1、高考资源网（） 您身边的高考专家题型7电化学原理应用化学电源与电解技术真题考情全国卷12020全国卷科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。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。下列说法错误的是()A放电时，负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)B放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC充电时，电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2OD充电时，正极溶液中OH浓度升高22020全国卷电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意
2、图。当通电时，Ag注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是()AAg为阳极BAg由银电极向变色层迁移CW元素的化合价升高D总反应为：WO3xAg=AgxWO332020全国卷一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB216OH11e=VO2B(OH)4H2O该电池工作时，下列说法错误的是()A负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应B正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C电池总反应为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VOD电流由复合碳电极经负载、VB2电极、
3、KOH溶液回到复合碳电极42019全国卷利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。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H22MV2=2H2MVC正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动52019全国卷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(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l)
4、ZnO(s)2Ni(OH)2(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(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)C放电时负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)D放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区62018全国卷最近我国科学家设计了一种CO2H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示，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：EDTAFe2e=EDTAFe32EDTAFe3H2S=2HS2EDTAFe2该装
5、置工作时，下列叙述错误的是()A阴极的电极反应：CO22H2e=COH2OB协同转化总反应：CO2H2S=COH2OSC石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D若采用Fe3/Fe2取代EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需为酸性72018全国卷我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4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：3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是()A放电时，ClO向负极移动B充电时释放CO2，放电时吸收CO2C放电时，正极反应为：3CO24e=2COCD充电时，正极反应为：Nae=Na省市卷12020
6、山东卷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，用下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CH3COO2H2O8e=2CO27HB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1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 gD电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:122020天津卷熔融钠硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2NaxSNa2Sx(x53，难溶于熔融硫)。下列说法错误的是()ANa2S4的电子式为
7、Na:2NaB放电时正极反应为xS2Na2e=Na2SxCNa和Na2Sx分别为电池的负极和正极D该电池是以NaAl2O3为隔膜的二次电池32020江苏卷将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是()A阴极的电极反应式为Fe2e=Fe2B金属M的活动性比Fe的活动性弱C钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快42019天津卷我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A放电时，a电极反应为I2Br2e=2IBrB
8、放电时，溶液中离子的数目增大C充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I被氧化D充电时，a电极接外电源负极52019江苏卷将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A铁被氧化的电极反应式为Fe3e=Fe3B铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C活性炭的存在会加速铁的腐蚀D以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀62019浙江卷化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是()A甲：Zn2向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H浓度增加B乙：正极的电极反应式为：Ag2O2eH2O=2A
9、g2OHC丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降72018北京卷验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是()A对比，可以判定Zn保护了FeB对比，K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C验证Zn保护Fe时不能用的方法D将Zn换成Cu，用的方法可判断Fe比Cu活泼考情分析考向考点考情1新型化学电源正、负极判断离子移动方向电极反应式、总原电池方程式的正误判断电极及电解液转移电子计算考情2电解原理与技术阴、阳极的判断离子交换膜的作用溶液酸碱
10、性的改变及副反应分析电极方程式的正误判断考情3金属的腐蚀与防护电化学腐蚀的原因分析金属的防护技术题型详解题型角度1新型化学电源分析1.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S8材料，电池反应为16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC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Li2S2的量越多2锂铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象
11、”产生电能，其中放电过程为2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH，下列说法错误的是()A放电时，Li透过固体电解质向Cu极移动B放电时，正极的电极反应式为O22H2O4e=4OHC通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD整个反应过程中，氧化剂为O23为了强化安全管理，某油库引进一台空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是()A石墨电极作正极，发生还原反应B铂电极的电极反应式：C8H1816H2O50e=8CO250HCH由质子交换膜左侧向右侧迁移D每消耗5.6 L O2，电路中通过1 mol电子题型角度2电解原理与工业技术1重铬酸钾是化学实验室
12、中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)(黄色)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)(橙色)。制备装置如图所示。下列说法错误的是()A阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色B电解过程中阳极附近溶液的pH变小CK2CrO4在阳极区被氧化成K2Cr2O7D阴极每生成1 mol气体，有2 mol带正电荷的阳离子从阳极室移向阴极室2用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，CN与阳极产生的ClO反应生成无污染的气体，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Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH
