高中化学电极反应和电池反应方程式试题

硫酸亚铁锂（ $LiFeP{O}_4$ ）电池是新能源汽车的动力电池之一，采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

下列叙述错误的是（ ）

A．	合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用	B．	从"正极片"中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C．	"沉淀"反应的金属离子为 $F{e}^{3+}$	D．	上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠

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）

一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时， $O_2$ 与 $L{i}^{+}$ 在多孔碳材料电极处生成 $L{i}_2{O}_2-x（x=0或1）$ 。下列说法正确的是（  ）

A．	放电时，多孔碳材料电极为负极	B．	放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．	充电时，电解质溶液中 $L{i}^{+}$ 向多孔碳材料区迁移	D．	充电时，电池总反应为 $L{i}_2{O}_2-x=2Li+（1-\frac{x}{2} ）O_2$

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

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

$KI{O}_3$ 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）。

$\mathit{Mg}﹣\mathit{AgCl}$ 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↑

为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn-NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为  $Zn\left(s\right)+2NiOOH\left(s\right)+H_{2}O\left(l\right)\stackrel{\mathit{放电}}{\underset{\mathit{充电}}{\rightleftharpoons }}ZnO\left(s\right)+2Ni\left(OH{)}_2\right(s)$ 。下列说法错误的是（ ）

A．	三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．	充电时阳极反应为 $Ni\left(OH{)}_2\right(s)+OH{ }^{-}(aq)-e{ }^{-}=NiOOH(s)+H_{2}O(l)$
C．	放电时负极反应为 $Zn\left(s\right)+2OH{ }^{-}\left(aq\right)-2e{ }^{-}=ZnO\left(s\right)+H_{2}O\left(l\right)$
D．	放电过程中 $O{H}^{-}$ 通过隔膜从负极区移向正极区

利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时 ${\mathrm{MV}}^{2+}/{\mathrm{MV}}^{+}$ 在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是（  ）

A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应 $H_2+{2\mathit{MV}}^{2+}{2H}^{+}+{2\mathit{MV}}^{+}$

C．正极区，固氮酶为催化剂， $N_2$ 发生还原反应生成 ${\mathit{NH}}_3$

D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿（ZnS,含有 和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子 形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

回答下列问题：    

（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为________。    

（2）滤渣1的主要成分出 $\mathit{Si}{O}_2$ 外还有________;氧化除杂工序中ZnO的作用是________.若不通入氧气，其后果是________。    

（3）溶液中的 $C{d}^{2+}$ 可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________。    

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为________;沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。    

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

乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的 $H_{2}O$ 解离为 $H^{+}$ 和 $O{H}^{-}$ ，并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的是（    ）

A．	$\mathit{KBr}$ 在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．	阳极上的反应式为： $\text{HO}-\stackrel{\underset{\left|\right|}{O}}{C}-\stackrel{\underset{\left|\right|}{O}}{C}-\text{OH}+2H^{+}+2e^{-}\stackrel{\mathit{\hspace{1em}\hspace{1em}}}{\to }\text{HO}-\stackrel{\underset{\left|\right|}{O}}{C}-\stackrel{\underset{\left|\right|}{O}}{C}-H+H_{2}O$
C．	制得 $2\mathit{mol}$ 乙醛酸，理论上外电路中迁移了 $1\mathit{mol}$ 电子
D．	双极膜中间层中的 $H^{+}$ 在外电场作用下向铅电极方向迁移

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________。

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 $：N{a}^{+}+e^{-}=Na$

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