1、电化学基础一、选择题（共11题）1下列是教材中常规电化学示意图，其标注完全正确的是（ ）ABCD2下列关于原电池和电解池的叙述正确的是A原电池中失去电子的电极称为阴极B电解池的阳极、原电池的负极都发生氧化反应C原电池的两极一定要由活动性不同的两种金属组成D电解时，电解池的阳极一定是阴离子放电3.工信部正式向四大运营商颁发了5G商用牌照，揭示了我国5G元年的起点。通信用磷酸铁锂电池其有体积小、重量轻、高温性能突出、可高倍率充放电、绿色环保等众多优点。磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，放电时，正极反应式为M1xFexPO4+e-+Li=LiM1x FexPO4，其原理如图所示
2、，下列说法正确的是（ ）A放电时，电流由石墨电极流向磷酸铁锂电极B电池总反应为M1xFexPO4+LiC6Li M1xFexPO4+6CC放电时，负极反应式为LiC6-e-=Li+6CD充电时，Li移向磷酸铁锂电极4.高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜, 主要作用是在反应过程中只让Li+通过。结构如图所示。原理如下：(1-x)LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC。下列说法不正确的是A放电时，正极电极反应式：xFePO4+xLi+xe-=xLiFePO4B放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极C充电时，阴极电极反应式：xLi+xe-+n
3、C=LixCnD充电时，Li+向左移动5.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（ ）AZn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加B正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OHC锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D磷酸铁锂电池具有比普通电池(铅酸等)更大的容量6.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO4LiLiFePO4。下列有关LiFePO4电池的说法不正确的是A该电池充电时，阳极的电极反应式为：LiFePO4eFePO4LiB该电池放电时，电池内部的Li向正极移动C该电池可用H2S
4、O4溶液作电解质溶液D在该电池的放电过程中，电池正极的质量逐渐增加7.ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是()A该装置可以在高温下工作BX、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜C负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7HD该装置工作时，电能转化为化学能8.某华人科学家和他的团队研发出“纸电池” (如图)。这种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄电池在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，厚度仅为0.5毫米，可以任意弯曲和裁剪。纸内的离子“流过”水和氧化锌组成电解液，电池总反应式为： Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO
5、(OH)。下列说法正确的是A该电池的正极材料为锌B该电池反应中二氧化锰发生了氧化反应C电池的正极反应式为2MnO2 +2H2O+2e-= 2MnO(OH)+2OH-D当有0.1mol锌溶解时，流经电解液的电子数为1.20410239.2019年诺贝尔化学奖颁布给了三位为锂电池发展作出重要贡献的科学家，磷酸铁锂离子电池充电时阳极反应式为LiFePO4-xLi-xe-xFePO4+（1-x）LiFePO4。放电工作原理示意图如图。下列说法不正确的是A放电时，Li通过隔膜移向正极B放电时，电子由铝箔沿导线流向铜箔C放电时正极反应为FePO4+xLi+xe-xLiFePO4+（1-x）FePO4D磷酸
6、铁锂离子电池充电过程通过Li迁移实现，C、Fe、P元素化合价均不发生变化10.2019年诺贝尔化学奖颁给了对锂离子电池研发作出卓越贡献的三位科学家。笔记本电脑的电池常用钴酸锂电池，其工作原理如下图所示，总反应为LixC6Li1-xCoO2 C6LiCoO2。下列说法不正确的是（ ）A放电时，LixC6做负极，发生氧化反应B放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极C充电时，阳极的电极反应式：LiCoO2xexLi+Li1-xCoO2D充电时，当导线中传递1mol电子，理论上将有1mol Li+向B极移动11.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
