课时作业(二十五) 新型化学电源及电解原理的应用1．(2019·安徽宿州质检)太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安装维护简便等优点，现已得到广泛应用。
氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。
下列说法中正确的是()A．该装置系统中只存在光能与电能之间的转化B．Cu电极上的电极反应式为CO2＋8H＋－8e－===CH4＋2H2OC．工作时，产生的O2、CH4体积比为1∶1(同温同压)D．离子交换膜为质子交换膜，H＋从左池移向右池D[由图可知，该装置系统中存在太阳能与化学能、化学能与电能及化学能与热能等的转化，A错误；CO2在Cu电极上发生还原反应生成CH4，则电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，B错误；H2O在GaN电极上发生氧化反应生成O2，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，根据得失电子守恒可知，产生O2和CH4的物质的量之比为2∶1，在同温同压下的体积比为2∶1，C错误；由上述分析知左池产生H＋，右池消耗H＋，则离子交换膜为质子变换膜，H＋向正极移动，即H＋由左池向右池，D正确。
]2．(2019·山西实验中学模拟)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。
下列说法错误的是()A．溶液中OH－向电极a移动B．电极b上发生还原反应C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2OD．理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为3∶4D[NH3在电极a上发生氧化反应，则a为负极，b为正极，溶液中OH－向电极a(负极)移动，A正确；O2在b极上发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；NH3在负极上被氧化生成N2，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C正确；反应中NH3被氧化生成N2，而O2被还原生成OH－，根据得失电子守恒可知，理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比n(NH3)∶n(O2)＝4∶3，D错误。
]3．(2019·湖南湘东五校联考)高铁电池具有比能量高、无污染的特点，用如图模拟其工作原理(放电时两电极均有稳定的金属氢氧化物生成)。
下列有关说法中正确的是()A．放电时，电子由正极通过外电路流向负极B．放电时，负极上的电极反应式为Zn＋2H2O－2e－===Zn(OH)2＋2H＋C．充电时，阴极区溶液的pH减小D．充电时，阳极上的电极反应式为Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO2－4＋4H2OD[放电时，电子由负极经外电路流向正极，A错误；负极的电解质溶液呈碱性，放电时，Zn在负极上发生氧化反应生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，B错误；充电时，阴极上发生还原反应，电极反应式为Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－，由于生成了OH－，阴极区溶液的pH增大，C错误；充电时，Fe(OH)3在阳极上发生氧化反应生成FeO2－4，电极反应式为Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO2－4＋4H2O，D正确。
] 4．(2019·山西大同联考)某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O2－7催化还原，其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是()A．电池工作过程中电子由a极流向b极B．b极反应式为Cr2O2－7＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2OC．电池工作过程中，a极区附近溶液的pH增大D．每处理1 mol Cr2O2－7，可生成33.6 L(标准状况下)CO2答案C5．(2019·福建南平质检)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有X的稀盐酸为电解质溶液，制造出新型燃料电池，装置如图所示。
下列说法正确的是()A．放电时H＋向左移动，生成的物质X是NH4ClB．通入H2的一极为正极C．通入N2的电极反应为：N2＋6H＋－6e－===2NH3D．放电过程右边区域溶液pH逐渐增大A[以N2、H2为原料，以溶有X的稀盐酸为电解质溶液构成新型燃料电池，正极发生还原反应，即氮气被还原生成NH＋4，电极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH＋4；负极是氢气失电子生成氢离子，电极方程式为H2－2e－===2H＋，总反应为：N2＋3H2＋2HCl===2NH4Cl。
A.放电时H＋向正极移动，即向左移动，生成的物质X是NH4Cl，正确；B.通入H2的一极为负极，错误；C.通入N2的电极为正极，发生还原反应，N2＋6e－＋8H＋===2NH＋4，错误；D.放电过程右边区域为负极区，H2－2e－===2H＋，溶液pH逐渐减小，错误。
] 6．(2019·浙江宁波调研)液氨－液氧燃料电池曾用于驱动潜艇，其示意图如图所示，下列有关说法不正确的是()A．电极2是正极，发生还原反应B．电池工作时，Na＋向电极1移动C．电流由电极2经外电路流向电极1D．电极1发生的电极反应为：2NH3＋6OH－－6e－===N2↑＋6H2OB[A.根据装置图所示的物质关系分析可得，由NH3生成N2时化合价升高，失去电子，所以电极1为负极，发生氧化反应，电极2为正极，发生还原反应，所以A正确；B.在电池内部的电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以Na＋应向电极2移动，故B错误；C.电流是由正极流向负极，故C正确；D.OH－向负极移动，所以电极1(负极)的反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2↑＋6H2O，故D正确。