13、D除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O3碳酸二甲酯(DMC)结构简式为(CH3O)2CO，化学性质非常活泼，极易水解。用电解法制备碳酸二甲酯的模拟装置如图所示。下列说法正确的是()A图中左侧电极为阴极，右侧电极为阳极B阳极反应：CO2e2CH3OH=(CH3O)2CO2HC质子通过交换膜从阴极区移向阳极区D离子液体必须是水溶液，目的是传递电荷题型角度3金属腐蚀与防护技术1.深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如下图所示，下列与此原理有关的说法错误的是()A正极反应：SO5H2O8e=HS9OHB输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C
14、这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3xH2OD管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀2支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整一、电化学“两池”原理1构建原电池模型，分析原电池工作原理构建如图ZnCuH2SO4原电池模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断原电池的正、负极，弄清楚外
15、电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确书写电极反应式和电池总反应式，掌握原电池的工作原理。2构建电解池模型，分析电解基本原理构建如图电解CuCl2溶液模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断电解池的阴、阳极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确判断离子的放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式，掌握电解基本原理。3“两池”中“两极”的判断判断依据电极材料电极反应电子流向离子移向电极现象原电池负极活泼金属氧化反应流出阴离子移向电极质量减小正极不活泼金属或非金属还原反应流入阳离子移向电极增重或质量不变电解池阳极与电源正
16、极相连氧化反应流出阴离子移向电极溶解或pH减小阴极与电源负极相连还原反应流入阳离子移向电极增重或pH增大二、“交换膜”技术在两池中的应用种类允许通过的离子及移动方向说明阳离子交换膜阳离子移向电解池的阴极或原电池的正极阴离子和气体不能通过阴离子交换膜阴离子移向电解池的阳极或原电池的负极阳离子和气体不能通过质子交换膜质子移向电解池的阴极或原电池的正极只允许H通过如：三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示，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SO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。判断ab、cd是什么交换膜；判断离子的迁移方
17、向；书写电极反应式；判断电极产物。模型解题弄清是原电池还是电解池，判断电极有外接电源电解池；n阳极，m阴极根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类Na通过ab阴极ab是阳离子交换膜SO通过cd阳极cd是阴离子交换膜根据放电顺序写出电极反应式阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：HNa，阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH；阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OHSO，阳极的电极反应式为2H2O4e=O24H。根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物阴极H放电生成H2，剩余OH与迁移过来的Na生成NaOH；阳极OH放电生成O2，剩余H与迁移过来的SO生成H2SO4。三、新型化学电源电极反应式书写1
18、燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)(1)注意介质环境 (2)掌握书写程序 2其他新型一次电池钠硫电池总反应：2NaxS=Na2Sx正极：xS2e=S负极：2Na2e=2Na全钒液流电池总反应：VO2HV2V3VO2H2O正极：VO2He=VO2H2O负极：V2e=V3锂铜电池总反应：2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH正极：Cu2OH2O2e=2Cu2OH负极：2Li2e=2LiMgH2O2电池总反应：H2O22HMg=Mg22H2O正极：H2O22H2e=2H2O负极：Mg2e=Mg2MgAgCl电池总反应：Mg2AgCl=2AgMgCl2正极：2AgCl2e=2Cl2Ag负
19、极：Mg2e=Mg23.充电(可逆)电池锌银电池总反应：Ag2OZnH2O2AgZn(OH)2正极：Ag2OH2O2e=2Ag2OH负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2阳极：2Ag2OH2e=Ag2OH2O阴极：Zn(OH)22e=Zn2OH镍铁电池总反应：NiO2Fe2H2OFe(OH)2Ni(OH)2正极：NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH负极：Fe2e2OH=Fe(OH)2阳极：Ni(OH)22OH2e=NiO22H2O阴极：Fe(OH)22e=Fe2OH镍镉电池总反应：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2正极：2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH负
20、极：Cd2e2OH=Cd(OH)2阳极：2Ni(OH)22OH2e=2NiOOH2H2O阴极：Cd(OH)22e=Cd2OH锌铁电池总反应：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH正极：2FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH负极：3Zn2e6OH=3Zn(OH)2阳极：2Fe(OH)310OH6e=2FeO8H2O阴极：3Zn(OH)26e=3Zn6OH锂离子电池总反应：Li1xCoO2LixC6LiCoO2C6(x1)正极Li1xCoO2xexLi=LiCoO2负极：LixC6xe=xLiC6阳极：LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi阴极：xLixeC
21、6=LixC6四、金属腐蚀原理及防护方法总结(1)常见的电化学腐蚀有两类：形成原电池时，金属作负极，大多数是吸氧腐蚀；形成电解池时，金属作阳极。(2)金属防腐的电化学方法：原电池原理牺牲阳极的阴极保护法：与较活泼的金属相连，较活泼的金属作负极被腐蚀，被保护的金属作正极。注意：此处是原电池，牺牲了负极保护了正极，但习惯上叫做牺牲阳极的阴极保护法。电解池原理外加电流的阴极保护法：被保护的金属与电池负极相连，形成电解池，作阴极。模考精练1一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H。下列叙述错误的是()APd电极b为阴极B阴极的反应式为N26H6e=2NH3CH由阳极向阴极迁移D陶
22、瓷可以隔离N2和H22世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是()Aa极发生氧化反应B正极的电极反应式为FeOx2xe=FexO2C若有22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4 mol电子转移D铁表面发生的反应为xH2O(g)Fe=FeOxxH23科学家设想，N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示。下列说法不正确的是()A通入N2的电极发生的电极反应式为N26e8H=2NHB反应过程中溶液的pH会变大，故需要加入盐酸C该电池外电路电流从通入H2的电极流向通
23、入N2的电极D通入H2的电极为负极，A为NH4Cl4我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池，该电池的总反应式为xZnZn1xMn2O4ZnMn2O4(0x1)。下列说法正确的是()A充电时，Zn2向ZnMn2O4电极迁移B充电时，阳极反应：ZnMn2O42xe=Zn1xMn2O4xZn2C放电时，每转移1 mol e，ZnMn2O4电极质量增加65 gD充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化5锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列有关说法正确的是()A外电路的电流方向是由a极流向b极B电池正极反应式为MnO2eLi=LiMnO2C可用水代替电池中的混合有机溶剂D每转移0.1 mol电子，理论上消耗Li的质量为3.5 g6用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动- 26 - 版权所有高考资源网