7、ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如下图所示。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放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区C充电时阴极反应为ZnO(s)+H2O(l) +2e= Zn(s)+2OH(aq)D放电时正极反应为NiOOH(s)+H2O(l) +e =Ni(OH)2(s)+OH(aq)二、非选择题（共4题）12.利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能实现有效除氮氧化物的排放，减轻环境污染，
8、又能充分利用化学能，装置如图所示，回答问题：(1)电流从_(选填“左”或“右”，下同)侧电极经过负载后流向_侧电极。(2)为使电池持续放电，离子交换膜需选用_离子交换膜(选填“阴”或“阳”)。(3)A电极上的电极反应式为_。(4)当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为_摩尔。(5)负载可以测定电流大小，从而确定气体含量，酒驾测定工作原理与其相似。仔细阅读图：写出酒驾测定中电池总反应方程式：_，负极反应方程式：_。13.根据要求填空（1）打火机、运动会中的火炬一般采用丙烷(C3H8)为燃料。丙烷热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。已知一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2
9、O(l)过程中的能量变化如图，请写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：_。（2）CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图：电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，则c电极是_(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为_。用该燃料电池电解1L饱和食盐水（足量），当燃料电池消耗0.56L（标准状况下）氧气时，溶液pH=_(不考虑溶液体积变化）。（3）有人设想以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，电池正极的电极反应式是_，该反应能设
10、计成原电池的原因是_。A是_（填物质名称）。14.新能源汽车所用蓄电池分为铅酸蓄电池、二次锂电池、空气电池等类型。请回答下列问题：(1)2019年诺贝尔化学奖授予了为锂离子电池发展做出贡献的约翰班宁斯特古迪纳夫等三位科学家。如图所示为水溶液锂离子电池体系。放电时，电池的负极是_（填a或b），溶液中Li+从_迁移（填“a向b”或“b向a”）。(2)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。电池总反应为Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l)放电时，正极的电极反应式是_，电解质溶液中硫酸的浓度_（填“增大”、“减小”或“不变”），当
11、外电路通过0.5 mol e时，理论上负极板的质量增加_g。用该蓄电池作电源，进行粗铜（含Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼。如下图所示，电解液c选用_溶液，A电极的材料是_，B电极反应式是_。用该蓄电池作电源，A、B为石墨电极，c为氯化钠溶液，进行电解。如上图所示，则A电极产生的气体是_，B电极附近溶液的pH_（填“增大”、“减小”或“不变”）。15.锌银电池能量大、电压平稳，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液，电池总反应为ZnAg2O=ZnO2Ag。请回答下列问题：（1）该电池的正极材料是_；电池工作时，阳离子向_（填“正极”或“负极”）移动；负极的
12、反应式为_。（2）电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌，然后用碳还原来制取，化学反应方程式为ZnOCZnCO，此法为_。A 电解法B 热还原法C 热分解法（3）可用石墨作电极电解提纯氢氧化钾电解液。电解池内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，其工作原理如图所示。该电解池的阳极，阴极反应式为阳极：_阴极：_除去杂质后的氢氧化钾溶液从出口_（填“A”或“B”）导出。在相同条件下，a处与b处产生的气体体积比为_。【参考答案及解析】一、选择题1【答案】D【解析】A. 该装置中发生的反应为Zn+2H+=Zn2+H2，Zn发生失电子的氧化反应，为负极，铜为正极，故A错误；B. 该原电池装置中，Zn电极所在
