1、第9章 电化学基础1(2019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)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答案D解析三维多孔海绵状Zn为多孔结
2、构，具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高，A正确；二次电池充电时作为电解池使用，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)，B正确；二次电池放电时作为原电池使用，负极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，由电池总反应可知负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)，C正确；二次电池放电时作为原电池使用，阴离子从正极区向负极区移动，D错误。2(2018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
3、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，溶液需为酸性答案C解析CO2在ZnO石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为CO22H2e=COH2O，A正确；根据石墨烯电极上发生的电极反应可知2即得到H2S2e=2HS，然后与阴极电极反应式相加得总反应式为CO2H
4、2S=COH2OS，B正确；石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO石墨烯电极上的高，C错误；由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3/Fe2取代EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需为酸性，D正确。3(2018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答案D
5、解析放电时是原电池，ClO向负极移动，A正确；电池的总反应为3CO24Na2Na2CO3C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO24e=2COC，C正确；充电时是电解池，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2COC4e=3CO2，D错误。4(2018全国卷)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li在多孔碳材料电极处生成Li2O2x(x0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Li向多孔碳材料区迁移D
6、充电时，电池总反应为Li2O2x=2LiO2答案D解析放电时，O2与Li在多孔碳材料电极处反应，说明电池内，Li向多孔碳材料电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳材料电极为正极，A错误。因为多孔碳材料电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳材料电极(由负极流向正极)，B错误。充电和放电时电池中离子的移动方向相反，放电时，Li向多孔碳材料电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。根据图示和上述分析，可知放电时，电池的正极反应是O2与Li得电子转化为Li2O2x，电池的负极反应是单质Li失电子转化为Li，所以总反应为：2LiO2=Li2O2x，充电时的反应与放电时的反应相反，所以充电时，电池总反
7、应为Li2O2x=2LiO2，D正确。5(2018北京高考)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活泼答案D解析对比，Fe附近的溶液中加入K3Fe(CN)6无明显变化，说明Fe附近的溶液中不含Fe2，Fe附近的溶液中加入K3Fe(CN)6产生蓝色沉淀，说明Fe附近的溶液中含Fe2，中Fe被保护，A正确；加入K3Fe(CN)6在Fe表面产生
8、蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2，对比的异同，可能是K3Fe(CN)6将Fe氧化成Fe2，B正确；对比，加入K3Fe(CN)6在Fe表面产生蓝色沉淀，也能检验出Fe2，不能用的方法验证Zn保护Fe，C正确；由实验可知K3Fe(CN)6可能将Fe氧化成Fe2，将Zn换成Cu不能用的方法证明Fe比Cu活泼，D错误。6(2017全国卷)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答案C解析C错：阴极发生的电极反
9、应为2H2e=H2。7(2017全国卷)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的量越多答案D解析A对：原电池工作时，Li向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，a极发生的电极反应有S82Li2e=Li2S8、3Li2S82Li2e=4Li2S6、2Li2S62L
10、i2e=3Li2S4、Li2S42Li2e=2Li2S2等。B对：电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02 mol，质量为0.14 g。C对：石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性。D错：电池充电时电极a发生反应：2Li2S22e= Li2S42Li，充电时间越长，电池中Li2S2的量越少。8(2017海南高考)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陶瓷可以隔离N2和H2答案A解析此装置为电解池，总反应式是N23H2=2N
11、H3，Pd电极b上是氢气发生氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N26H6e=2NH3，故B说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即H由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。9(2019高考组合题)(1)(全国卷)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：负极区发生的反应有_(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气_L(标准状况)。(2)(北京高考)可利用太阳能光伏电池电
12、解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。制H2时，连接_。产生H2的电极反应式是_。改变开关连接方式，可得O2。结合和中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：_。答案(1)Fe3e=Fe2，4Fe2O24H=4Fe32H2O5.6(2)K12H2O2e=H22OH制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用解析(1)由题图中H的移动方向知，左端的电极反应为Fe3e=Fe2，应为阴极，接电源负极，右端的电极反应为2HCl2e=Cl22H，应为阳极，接电源正极，负极产生的Fe2进一步被
13、O2氧化生成Fe3，则4Fe2O24H=4Fe32H2O；由此可知，每消耗1 mol O2，需转移4 mol电子，则转移1 mol电子时，应消耗 mol O2，标准状况下， mol O2的体积为 mol22.4 L/mol5.6 L。(2)电解时，阴极产生H2，即电极1产生H2，此时开关连接K1，阴极H2O得电子生成H2，电极反应式为2H2O2e=H22OH。连接K1时，电极3反应为Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O；当连接K2制O2时，电极3反应为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH。由以上电极反应可看出，不同的连接方式，可使电极3循环使用。10(2018高考组合题)(1)(全国卷)制
14、备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。(2)(全国卷)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_。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)(天津高考)O2辅助的AlCO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：_。电池的正极反应式：6O26e=6O6CO26O=3C2O6O2反应过程中O
15、2的作用是_。该电池的总反应式：_。答案(1)2H2O4e=4HO2a(2)2H2O2e=2OHH2Ka到b(3)Al3e=Al3(或2Al6e=2Al3)催化剂2Al6CO2=Al2(C2O4)3解析(1)阳极发生失去电子的氧化反应，阳极区是稀硫酸，氢氧根离子放电，则电极反应式为2H2O4e=4HO2。阳极区氢离子浓度增大，通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸氢钠。阴极是氢离子放电，氢氧根离子浓度增大，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠，所以电解后a室的亚硫酸氢钠浓度增加。(2)由图可知，阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离出的氢离子得电子，反应为2H2O2e=2OHH2。电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向为由左向右，即由a到b。(3)明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3。根据电池的正极反应，氧气在第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将正、负极反应式加和得到总反应为：2Al6CO2=Al2(C2O4)3。