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电化学习题集锦

2021-11-22 来源:个人技术集锦
电化学学习题集锦

1 某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为:

Li1-xCoO2+LixC6====LiCoO2+C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( ) A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移

x e====x Li++C6

B.放电时,负极的电极反应式为LixC6

C.充电时,若转移,石墨(C6)电极将增重7x g

D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2

x e====Li1-x CoO2+x Li+

2 金属(M)–空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是( )

A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面

B.比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池,Al–空气电池的理论比能量最高 C.M–空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n

D.在M–空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜 3一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:CH3CH2OH – 4e- + H2O = CH3COOH + 4H+。下列有关说法正确的是( ) A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动

B.若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48L氧气

1

C.电池反应的化学方程式为:CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O D.正极上发生的反应为:O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 4三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO42-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。下列叙述不正确的是( ) A.当电路中通过4mol电子的电量时,生成有标准状况下的O2为22.4L B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C.正极区反应为2H2O–4e–=O2+4H+,正极区溶液pH降低 D.通电后中间隔室的SO42-离子向负极区迁移,负极区溶液pH增大 5某模拟\"人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( )

A.该装置将化学能转化为光能和电能

B.该装置工作时,H从b极区向a极区迁移 C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被还原

+-

D.a电极的反应为:3CO2 + 16H-18e= C3H8O+4H2O

---

6用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时,控制溶液PH为9~10,阳极产生的ClO--

将CN氧化为两种无污染的气体,下列说法不正确的是( )

A.用石墨作阳极,铁作阴极

- ---

B.阳极的电极反应式为:Cl+ 2OH-2e= ClO+ H2O

- -

C.阴极的电极反应式为:2H2O + 2e= H2↑ + 2OH

2

D.除去CN的反应:2CN+ 5ClO7

---

+ 2H= N2↑ + 2CO2↑ + 5Cl+ H2

+ -

已知:锂离子电池的总反应为:LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2锂硫电池的总反应为:2Li+S

Li2S

有关上述两种电池说法正确的是( )

A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移 B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 C.理论上两种电池的比能量相同

D.右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

8高铁电池是一种新型可充电电池,电解质溶液为KOH溶液,放电时的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O═3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH.下列叙述正确的是( )

--A.放电时,负极反应式为3Zn-6e+6OH═3Zn(OH)2 B.放电时,正极区溶液的pH减小

C.充电时,每转移3mol电子,阳极有1mol Fe(OH)3被还原 D.充电时,电池的锌电极接电源的正极

9下图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图。下列说法不正确的是( )

3

A.该过程是电能转化为化学能的过程 B.一段时间后,①池中n(KHCO3)不变 C.一段时间后,②池中溶液的pH 一定下降

D.铜电极的电极反应式为CO2+8H++8e- = CH4+2H2O

10如图a酸性锌锰干电池是一种一次电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉,二氧化锰,氯化锌和氯化铵等组成的填充物,该电池在放电过程产生MnOOH,下列说法不正确的是( )

有关数据如下表所示:

图a 图b

A.该电池的正极反应式为MnO2+eˉ+H==MnOOH

B.利用干电池,高温电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO,如图b,则阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1:1

C.废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有氯化锌和氯化铵,两者可以通过重结晶方法分离

D.废电池糊状填充物加水处理后所得滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉和MnOOH,欲从中得到较纯的二氧化锰,可以采用加热的方法

11采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法,下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应).下列说法正确的是( )

A. Zn与电源的负极相连 B. ZnC2O4在交换膜右侧生成

电解

C. 电解的总反应为:2C02+Zn ==== ZnC2O4 D. 通入11.2 L CO2时,转移0.5 mol电子

4

12早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠:

后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠:

。下列有关说法正确的是( )

A.电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电解反应为2OH--2e-=H2↑+O2↑ B.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强

C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数不同

D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如上图),电解槽中石墨极为阴极,铁为阳极 13一种微生物燃料电池的结构示意图如右所示,关于该电池的叙述正确的是( )

A.电池工作时,电子由a流向b

B.微生物所在电极区放电时发生还原反应 C.放电过程中,H从正极区移向负极区

D.正极反应式为MnO2+4H+2e===Mn2+2H2O

14 镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,且镁原电池放电时电压高而平稳,使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMg+Mo3S4

MgxMo3S4,下列说法正确的是( )

A.电池充电时,阴极发生还原反应生成Mo3S4

-+

B.电池充电时,阳极反应为xMg-2xe===xMg2

C.电池放电时,Mg2向负极迁移

5

D.电池放电时,正极反应为Mo3S4+2xe+xMg2=== MgxMo3S4 15用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示,下列说法中正确的是( )

A. 当a、b都是铜做电极时,电解的总反应方程式为:2CuSO4+2H2O 通电 .

2H2SO4+2Cu+O2↑

--B. 燃料电池工作时,正极反应为:O2+2H2O+4e═4 OH

-C. 当燃料电池消耗2.24L 甲醛气体时,电路中理论上转移2mol e

-+

D. 燃料电池工作时,负极反应为:HCHO+H2O-2e═HCOOH+2H

16我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放,循环利用人体呼出的CO2并提供O2,我国科学家设计了一种装置(如下图),实现了“太阳能一电能一化学能”转化,总反应方程式为2CO2=2CO+O2 。关于该装置的下列说法正确的是( )