]7．(2019·安徽合肥质检)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。
可用电解LiCl溶液制备LiOH，装置如图所示。
下列说法正确的是()A．电极B连接电源的正极B．A极区电解液为LiCl溶液C．阳极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过离子交换膜B[由图可知，电极B上产生H2，则发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故电极B为阴极，与电源的负极相连，A错误；A极区电解液为LiCl溶液，Li＋透过阳离子交换膜进入B极区生成LiOH，则B极区为LiOH溶液，B正确；电极A为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；由A项分析可知，生成1 mol H2同时生成2 mol OH－，为保持B极区溶液呈电中性，应有2 mol Li＋通过离子交换膜进入B极区，D错误。
] 8．(2019·北京海淀区模拟)电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如图所示。
下列说法中不正确的是()A．阴极产生的物质A是H2B．溶液中Na＋由阳极室向阴极室迁移C．阳极OH－放电，H＋浓度增大，CO2－3转化为HCO－3D．物质B是NaCl，其作用是增强溶液导电性D[阴极上发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则阴极上产生的物质A是H2，A正确；电解池中阳离子向阴极移动，则Na＋由阳极室向阴极室迁移，B正确；由图可知，阳极上产生O2，则阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，溶液中c(H＋)增大，CO2－3转化为HCO－3，C正确；由图可知，阴极区得到NaOH溶液，为不引入杂质，物质B 应为NaOH，其作用是增强溶液的导电性，D错误。
]9．(2019·河北张家口模拟)锂－硫电池是一种新型储能电池，放电时的总反应为2Li＋x S===Li2S x。
以该电池为电源制备甲烷的原理如图所示。
下列说法正确的是()A．b为锂－硫电池的负极B．锂－硫电池的正极反应式为Li－e－===Li＋C．阳极反应式为CO＋3CO2－3＋2H2O－2e－===4HCO－3D．该装置工作时溶液中的c(CO2－3)增大C[由图可知，CO在M极被还原生成CH4，CO在N极被氧化生成CO2，则M是阴极，N是阳极，故b是锂－硫电池的正极，A错误。
锂－硫电池放电时，Li失电子被氧化，则Li 作负极，电极反应式为Li－e－===Li＋；S在正极发生还原反应，电极反应式为x S＋2Li＋＋2e －===Li2S x，B错误。
由图可知，CO在阳极被氧化生成CO2，CO2与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3，故阳极反应式为CO＋3CO2－3＋2H2O－2e－===4HCO－3，C正确。
该装置工作时，溶液中CO2－3与CO2、H2O反应生成HCO－3，则溶液中的c(CO2－3)减小，D错误。
] 10．(2018·四川德阳二诊)硼酸( H3BO3) 为一元弱酸，H3BO3可以通过电解的方法制备。
其工作原理如下图所示( 阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。
下列说法错误的是()A ．a 与电源的正极相连接B ．阳极的电极反应式为：2H 2O －4e －＝O 2↑＋4H ＋C ．[B(OH)4]－穿过阴膜进入产品室，Na ＋穿过阳膜进入阴极室D ．当电路中通过3 mol 电子时，可得到1 mol H 3BO 3D [A.与a 极相连的石墨所处的区域为阳极室，则a 与电源的正极相连接，正确；B.阳极上发生氧化反应，溶液中水失去电子生成氧气，电极反应式为：2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋↑，正确；C.在电解池中，阴离子向阳极运动，阳离子向阴极运动，因此[B(OH)4]－穿过阴膜进入产品室，Na ＋穿过阳膜进入阴极室，正确；D.阳极电极反应式为：2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋，阴极上发生还原反应，溶液中的水得到电子生成氢气，2H 2O ＋2e －===H 2↑＋ 2OH －，[B(OH)4]－穿过阴膜进入产品室，与氢离子反应生成H 3BO 3，[B(OH)4]－＋H ＋===H 3BO 3＋H 2O ，当电路中通过3 mol 电子时，生成3 mol 氢离子，可得到3 mol H 3BO 3，错误。
]11．四室式电渗析法制备盐酸和NaOH 的装置如图所示。
a 、b 、c 为阴、阳离子交换膜。
已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。
下列叙述正确的是( )A ．b 、c 分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜B ．通电后Ⅲ室中的Cl －透过c 迁移至阳极区C ．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH 均升高D ．电池总反应为4NaCl ＋6H 2O=====电解4NaOH ＋4HCl ＋2H 2↑＋O 2↑ D [由图中信息可知，Ⅰ中左侧电极与负极相连为阴极，Ⅳ中右侧电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上OH －放电生成O 2、阴极上H ＋放电生成H 2；氢离子透过c 进入Ⅲ，氯离子透过b 进入Ⅲ，盐酸浓度变大，所以b 、c 分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；钠离子透过a, NaOH 的浓度变大，所以a 也是阳离子交换膜。