13、的电解质溶液应为ZnSO4溶液，Cu电极所在的电解质溶液应为CuSO4溶液，故B错误；C. 电解精练铜时，纯铜做阴极，与电源负极相连，粗铜做阳极，与电源正极相连，故C错误；D. 电解饱和NaCl溶液时，H2O电离产生的H+在阴极发生得电子的还原反应生成H2，Cl在阳极发生失电子的氧化反应，生成Cl2，故D正确。综上所述，答案为D。【点睛】电解精炼铜中粗铜作阳极、纯铜作阴极，电解液为含铜离子的盐溶液；电镀时镀层金属作阳极，被镀金属作阴极，电解液为含镀层金属的盐溶液。2【答案】B【解析】A项、原电池中失去电子的电极为负极不是阴极，故A错误；B项、原电池负极上失电子发生氧化反应，电解池阳极上失电子发
14、生氧化反应，故B正确；C项、原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成，可能是由金属和导电的非金属组成，故C错误；D项、电解时，电解池阴极上得电子发生还原反应，故D错误；故选B。【点睛】原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成，可能是由金属和导电的非金属组成是易错点。3.【答案】C【解析】A.放电时，电子由石墨电极流向磷酸铁锂电极，则电流由磷酸铁锂电极流向石墨电极，A错误；B.根据电池结构可知，该电池的总反应方程式为：M1xFexPO4+LiC6Li M1xFexPO4+6C，B错误；C.放电时，石墨电极为负极，负极反应式为LiC6-e-=Li+6C，C正确；D.放电时，Li+移向磷
15、酸铁锂电极，充电时Li+移向石墨电极，D错误；故合理选项是C。4.【答案】D【解析】【分析】由总反应：(1-x)LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC。放电时，作为原电池，LixCn为负极，化合价升高失去电子发生氧化反应，电子由负极到正极移动；FePO4为正极，化合价降低得到电子发生还原反应。充电时，作为电解池，LiFePO4参与阴极与阳极的反应，阳离子向阴极移动。【详解】A. 放电时，FePO4为正极，正极化合价降低得到电子发生还原反应，电极反应式为xFePO4+xLi+xe-=xLiFePO4，故A正确；B. 放电时，作为原电池，电子由负极经导线、用电器、导线到正极，
16、故B正确；C. 充电时，阴极化合价降低得到电子发生还原反应，电极反应式为xLi+xe-+nC=LixCn，故C正确；D. 充电时，作为电解池，阳离子向阴极移动，Li+向右移动，故D错误；答案选D。5.【答案】A【解析】AZn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度减小，A错误；B银锌电池中，Ag2O作正极，在碱性溶液中得电子，生成Ag和OH-，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH，B正确；C在锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，Zn转化为Zn2+进入溶液，所以锌筒会变薄，C正确；D磷酸铁锂电池的能量密度是铅酸电池的二倍还多，所以磷酸铁锂电池具有比普通电池(铅酸等)
17、更大的容量，D正确；故选A。6.【答案】C【解析】【分析】电池反应可知，放电时电池负极反应为：Li-e-=Li+，正极反应为：FePO4+Li+e-=LiFePO4；充电时的阳极反应和原电池中正极反应相反，阴极反应和原电池中负极反应相反，根据原电池和电解池的工作原理来回答。【详解】A充电时，阳极是LiFePO4发生氧化反应，电极反应式为：LiFePO4e-FePO4Li，故A不符合题意；B放电时，该装置是原电池，原电池中阳离子移向正极，Li+向正极移动，故B不符合题意；C金属锂可以和硫酸发生化学反应，所以不能加入硫酸以提高电解质的导电性，故C符合题意；D放电时，正极反应为：FePO4+Li+e
18、-=LiFePO4，电池正极的质量逐渐增加，故D不符合题意；故答案为：C。【点睛】锂电池（俗称）有一次电池、可充电电池之分，其中原电池型锂电池是锂单质发生氧化反应，而可充电型锂电池又称之为锂离子电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反，充放电过程中锂元素化合价均不发生变化。7.【答案】C【解析】A.高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，A错误；B.原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y
19、为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；C.由图片可知，负极为有机废水CH3COO-的电极，失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+，C正确；D.该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误；故合理选项是C。8.【答案】C【解析】【分析】由反应的总方程式可知，该原电池中，Zn元素化合价升高，被氧化，Mn元素化合价降低，被还原，则锌作负极、二氧化锰作正极，负极电极反应为Zn-2e-+2OH-ZnO+H2O，正极电极反应为2MnO2+2e-+2H2O2MnO（OH）+2OH-，电子从负极沿导线流向正极。【详解】A该原电池中，锌元素化合价由0价变
