2024年新课标卷T12-电化学基础变式题

1．一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，下列叙述错误的是 A．电池总反应为 B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C．消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入 D．两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为b→a 2．下图是一种能将底物通过电化学转化为电能的微生物燃料电池，可以大大提高能量转化效率，以下说法不正确的是 A．理论上，每消耗1mol，就有4mol通过质子交换膜 B．两种微生物的存在保证了S元素循环的作用 C．负极电极反应式为： D．升高温度，可以有效提高该电池的放电效率通过交换膜 3．一种新的二甲醚()双极膜燃料电池，电解质分别为和KOH，结构示意图如图所示，双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，能将水分子解离成和。下列说法正确的是 A．放电时，双极膜中的通过b膜转移至d极 B．c极反应式为 C．每消耗11.2L，双极膜处有2mol的解离 D．反应一段时间后，双极膜右侧电解质溶液的浓度不变 4．科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，双极隔膜中H2O解离成H+和OH-，Zn转化为。电池工作示意图如下，下列说法错误的是 A．正极反应为CO2+2e﹣+2H⁺═HCOOH B．电解质溶液1可以选用NaOH溶液 C．放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径 D．1molCO2转化为HCOOH，双极隔膜中消耗1molH2O 5．可充电Na-CO2电池具有CO2固定/利用和能量存储的双重功能而被认为是解决能源危机和温室效应的有效途径。Na-CO2电池工作原理如下图所示，中间为Na+交换膜。 下列说法正确的是 A．为了提高NaFSI基电解液流动性，可选用水溶液 B．电流从Na电极经电解液流向CO2电极 C．当处理8.8 CO2时，理论上有0.4mol NaY经交换膜移向Na电极 D．放电时总反应方程式为 6．2024年，吉林大学科学团队采用等离子体Au纳米粒子(可吸收可见光，产生电子)修饰的缺陷氮化碳(Au-Nv-C3N4)光电正极，建立了一种新型双功能辅助Li-N2电池系统，总反应为6Li+N2=2Li3N，结构示意图和光电正极的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．Nv可以捕获光生电子用于氧化N2 B．放电时，电流由a电极沿导线流向b电极 C．产生1A•h电荷量时，生成Li3N的质量与消耗N2的质量比为5：2 D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗0.7gLi时，铅酸蓄电池消耗0.9g水 7．一种可用于吸收CO2的电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a上发生的反应为H2-2e⁻=2H+ B．I室出口处溶液的pH大于入口处 C．该装置可以制取CaCl2和NaHCO3 D．如果将阴离子交换膜改为阳离子交换膜，则电池工作时I室可能有CaCO3沉淀生成 8．某沉积物-微生物燃料电池可以把含硫废渣(硫元素的主要存在形式为)回收处理并利用，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电子的移动方向：碳棒用电器碳棒 B．碳棒上生成的电极反应式： C．每生成，理论上消耗(标准状况下) D．工作一段时间后溶液酸性增强，氧硫化菌失去活性，电池效率降低 9．双阴极微生物燃料电池处理含NH4废水的工作原理如图2所示，双阴极通过的电流相等，废水在电池中的运行模式如图1所示，下列说法错误的是 A．I、Ⅲ为阴极室，Ⅱ为阳极室 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．Ⅲ室会发生反应 D．生成3.5gN2，理论上需要消耗10gO2 10．清华大学段吴泓副教授课题组首次利用糠醛创制了一种如图a所示的新型可充放电的“生物质电池”，该电池在充放电过程中可生产高附加值化学品糠醇和糠酸盐，其原理可用图b表示。下列说法正确的是    A．该装置在生成糠酸盐时将电能转化为化学能 B．膜a为阴离子交换膜 C．充电时电极B附近碱性增强 D．若使用铅蓄电池为其充电，当1mol糠醛转化时，Pb电极增重96g 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．C 【分析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应，然后再发生；a电极为正极，发生反应，在这个过程中发生的总反应为。 【详解】A．由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的在a电极上得电子生成，电极反应式为；b电极为电池负极， 在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为，则电池总反应为，A正确； B．b电极上CuO将葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸后被还原为，在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确； C．根据反应可知，参加反应时转移2 mol电子，的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误； D．原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故迁移方向为b→a，D正确。 综上所述，本题选C。 2．D 【分析】硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成、和，由的移动方向可知，a是负极，在硫氧化菌作用下转化为，失电子发生氧化反应，反应式为：；b是正极，氧气得电子发生还原反应，反应式为：，两种细菌存在，循环作用把有机物氧化成，放出电子。 【详解】A．正极的电极反应式为，1mol氧气参加时，有4mol电子转移，故有4mol通过质子交换膜，故A正确； B．