忽略不计）组装成原电池（如图1所示）．
在b电极上发生的反应可表示为：PbO₂+4H⁺+SO₄²^﹣+2e^﹣=PbSO₄+2H₂O，则在a电极上发生的反应可表示为．电池工作一段时间后，a极消耗0.05mol Pb，则W的浓度由质量分数39% （密度1.3g/cm³）变为 mol/L．（小数点后保留两位）
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期．该元素可与D形成ED₂和ED₃两种化合物．将E的单质浸入ED₃溶液中（如图2甲所示），溶液由黄色逐渐变为浅绿色，该反应的离子方程式为．
（4）依据（3）中的反应，可用单质E和石墨为电极设计一个原电池，则在该原电池工作时，单质E一极发生的反应可以表示为

电解原理在化学工业中有广泛应用．如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连．请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则①电解池中X极上的电极反应式为．在X极附近观察到的实验现象是．
②Y电极上的电极反应式为．
③要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入（或通入）．
（2）如果要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，则：
①X电极的材料是，电极反应式为．
②Y电极的材料是，电极反应式为．（说明：杂质发生的电极反应不必写出）

下图装置(Ⅰ)为一种可充电锂离子电池的示意图，该电池充、放电的化学方程式为：Li₄Ti₅O₁₂+3Li $\text{[math]}$ Li₇Ti₅ O₁₂。装置(Ⅱ)为电解池的示意图。当闭合K₁ ，断开K₂时，Fe电极附近溶液先变红。下列说法正确的是( )

A . 闭合K₁ ，断开K₂时，若将Fe电极和石墨电极互换，装置(Ⅱ)中发生的总反应为：2NaCl+2H₂O $\text{[math]}$ 2NaOH+Cl₂↑+H₂↑ B . 闭合K₁ ，断开K₂时，当0.1 mol Li^＋从A极区迁移到B极区，理论上Fe电极上产生的气体体积为1.12 L（标准状况下） C . 取下锂离子电池充电，电极A为阳极，发生还氧化反应，电极上发生的电极反应式为：Li₇Ti₅ O₁₂ -3e^－= Li₄Ti₅ O₁₂＋3 Li⁺ D . 若开始时，断开K₁ ，闭合K₂ ，一段时间后，石墨电极附近显红色，则该电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑

（1）科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。

①上述生产硫酸的总反应方程式为，b 是极，b 电极反应式为，生产过程中H⁺向(填 a 或 b)电极区域运动。

②该小组同学反思原电池的原理，其中观点正确的是(填字母)。

A.原电池反应的过程中可能没有电子发生转移

B.原申池装置一定需要2个活泼性不同的金属电极

C.电极一定不能参加反应

D.氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生
（2） CO与H₂反应还可制备CH₃OH，CH₃OH可作为燃料使用，用CH₃OH和O₂组合形成的质子交换膜(只允许H⁺通过)质子交换膜左右两侧的溶液均为1L 2mol·L^-1H₂SO₄溶液。燃料电池的结构示意图如下：

电池总反应为2CH₃OH+3O₂＝2CO₂+4H₂O，c电极为(填“正极”或“负极”)，c电极反应方程式为。当电池中有1mol e^-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为g (假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)。

有A,B,C,D四块金属片，进行如下实验，①A、B用导线相连后，同时插入稀H₂SO₄中，A极为负极 ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H₂SO₄中，电子由C→导线→D ③A、C相连后，同时浸入稀H₂SO₄ ， C极产生大量气泡 ④B、D相连后，同时浸入稀H₂SO₄中，D极发生氧化反应，则四种金属的活动性顺序为：（）

A . A>B>C>D B . A>C>D>B C . C>A>B>D D . B>D>C>A

如下图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动),下列叙述正确的是( )

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A . a中铁钉发生反应：Fe-3e^-=Fe³⁺ B . b中铁钉上发生还原反应 C . a中铜丝上发生氧化反应：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^- D . b中铝条附近有气泡产生

中科院某课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐(pH=2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法中正确的是（）

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A . a极为正极 B . 随着反应不断进行，负极区的pH不断增大 C . b极电极反应式为MnO₂+2H₂O+2e^-=Mn²⁺+4OH^- D . 消耗0.01mol葡萄糖，电路中转移0.02mol电子

（1）依据反应：2Ag^＋(aq)＋Cu(s) $\text{[math]}$ Cu²^＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如下图甲所示。
①电极X的材料是；Y溶液可以是；

②银电极上发生的电极反应式是。

③在电池放电过程中，盛有饱和KCl琼脂溶胶的盐桥中，向CuSO₄溶液一端扩散的离子是（填离子符号）。
（2）金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，可以采用电化学手段进行防腐。
①炒菜的铁锅未及时清洗容易生锈。写出铁锅生锈过程的正极反应式。

②为了减缓某水库铁闸门被腐蚀的速率，可以采用下图乙所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用（填写字母序号）。

A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨

③图丙所示方案也可以减缓铁闸门的腐蚀速率，则铁闸门应连接直流电源的极。
（3）蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO₂ + Fe + 2H₂O $\text{[math]}$ Fe(OH)₂ + Ni(OH)₂。
①若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是（填序号）。

A．NiO₂ B．Fe C．Fe(OH)₂ D．Ni(OH)₂

②该电池放电时，正极附近溶液的pH（填增大、减小、不变）

③充电时该电池阳极的电极反应式。

依据下图装置，下列叙述错误的是（）

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：Cu²⁺+2e^-=Cu C . a和b分别连接直流电源正、负极，Cu²⁺向铜电极移动 D . 无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液颜色都会发生变化