20、为+2价，锌失电子作负极，故A错误；B该原电池中，锰元素化合价由+4价变为+3价，所以二氧化锰作正极，发生还原反应，故B错误；C正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2OMnO（OH）+OH-，故C正确；D电子从负极沿导线流向之间，不经过电解质溶液，故D错误。故答案为C【点睛】根据元素化合价变化确定正负极，难点是电极反应式的书写，注意电子不进入电解质溶液，电解质溶液中阴阳离子定向移动形成电流。9.【答案】D【解析】A放电时，内电路阳离子向正极移动，则Li通过隔膜移向正极，A说法正确；B放电时，外电路电子由负极流向正极，即电子由铝箔沿导线流向铜箔，B说法正确；C放电时正
21、极磷酸铁得电子，与锂离子反应生成磷酸亚铁锂，反应为FePO4+xLi+xe-xLiFePO4+（1-x）FePO4，C说法正确；D磷酸铁锂离子电池充电过程通过Li迁移实现，反应中Fe、P元素化合价发生变化，D、说法错误；答案为D。【点睛】原电池内电路阳离子向正极移动；外电路电子由负极流向正极。10.【答案】D【解析】AA为负极，B为正极，放电时，LixC6做负极，发生氧化反应，A正确；B放电是原电池原理，电子由负极经导线到正极，B正确；C充电时，阳极发生氧化反应，失去电子，其电极反应式：LiCoO2xexLi+Li1-xCoO2，C正确；D充电是电解池原理，阳离子向阴极移动，Li+向A极移动，
22、D错误；故答案为：D。11.【答案】B【解析】A、三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO分散度高，选项A正确；B、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH通过隔膜从正极区移向负极区，选项B错误；C、充电时相当于是电解池，阴极发生得电子的还原反应，根据总反应式可知阴极是ZnO得电子转化为Zn，电极反应式为ZnO(s)+H2O(l) +2e= Zn(s)+2OH(aq)，选项C正确；D、放电时相当于原电池，正极发生得电子的还原反应，根据总反应式可知正极反应式为NiOOH(s)+H2O(l) +e =Ni(OH)2(s)+OH(aq)，选项D正确。答案选B
23、。二、非选择题12.【答案】（1）右 左 （2）阴 （3）2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O （4）0.8mol （5）C2H5OH+O2=CH3COOH+H2O C2H5OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+ 【解析】【分析】(1)由反应6NO2+8NH37N2+12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极，B为正极，放电时电流由正极经过导线流向负极；(2)根据离子交换膜的作用分析判断；(3)NH3在负极失电子的氧化反应，结合碱性条件、守恒思想写出电极反应式；(4)正极上NO2发生得电子的还原反应，电极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，据此
24、计算；(5)由图2可知，酒精发生氧化反应生成醋酸，氧气得电子生成水，即酒精和氧气反应生成醋酸和水，所以左侧Pt电极为负极、右侧Pt电极为正极，据此写出总化学方程式和电极反应式。【详解】由反应6NO2+8NH37N2+12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极，B为正极；(1)原电池放电时，电流由正极经过导线流向负极，即电流由右侧电极经过负载后流向左侧电极；(2)原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作；(3)A电极为负极，发生失电子的氧化反应，反应式为电解质溶液呈碱性，则负
25、极电极方程式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；(4)正极上NO2发生的电极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，即有2molNO2被处理时，转移电子8mol，所以有4.48LNO2(标准状况)即0.2molNO2被处理时，转移电子0.8mol；(5)由图2可知，酒精和氧气反应生成醋酸和水，化学方程式为C2H5OH+O2=CH3COOH+H2O，酒精发生氧化反应生成醋酸，所以生成醋酸的Pt电极为负极，电极反应式为C2H5OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+。13.【答案】（1）C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) H=-2215.0kJ/
