专题08电化学及其应用2018年高考题和高考模拟题化学分项版汇编解析

1．【2018新课标1卷】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：①EDTA-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【答案】CB、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S－2e－＝2H＋+S，因此总反应式为CO2+H2S＝CO+H2O+S，B正确；2018年高考试题，C、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；D、由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需要酸性，D正确。答案选C。点睛：准确判断出阴阳极是解答的关键，注意从元素化合价变化的角度去分析氧化反应和还原反应，进而得出阴阳极。电势高低的判断是解答的难点，注意从物理学的角度借助于阳极与电源的正极相连去分析。2．【2018新课标2卷】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−＝Na【答案】D【解析】分析：原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。点睛：本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载体考查了原电池和电解池的工作原理，掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键，注意充电与发电关系的理解。本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。3．【2018新课标3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Li2O2-x（x=0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．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－）O2【答案】D【解析】分析：本题考查的是电池的基本构造和原理，应该先根据题目叙述和对应的示意图，判断出电池的正负极，再根据正负极的反应要求进行电极反应方程式的书写。D．根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li+(1－)O2＝Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-X＝2Li+(1－)O2，选项D正确。点睛：本题是比较典型的可充电电池问题。对于此类问题，还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂，进而判断出电池的正负极。本题明显是空气中的氧气得电子，所以通氧气的为正极，单质锂就一定为负极。放电时的电池反应，逆向反应就是充电的电池反应，注意：放电的负极，充电时应该为阴极；放电的正极充电时应该为阳极。4．【2018届淄博市二模】某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，充电时Na2S4还原为Na2S。下列说法错误的是A．充电时，太阳能转化为电能，又转化为化学能B．放电时，a极的电极反应式为：4S2--6e-=S42-C．充电时，阳极的电极反应式为：3I--2e-=I3-D．M是阴离子交换膜【答案】D点睛：本题考查了原电池的原理，明确正负极上得失电子及反应类型是解题的关键，难点是电极反应式的书写，明确哪种离子能够自由通过交换膜，可以确定交换膜的类型。题目难度中等。5．【2018届厦门外国语学校三模】全钒液流电池装置如图，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列2018届高考模拟试题，说法错误的是A．充电时，氢离子通过交换膜移向右侧B．充电时，电源负极连接a电极C．放电时装置发生的总反应为：VO2+＋V2+＋2H+＝VO2+＋V3+＋H2OD．质子交换膜可阻止VO2+与V2+直接发生反应【答案】B【解析】分析：本题是一道比较常规的考查电化学知识的试题。解题时应该从图示入手，按照放电的箭头，判断原电池正负极，再按照四个选项的叙述，进行分析。点睛：解决可充电电池的问题时，一般由放电的原电池入手。根据原电池的总反应得到：氧化剂一定在正极得电子，还原剂一定在负极失电子，进而得到各个电极的反应。将原电池的正极反应倒过来就是电解的阳极反应，将原电池的负极反应倒过来就是电解的阴极反应。6．【2018届吉大附中第四次模拟】如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700-900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是A．电池内的O2-由电极乙移向电极甲B．电池总反应为N2H4+2O2=2NO+2H2OC．当甲电极上有lmolN2H4消耗时，乙电极上有22.4LO2参与反应D．电池外电路的电子由电极乙移向电极甲【答案】A7．【2018届莆田市二模】硼化钒（VB2）-空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如下。该电池工作时的反应为4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5。下列说法正确的是A．电极a为电池负极B．反应过程中溶液的pH升高C．电池连续反应过程中，选择性透过膜采用阳离子选择性膜D．VB2极的电极反应式为：2VB2+22OH−-22e−=V2O5+2B2O3+11H2O【答案】D【解析】分析：硼化钒-空气燃料电池中，VB2在负极失电子，电极反应为：2VB2+22OH--22e-=V2O5+2B2O3+11H2O，氧气在正极上得电子，生成OH-，OH-通过选择性透过膜向负极移动，电池总反应为：4VB2+11O2＝4B2O3+2V2O5，由此分析解答。