A.图中N型半导体为正极,P型半导体为负极 B.图中离子交换膜为阳离子交换膜

C.反应完毕,该装置中电解质溶液的碱性增强

D.人体呼出的气体参与X电极的反应:CO2+2e-+H2O=CO+2OH-

17某锂离子二次电池装置如图所示,其放电时的总反应为Li1-xCoO2+LixC6═6C+LiCoO2.下列说法正确的是( )

A. 石墨为正极

B. 充电时,阳极质量不变

-+

C. 充电时,阴极反应式为xLi-xe═xLi

-D. 放电时,正极反应为xLi+Li1-xCoO2+xe═LiCoO2

18用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液,其工作原理如图所

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示.下列有关说法错误的是( )

A、阳极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑ B、通电后阴极区附近溶液pH会增大 C、K+通过交换膜从阴极区移向阳极区 D、纯净的KOH溶液从b出口导出

19 2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池,内部用AlCl4–和有机阳离子构成电解质溶液,其放电工作原理如下图所示。下列说法不正确的是( )

A.放电时,铝为负极、石墨为正极 B.放电时,有机阳离子向铝电极方向移动

C.放电时的负极反应为:Al –3e- + 7AlCl4– = 4Al2Cl7– D.充电时的阳极反应为:Cn + AlCl4– – e- = CnAlCl4 20

电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚

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法处理污水,设计装置如图所示:

(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。此时,应向污水中加入适量的 。 a.H2SO4 b.BaSO4 c.N2SO4 d.NaOH e.CH3CH2OH

(2)电解池阳极的电极反应分别是① ; ②

(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是 。

(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。 已知负极的电极反应是

①正极的电极反应是 。

②为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是 。

(5)实验过程中,若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体,则熔融盐燃料电池消耗CH4(标准状况) L。

21工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是( )

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已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解

②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度) A.碳棒上发生的电极反应:4OH— -4e—=O2↑+2H2O

B.电解过程中,B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少 C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH

D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变

22空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池.如图为RFC工作原理示意图.下列有关说法正确的是( )

A.当有0.1 mol电子转移时,a电极产生2.24LH2

B.b电极上发生的电极反应是:4H20+4e-=2H2↑+40H-

C.c电极上进行还原反应,B池中的H+可以通过隔膜进入A池

D.d电极上发生的电极反应是:02+4H++4e-=2H20

23钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点,特别适合于固定式大规模储能应用的需求.一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池总反应为:NaTi2

(PO4)3+2 Na2NiFeII (CN)6 Na3Ti2(PO4)3+2NaNiFeIII(CN)6(注:其中P

的化合价为+5,Fe的上标Ⅱ、Ⅲ代表其价态).下列说法不正确的是( ) A、放电时NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应

B、放电时负极材料中的Na+脱离电极进入溶液,同时溶液中的Na+嵌入到正极材料中

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C、充电过程中阳极反应式为:2NaNiFeIII(CN)6+2Na++2e﹣=2Na2NiFeII (CN)6 D、该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na+的浓度基本保持不变

24化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解 NO3-的原理图所示。下列说法不正确的是:( )

A.A为电源正极

B.阳极反应式为:2H2O-4e=4H+O2↑

C.若电解过程中转移了2mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为10.4克 D.阴极反应式为:2NO3+6H2O+10e=N2↑+12OH

-+

--

25 新华网2005年4月2日讯:美国研究人员在网络版《科

学》杂志上发表论文说,他们开发出了一种新的固体氧化物燃料电池,在用碳氢化合物--异辛烷做燃料时,能源转换效率有望达到50%.采用异辛烷(iso-C8H18)的新型固体氧化物燃料电池,相当于把氧的提纯工厂“压缩”在一个小型装置中,而且异辛烷属于直链烃类,与汽油非常类似,不需要新建基础设施,因此这种燃料电池的前景非常可观.已知该电池的

10

原理结构如图所示,中间阴影部分为固体氧化物陶瓷,可传递氧离子,下列有关说法错误的是( )

A异辛烷和氧气不需要储存在电池内,可减小电池的体积

B氢燃料电池的优点是实现零排放,缺点是氢难以制得,同时氢的提纯和储存也较为困难 C原电池负极的电极反应式为2C8H18+50O2--100e-═16CO2+18H2O D通异辛烷的电极为电池的正极

参考答案:1C2C3C4B5B6D7B8A9B10B11C12C13D14D15D16D17D18C19B20(1)c 分(2)Fe-2e-=Fe2+

2分

(3)4Fe2++10H↓+8H+

2O+O2=4Fe(OH)3 3分

(4)①O-2--2-2+2CO2+4e=2CO3 (2O2+4CO2+8e=4CO3) 3分②CO2 2分 (5)11.2 3分21B22C23C2425D

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