26、mol （2）负极 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 13 （3）N2+8H+6e-=2NH4+ 合成氨是放热的氧化还原反应 氯化铵 【解析】丙烷燃烧的化学方程式为C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l)，由图像可知，当反应生成1mol H2O(l)时放出的热量为553.75 kJmol1，因此反应生成4molH2O(l)时放出的热量为553.75kJmol14=2215.0 kJmol1，因此该反应的热化学方程式为：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g) +4H2O(l) H=2215.0 kJmol1；故答案为：C3H8(g)+5O2(g)=
27、3CO2(g)+4H2O(l) H=2215.0 kJmol1。由图可知，电子由电极c移动电极b，而在原电池中，电子由负极流向正极，因此c电极为负极；CH3OH在负极发生失电子的氧化反应，生成CO2，反应过程中，碳元素由2价变为+4价，失去6个电子，电解质溶液中使用质子交换膜，只允许H+通过，因此c电极的电极反应式为：CH3OH 6e + H2O = CO2 + 6H+；故答案为：负极；CH3OH 6e + H2O = CO2 + 6H+。0.56L氧气的物质的量，反应过程中转移电子数为0.025mol4=0.1mol；电解饱和NaCl溶液时，阴极的电极反应式为2H2O+2e = 2OH+H2
28、，因此反应生成n(OH)=0.1mol，则溶液中，因此溶液的pH=13；故答案为：13。利用N2和H2进行的固氮反应为N2+3H2=2NH3，正极发生的是得电子的还原反应，因此正极的电极反应式为N2 + 8H+ + 6e = 2NH4+，负极的电极反应式为3H26 e = 6H+；因此可得A为NH4Cl；该反应能设计成原电池是由于合成氨的过程为放热的氧化还原反应；故答案为：N2 + 8H+ + 6e = 2NH4+；合成氨是放热的氧化还原反应；氯化铵。14.【答案】（1）b b向a （2）PbO2+2e-+4H+2SO42-PbSO4+2H2O 减少 24 CuSO4（CuCl2等） 粗铜 C
29、u2+2e-=Cu 氯气 增大 【解析】（1）由题给装置图可知，b电极为原电池的负极，a电极为原电池的正极，放电时，溶液中Li由负极向正极迁移，即从b向a迁移，故答案为：b；b向a；（2）由电池总反应式可知，Pb电极是负极，Pb失电子发生氧化反应，电极反应式为Pb-2e-+SO42-PbSO4，PbO2是正极，PbO2得电子发生还原反应，电极反应式是PbO2+2e-+4H+2SO42-PbSO4+2H2O；放电时，消耗H2SO4，则电解液中H2SO4的浓度将减少；当外电路通过0.5mol电子时，依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加0.25mol303g/mol-0.25mol207g/mol
30、=24g，故答案为：PbO2+2e-+4H+2SO42-PbSO4+2H2O；减少；24；电解精炼铜时，粗铜应作阳极，精铜作阴极，由题给装置图可知，电流流入的A电极为粗铜精炼的阳极，B电极为阴极，则A电极为粗铜，B电极为精铜，电解液为可溶性铜盐，如硫酸铜或氯化铜等，阴极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2+2e-=Cu，故答案为：CuSO4（CuCl2等）；粗铜；Cu2+2e-=Cu；接通电路后，该装置为电解池，由题给装置图可知，电流流入的A电极为阳极，B电极为阴极，氯离子在阳极上失电子发生氧化反应生成氯气，水电离出的氢离子在阴极上得电子发生还原反应生成氢气，破坏水的电离平衡，使阴极
31、区云集大量氢氧根离子，使溶液呈碱性，故答案为：氯气；增大。【点睛】电解精炼铜时，粗铜应作阳极，精铜作阴极，阳极与电池的正极相连发生氧化反应，阴极与电池的负极相连发生还原反应是解答关键。15.【答案】（1）Ag2O 正极 Zn2e2OH=ZnOH2O （2）B （3）4OH-4e-= O2+2H2O 2H2e=H2 B 12 【解析】（1）正极发生还原反应，故Ag2O为正极，原电池工作时电解质溶液中阳离子向正极移动；负极发生氧化反应，Zn失电子碱性条件下生成ZnO与水，电极反应式：Zn-2e-+2OH-ZnO+H2O；（2）高温下发生置换反应，属于热还原法，故答案为B；（3）阳极发生氧化反应，溶液中氢氧根离子放电得到氧气，电极反应式为：4OH-4e-= O2+2H2O，阴极发生还原反应，溶液中氢离子放电得到氢气，电极反应式为：2H+2e-H2；在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K+和H+通过，这样就在阴极区聚集大量的K+和OH-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，除杂后的氢氧化钾溶液从出口B导出；电解时，a为阳极，电极反应式：4OH-4e-=2H2O+O2，b为阴极，电极反应式：4H+4e-=2H2，转移相同电子数时，a处与b处产生的气体体积比为1：2。