8．【2018届福州市三模】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是A．电池工作时OH-向负极迁移B．正极反应式为2Fe+=Fe2O3+5H2OC．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D．电子由Zn电极流出，经KOH溶液流向正极【答案】A【解析】分析：某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液，原电池工作时，Zn被氧化，为原电池的负极，K2FeO4具有氧化性，为正极，碱性条件下被还原生成Fe(OH)3，总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4KOH；结合电极方程式以及离子的定向移动解答该题。详解：A．电池工作时阴离子OH-向负极迁移,A正确；B．KOH溶液为电解质溶液,则正极电极方程式为2FeO42-+6e-++8H2O=Fe(OH)3↓+10OH-,B错误；根据总反应3Zn+2K2FeO4+8H2O2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4KOH可以知道该电池放电过程中电解质溶液浓度增大,C错误；D．根据化合价升降判断,Zn化合价只能上升,故为负极材料,电子从负极流出经导线流向正极,电子不能流入电解质溶液,D错误；正确选项A。9．【2018届黄冈中学三模】某化学兴趣小组学生对塑料饭盒废弃物的水解液进行电渗析处理，同时得到对苯二甲酸。原理如图所示（H2A表示对苯二甲酸，A2-表示对苯二甲酸根离子），下列说法正确的是（）A．电极a为阴极，电极b产生氧气B．通电一段时间后，硫酸溶液pH升高C．A2-通过阴离子交换膜进入浓缩室D．对200ml的8.3g/L对苯二甲酸溶液，通电一段时间后，浓度上升到0.1mol/L，阴极产生气体体积4.48L【答案】C10．【2018届保山市一模】臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多，其中高压放电法和电解纯水法原理如图所示，下列有关说法不正确的是()A．高压放电法,反应的原理为3O22O3B．高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物C．电解纯水时，电极b周围发生的电极反应有6OH--6e-=O3↑+3H2O和4OH--4e-=O2↑+2H2OD．电解水时，H+由电极a经聚合电解质薄膜流向电极b【答案】D【解析】分析：本题给出高压放电法和电解纯水法制取臭氧原理图，以此进行分析解答。D、a电极生成氢气，H+在a电极放电，H+由电极b经聚合固体电解质膜流向电极a，故D错误；综合以上分析，本题正确答案选D。点睛：解答本题关键，氧气在放电的条件下生成臭氧，空气中含有氮气与氧气，在高压放电条件下可以反应生成NO；b电极发生氧化反应，生成氧气、臭氧，同时有氢离子生成，a电极生成氢气，H+由电极b经聚合固体电解质膜流向电极a。11．【2018届宜宾市三模】用粗硅作原料，熔融盐电解法制取硅烷原理如图。下列叙述正确的是A．电源的B极为负极B．可选用石英代替粗硅C．电解时，熔融盐中Li+向粗硅移动D．阳极反应：Si＋4H－－4e－=SiH4↑【答案】D点睛：该题的关键是，看清楚图示内容，明确这是电解池装置，用电解池的规律进行解答，如氢气得电子生成氢负离子，在根据总反应：Si＋2H2=SiH4。H2生成H－，发生还原反应，Si发生氧化反应，即可判断电极类型。12．【2018届日照市三模】某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，充电时Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是A．充电时，太阳能转化为化学能，化学能又转化为电能B．放电时，a极为负极C．充电时，阳极的电极反应式为I3--2e-=3I-D．M可以使用阴离子交换膜【答案】B【解析】充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能贮存起来，A错误；放电时，a极为负极，Na2S失电子氧化为Na2S4，B正确；充电时，阳极失电子被氧化，阳极的电极反应式为3I--2e-=I3-，C错误；M是阳离子交换膜，阴离子会相互反应，D错误；正确选项：B。13．【2018届兰州一中考前冲刺三模】如图为一种微生物燃料电池结构示意图，关于该电池叙述正确的是A．正极反应式为B．微生物所在电极区放电时发生还原反应C．放电过程中，H+从正极区移向负极区D．若用该电池给铅蓄电池充电，MnO2电极质量减少8.7g，则铅蓄电池负极增重9.6g【答案】C点睛：本题考查燃料电池的工作原理，易错选项D,要注意结合具体的电极反应进行分析，不能只靠感觉，主观臆断。14．【2018届鄂州市三模】世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其装置如图所示。下列说法正确的是A．X为电源负极B．若该装置在高温下进行，则净化效率将降低C．若有1molNO3-被还原，则有6molH+通过质子膜迁移至阴极区D．若BOD为葡萄糖(C6H12O6)，则1mol葡萄糖被完全氧化时，理论上电极流出20mole-【答案】B点睛：本题考查了电解池原理和应用、依据电极上物质变化的元素化合价变化判断方式的反应来确定电解池电极名称和原电池电极名称是解题的关键。本题中外电路和质子交换膜中通过的电量相同，不能依据实际消耗的氢离子计算，这是本题的易错点。15．【2018届南昌市二模】下列装置由甲、乙两部分组成（如图所示），甲是将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质形成的化学电源；乙是利用装置甲模拟工业电解法来处理含Cr2O72-废水，电解过程中溶液发生反应：Cr2O72-+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7