硫氧化菌将氧化为，硫酸盐还原菌将还原为，恰好完成了S元素的循环，故B正确； C．由分析可知，a电极为负极，负极反应为：，故C正确； D．升高温度会把微生物杀死，导致该电池失活，故D不正确； 故选D。 3．B 【分析】电极c为负极，发生氧化反应，其电极方程式为；电极d为正极，发生还原反应，其电极方程式为O2＋4H＋＋4e－＝2H2O。 【详解】A．放电时，阴离子向负极移动，即双极膜中的通过a膜转移至c极，故A错误； B．由分析知，c极反应式为，故B正确； C．由于不知气体所处的状况，无法确定11.2 L O2的物质的量，故C错误； D．双极膜右侧生成了水，溶液体积增大，电解质溶液的浓度减小，故D错误； 故选B。 4．D 【分析】由图可知，锌极锌失去电子发生氧化反应，锌为负极，则选择性催化材料极为正极； 【详解】 A．放电时，选择性催化材料极为正极，二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲酸：CO2+2e﹣+2H⁺ =HCOOH，故A正确； B．放电时，金属锌做负极生成，负极反应为Zn﹣2e﹣+4OH﹣═Zn(OH)42﹣，可用强碱NaOH做电解质，故B正确； C．放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决CO2排放带来的环境问题，又能提供电能，故C正确； D．结合A分析可知，1mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol，根据电荷守恒可知，双极隔膜将提供2molH+进入正极区，需要2molH2O解离才能提供2molH+，故D错误； 故选D。 5．B 【分析】根据示意图可知，Na为负极，电极反应式为，正极上CO2得电子变为HCOOH，电极反应式为：，经交换膜移向正极； 【详解】A．Na-电池中，以Na作为负极，钠能与水发生剧烈反应，故A错误； B．二氧化碳参与电极为正极，电流从正极经外电路流向负极，再从负极经电解液流回正极，故B正确； C．参与电极反应式，当消耗0.2mol二氧化碳时，转移的电子为0.4mol，理论上有0.4mol 经交换膜移向正极，故C错误； D．甲酸属于弱酸，不能拆，因此放电时总反应方程式为，故D错误。 答案选B。 6．C 【分析】由电子移动方向可知，a电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li—e—=Li+，b电极为正极，锂离子作用下氮气在催化剂表面得到电子发生还原反应生成氮化锂，电极反应式为N2+6e—+6Li+=2Li3N。 【详解】A．由分析可知，b电极为正极，锂离子作用下氮气在催化剂表面得到电子发生还原反应生成氮化锂，故A错误； B．由分析可知，a电极为原电池的负极，b电极为正极，则放电时，电流由b电极沿导线流向a电极，故B错误； C．由分析可知，b电极为正极，锂离子作用下氮气在催化剂表面得到电子发生还原反应生成氮化锂，电极反应式为N2+6e—+6Li+=2Li3N，由电极反应式可知，生成氮化锂和消耗氮气的质量比为70：28=5：2，故C正确； D．铅蓄电池充电时的总反应为2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4，反应消耗2mol水时，转移2mol电子，则由得失电子数目守恒可知，充电消耗0.7g锂时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×1×18g/mol=1.8g，故D错误； 故选C。 7．C 【分析】在电极a上H2放电，为负极，由于电极a附近为碱性条件，所以电极a上发生的反应为H2－2e－+2OH－=2H2O；电极b为正极，H+放电生成H2，电极b上发生的反应为2H++2e－=H2，以此作答。 【详解】A．由分析可知，电极a上发生的反应为H2－2e－+2OH－=2H2O，故A错误； B．I室中的OH－在电极a上被消耗，导致氢氧根离子减小，出口处溶液的pH小于入口处，故B错误； C．II室的Cl－通过阴离子交换膜进入I室，可在I室获得CaCl2，II室中水电离产生的氢离子放电，使溶液呈碱性，过量的CO2与OH－反应生成碳酸氢根，则可在II室获得碳酸氢钠，故C正确； D．II室中有碳酸根离子生成，若将阴离子交换膜改为阳离子交换膜，则I室中的钙离子通过交换膜进入II室，从而在II室中生成碳酸钙沉淀，故D错误； 故选C。 8．C 【分析】燃料电极为原电池，根据图中反应可知二硫化亚铁在碳棒b的表面反应生成硫单质，而后生成硫酸根，因此碳棒b为负极，生成水的碳棒a是正极，据此作答。 【详解】A．碳棒上发生氧化反应，碳棒为原电池的负极，碳棒为原电池的正极，在外电路，电子从负极移动到正极，A项正确； B．碳棒上(负极)生成的电极反应式：，B项正确； C．负极上每生成，电路中转移电子，理论上消耗(标准状况下)，C项错误； D．根据负极的电极反应可以判断，工作一段时间后，生成了，酸性增强，氧硫化菌失去活性，电池效率降低，D项正确； 故答案选C。 9．D 【详解】A．I室和Ⅲ室发生反应，反应类型为还原反应，I室和Ⅲ室为阴极室，Ⅱ室发生反应为氧化反应，为阳极室，故A正确； B．Ⅱ室为阳极室、Ⅲ室为阴极室，Ⅱ室消耗阴离子，所以离子交换膜为阳离子交换膜，故B正确； C．根据图1所示，Ⅲ室中液体运动到I室，I室硝酸根离子发生还原反应，可知Ⅲ室中生成硝酸根离子，所以除了O2→H2O，还会发生的反应为，故C正确； D．I室发生反应，生成3.5gN2，即0.125mol，左侧阴极转移1.25mol电子，消耗0.25mol硝酸根离子；双阴极通过的电流相等，所以右侧阴极同样转移1.25mol电子，右侧阴极反应消耗氧气的物质的量为0.3125mol，Ⅲ室发生反应生成0.25mol硝酸根离子消耗0.5mol氧气，理论上需要消耗0.8125molO2，即26g，故D错误； 答案选D。 10．D 【分析】由用电器可知，放电时：电极A为负极，失去电子，B为正极，此时糠醛转化为糠酸盐；充电时：A电极糠醛转化为糠醇，发生还原反应，A为阴极，B为阳极。 【详解】A．根据分析，放电时：A电极糠醛转化为糠酸盐，将化学能转化为电能，故A错误； B．根据图a正极进入的是浓KOH，而出去的是稀KOH，参与正极反应，所以通过离子交换膜交换，可得膜a为阳离子交换膜，故B错误； C．充电时B为阳极，电极反应为：，电极B附近碱性减弱，故C错误； D．当1mol糠醛转化时，转移2mol，铅蓄电池中Pb电极上1molPb转化为1mol，增重96g，故D正确； 故选D。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$