专题11电化学及其应用原卷版

1专题11电化学及其应用考纲解读三年高考分析1、理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2、了解常见化学电源的种类及其工作原理。3、了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。电化学是高考必考内容，主要以选题的形式出现，还会在化学反应原理或化工流程题中考查电极名称和电极反应式的书写。1．[2019新课标Ⅰ]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H2+2MV2+2H++2MV+C．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2．[2019新课标Ⅲ]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(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)放电充电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2B．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3．[2019天津]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I2Br−+2e−=2I−+Br−B．放电时，溶液中离子的数目增大C．充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.02molI被氧化D．充电时，a电极接外电源负极4．[2019江苏]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Fe−3e−Fe3+B．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5．[2019浙江4月选考]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3A．Zn2+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−＋H2O2Ag＋2OH−C．锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降6．[2018海南]一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是A．电池总反应式为：2Mg＋O2＋2H2O＝2Mg(OH)2B．正极反应式为：Mg－2e－＝Mg2＋C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率D．电子的移动方向由a经外电路到b7．[2018新课标Ⅲ]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Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是4A．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．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－2x）O28．[2018新课标Ⅱ]我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。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：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是A．放电时，ClO4－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：3CO2+4e−＝2CO32－+CD．充电时，正极反应为：Na++e−＝Na9．[2018新课标Ⅰ]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：5①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是A．阴极的电极反应：CO2+2H++2e-＝CO+H2OB．协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性10．[2018年11月浙江选考]最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确．．．的是A．右边吸附层中发生了还原反应B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－====2H2OC．电池的总反应是2H2＋O2====2H2OD．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO向左移动11．[2017年11月浙江选考]金属(M)－空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确．．．的是6A．金属M作电池负极B．电解质是熔融的MOC．正极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－D．电池反应：2M＋O2＋2H2O＝2M(OH)212．[2017新课标Ⅱ]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24224HSOHCO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：3Al3e===AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动13．[2017海南]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A．Pd电极b为阴极B．阴极的反应式为：N2+6H++6e−2NH3C．H+由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H214．[2017新课标Ⅰ]支撑海港码头基础的钢管桩，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7A．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15．[2017新课标Ⅲ]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：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．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16．[2019新课标Ⅱ节选]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：（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)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）。8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_________________________。17．[2019新课标Ⅲ节选]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：（4）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1mol电子，需消耗氧气__________L（标准状况）。18．[2019北京节选]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，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。9①制H2时，连接_______________。产生H2的电极反应式是_______________。②改变开关连接方式，可得O2。③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。19．[2019江苏节选]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是。20．[2019浙江选考节选]水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。（4）以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。①阳极的电极反应式是________。②制备H2O2的总反应方程式是________。1．（山西省太原市2019届高三5月模拟考试二模）化学与生活密切相关。下列说法正确的是（）A．聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酯纤维都是由加聚反应制得的B．因为钠的化学性质非常活泼，故不能做电池的负极材料C．钢化玻璃和有机玻璃都属于硅酸盐材料，均可由石英制得D．利用外接直流电源保护铁质建筑物，属于外加电流的阴极保护法2．（2019年塘沽一中、育华中学高三毕业班第三次模拟考试）图甲是利用一种微生物将废水中尿素22CONH的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置在图乙中的铁上镀铜。下列说法中不正确．．．的是()10A．铜电极应与Y电极相连接B．H通过质子交换膜由左向右移动C．当N电极消耗0.25mol气体时，则铁电极增重16gD．M电极的电极反应式为22222CONHHO6eCON6H3．（广东省中山一中、仲元中学等七校联合体2020届高三第一次联考8月）科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如图所示，用Cu-Si合金作硅源，在950℃利用三层液熔盐进行电解精炼，有关说法正确的是A．电子由液态Cu-Si合金流出，流入液态铝电极B．液态铝电极与正极相连，作为电解池的阳极C．在该液相熔体中Cu优先于Si被氧化，Si4+优先于Cu2+被还原D．三层液熔盐的作用是使电子能够在三层间自由流动4．（天津市耀华中学2019届高三第二次校模拟）锌电池是一种极具前景的电化学储能装置。2VS/Zn扣式可充电电池组成示意图如下。2Zn可以在2VS晶体中可逆地嵌入和脱除，总反应为。下列说法错误．．的是（）11A．放电时不锈钢箔为正极，发生还原反应B．放电时负极的反应为2Zn2eZnC．充电时电池正极上的反应为：-2+x22ZnVS+2xe+xZn=VS+2xZnD．充电时锌片与电源的负极相连5．（天津市新华中学2019届高三下学期第10次统练）某小组设计如图装置，利用氢镍电池为钠硫电池(总反应为：)充电。已知氢镍电池放电时的总反应式为，其中M为储氢合金，下列说法正确的是A.a极为氢镍电池的正极B.充电时，通过固体陶瓷向M极移动C.氢镍电池的负极反应式为D.充电时，外电路中每通过2mol电子，N极上生成1molS单质6．（天津市耀华中学2019届高三下学期第一次模拟）利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，可设计浓差电池。下图为一套浓差电池和电解质溶液再生的配套装置示意图，闭合开关K之前，两个Cu电极的质量相等。下列有关这套装置的说法中错．误．的是12A.甲池中的电极反应式为B.电解质溶液再生池内发生的只是物理变化，循环物质E为水C.乙池中Cu电极电势比甲池中Cu电极电势低D.若阴离子交换膜处迁移的的物质的量为1mol，