下列对Zn-Cu原电池的描述合理的是（）

A . 导线中电流的流向是：Zn极→Cu极 B . 负极反应式：Cu－2e^－＝Cu²^＋ C . $\text{[math]}$ 向Cu极移动 D . 若有1 mol电子流经导线，则可产生0.5 mol气体

用VB₂－空气电池电解硝酸银溶液(a、b、c均为惰性电极)装置如图所示。VB₂电极的反应式为：2VB₂＋22OH^－－22e^－＝V₂O₅＋2B₂O₃＋11H₂O，当外电路中通过0.04mol电子时，B装置内共收集到0.448 L气体(标准状况)，则下列说法错误的是（）

A . 原电池工作时总反应为：4VB₂＋11O₂＝4B₂O₃＋2V₂O₅ B . b电极为阳极，发生氧化反应 C . 电解过程中，c电极表面先有固体物质析出，后有气泡产生 D . 若B装置内的液体体积为100 mL(忽略体积变化)，则硝酸银溶液的物质的量浓度为0.4mol•L^－¹

工业上，常采用氧化还原的方法处理尾气中的 $\text{[math]}$ 。沥青混凝土可作为反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 的催化剂。下图表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下，使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时， $\text{[math]}$ 的转化率与温度的关系。

回答下列问题：

（1）反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 0(填“>”、“＜”或“=”)。
（2）在a、b、c、d四点中，未达到平衡状态的是。
（3） a、b两点的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”、“＜”或“=”)。已知c点时容器中 $\text{[math]}$ 浓度为0.04 $\text{[math]}$ ，则50℃时，在 $\text{[math]}$ 型沥青混凝土中 $\text{[math]}$ 转化反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (用含x的代数式表示)。
（4）在均未达到平衡状态时，同温下不同型沥青混凝土中 $\text{[math]}$ 转化速率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”、“＜”或“=”)。
（5）工业上常用高浓度的 $\text{[math]}$ 溶液吸收 $\text{[math]}$ ，得到溶液X，再利用电解法使 $\text{[math]}$ 溶液再生，其装置示意图如图所示：

①在阳极区发生的反应包括和 $\text{[math]}$ ；

②简述 $\text{[math]}$ 在阴极区再生的原理：。

化纤工业中聚酯生产过程会产生大量的乙醛废水。隔膜电解法是处理高浓度乙醛废水的一种新方法，可让乙醛同时在阴、阳两极发生反应。实验室以一定浓度的CH₃CHO-Na₂SO₄溶液为电解液，模拟乙醛废水处理过程，工作原理如图所示。下列说法正确的是（）

［已知阴极区域反应主要过程可表示为：H₂O+e^-=H*+OH^-、CH₃CHO+2H* = CH₃CH₂OH (H*为活泼H)］

A . 与b相连的极区发生反应：CH₃CHO+H₂O-2e^-=CH₃COOH+2H⁺ B . 在处理废水过程中阳极区域pH逐渐增大 C . 图中离子交换膜应该是阴离子交换膜 D . 电解过程中阴极可能发生副反应2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-

将一块金属镀层破损的铁块置于海边，一段时间后铁块如图所示。下列说法正确的是（）

A . 该铁块仅发生化学腐蚀 B . 镀层金属的活泼性比铁弱 C . 铁块上发生的电极反应式为： $\text{[math]}$ D . 电子由镀层金属流向铁块

实验发现，298K时向 $\text{[math]}$ 酸性溶液中加少量锌粒后， $\text{[math]}$ 立即被还原成 $\text{[math]}$ 。某实验探究小组根据该实验事实设计了如图所示装置，盐桥选择氯化钾琼脂。下列有关说法正确的是（）

A . 该实验装置属于电解池 B . 盐桥中 $\text{[math]}$ 移向右烧杯 C . 右侧烧杯中的电极反应式为： $\text{[math]}$ D . 左侧烧杯中电极上发生还原反应，溶液的红色逐渐褪去

全球变暖是人类行为造成地球气候变化的后果，随着石油、煤炭、木材等含“碳”自然资源的过度使用，导致地球暖化的“元凶”二氧化碳也制造得越来越多，减少二氧化碳排放刻不容缓。回答下列问题：

（1）二氧化碳可催化加氢以制备甲醇：CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(l)。已知氢气的燃烧热为285.8kJ/mol，甲醇(液态)的燃烧热为725.8kJ/mol，1mol液态甲醇转变为气态需吸热35.5kJ，计算以上甲醇制备反应的ΔH=。
（2）当二氧化碳和氢气起始投料比n(CO₂)：n(H₂)=1：2时，在0.5MPa、2.5MPa、5MPa压强下，H_2.的平衡转化率α随温度变化如图所示：
则反应在0.5MPa，550℃时的α=，判断的依据是，影响α的因素有(答出一点即可)。
（3）将组成(物质的量分数)为0.2mol CO₂(g)，0.6mol H₂(g)和0.1mol N₂(g)通入反应器，按(1)中的反应原理，在温度T，恒定压强为p的条件下反应，平衡时若H₂的转化率为50%，则CH₃OH(g)的压强为，平衡常数K_p=(以分压表示，分压=总压×气体物质的量分数)。
（4）根据相关文献报道，我国科学家设计了CO₂熔盐捕获与电化学转化装置，原理如下图所示：
则b为电源极(填“正”或“负")，电路中转移0.4mol电子可捕获CO₂的体积(标况下)为L。

第2节 电能转化为化学能—电解 知识点题库

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