五年高考2016-2020高考化学试题分项版解析 专题09 电化学基本原理

 专题09 电化学基本原理
1．（2020年新课标Ⅰ）科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，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
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为
D．充电时，正极溶液中OH−浓度升高
【答案】D
【解析】
【分析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，发生还原反应生成Zn，以此分析解答。
【详解】A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：，故A正确，不选；
B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确，不选；
C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上转化为Zn，电池总反应为：，故C正确，不选；
D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)•c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D错误，符合题意；
答案选D。
2．（2020年新课标Ⅱ）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

A．Ag为阳极 B．Ag+由银电极向变色层迁移
C．W元素的化合价升高 D．总反应为：WO3+xAg=AgxWO3
【答案】C
【解析】
【分析】从题干可知，当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3器件呈现蓝色，说明通电时，Ag电极有Ag+生成然后经固体电解质进入电致变色层，说明Ag电极为阳极，透明导电层时阴极，故Ag电极上发生氧化反应，电致变色层发生还原反应。
【详解】A．通电时，Ag电极有Ag+生成，故Ag电极为阳极，故A项正确；
B．通电时电致变色层变蓝色，说明有Ag+从Ag电极经固体电解质进入电致变色层，故B项正确；
C．过程中，W由WO3的+6价降低到AgxWO3中的+(6-x)价，故C项错误；
D．该电解池中阳极即Ag电极上发生的电极反应为：xAg-xe-= xAg+，而另一极阴极上发生的电极反应为：WO3+xAg++xe- = AgxWO3，故发生的总反应式为：xAg + WO3=AgxWO3，故D项正确；
答案选C。
【点睛】电解池的试题，重点要弄清楚电解的原理，阴、阳极的判断和阴、阳极上电极反应式的书写，阳极反应式+阴极反应式=总反应式，加的过程中需使得失电子数相等。
3．（2020年新课标Ⅲ）一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：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
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
【答案】B
【解析】
【分析】根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成和，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，据此分析。
【详解】A．当负极通过0．04mol电子时，正极也通过0．04mol电子，根据正极的电极方程式，通过0．04mol电子消耗0．01mol氧气，在标况下为0．224L，A正确；
B．反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；
C．根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，C正确；
D．电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极，D正确；
故选B。
【点睛】本题在解答时应注意正极的电极方程式的书写，电解质溶液为碱性，则空气中的氧气得电子生成氢氧根；在判断电池中电流流向时，电流流向与电子流向相反。
4．（2020年天津卷）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(x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是

A．Na2S4的电子式为
B．放电时正极反应为
C．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极
D．该电池是以为隔膜的二次电池
【答案】C
【解析】
【分析】根据电池反应：可知，放电时，钠作负极，发生氧化反应，电极反应为：Na-e-= Na+，硫作正极，发生还原反应，电极反应为，据此分析。
【详解】A．Na2S4属于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为，故A正确；
B．放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为：，故B正确；
C．放电时，Na为电池的负极，正极为硫单质，故C错误；
D．放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池，充电时，是电解池，为隔膜，起到电解质溶液的作用，该电池为二次电池，故D正确；
答案选C。
5．（2020年江苏卷）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。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是

A．阴极的电极反应式为
B．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
【答案】C
【解析】A．阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；
B．阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；
C．金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；
D．海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；
故选C。
6．（2020年山东新高考）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
B．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1mol电子时，模拟海水理论上除盐58．5g
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1
【答案】B
【解析】
【分析】据图可知a极上CH3COOˉ转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。
【详解】A．a极为负极，CH3COOˉ失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，故A正确；
B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；
C．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58．5g，故C正确；
D．b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2eˉ=H2↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D正确；故答案为B。
7．（2020年山东新高考）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是

A．阳极反应为
B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移
D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量
【答案】D
【解析】
【分析】a极析出氧气，氧元素的化合价升高，做电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，氧元素的化合价降低，被还原，做电解池的阴极。
【详解】A．依据分析a极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所以阳极的反应式是2H2O-4e-=4H++O2↑，故A正确，但不符合题意；
B．电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH值不变，故B正确，但不符合题意；
C．有B的分析可知，C正确，但不符合题意；
D．电解时，阳极的反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，阴极的反应为：O2+2e-+2H+=H2O2，总反应为：O2+2H2O=2H2O2，要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，故D错误，符合题意；
故选：D。
8．（2020年浙江卷）电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液，在阳极RCOO-放电可得到R-R(烷烃)。下列说法不正确的是( )
A．电解总反应方程式：2RCOONa+2H2O通电R-R+2CO2↑+H2↑+2NaOH
B．RCOO-在阳极放电，发生氧化反应
C．阴极的电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
D．电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
【答案】A
【解析】A．因为阳极RCOO-放电可得到R-R(烷烃)和产生CO2，在强碱性环境中，CO2会与OH-反应生成CO32-和H2O，故阳极的电极反应式为2RCOO--2e-+4OH-=R-R+2CO32-+2H2O，阴极上H2O电离产生的H+放电生成H2，同时生成OH-，阴极的电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，因而电解总反应方程式为2RCOONa+2NaOH=通电R-R+2Na2CO3+H2↑，故A说法不正确；
B．RCOO-在阳极放电，电极反应式为2RCOO--2e-+4OH-=R-R+2CO32-+2H2O， -COO-中碳元素的化合价由+3价升高为+4价，发生氧化反应，烃基-R中元素的化合价没有发生变化，故B说法正确；
C．阴极上H2O电离产生的H+放电生成H2，同时生成OH-，阴极的电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故C说法正确；
D．根据题中信息，由上述电解总反应方程式可以确定下列反应能够发生：2CH3COONa+2NaOH=通电CH3-CH3+2Na2CO3+H2↑，2CH3CH2COONa+2NaOH=通电CH3CH2-CH2CH3+2Na2CO3+H2↑，CH3COONa+CH3CH2COONa+2NaOH=通电CH3-CH2CH3+2Na2CO3+H2↑。因此，电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH 的混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷，D说法正确。
答案为A。
9．[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NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
【答案】B
【解析】
【分析】
由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+−e−= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。
【详解】A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；
B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+−e−= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；
C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；
D项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。
故选B。
【点睛】本题考查原池原理的应用，注意原电池反应的原理和离子流动的方向，明确酶的作用是解题的关键。
10．[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)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】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，A正确；
B、充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH− (aq)− e− ＝NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；
C、放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)＋2OH− (aq)− 2e− ＝ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；
D、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，D错误。
答案选D。
11．[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
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
【答案】D
【解析】
【分析】
放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn−2e− ═Zn2＋，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，充电时，阳极反应式为Br− +2I− −2e− =I2Br− 、阴极反应式为Zn2＋+2e− =Zn，只有阳离子能穿过交换膜，阴离子不能穿过交换膜，据此分析解答。
【详解】A、放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，故A正确；
B、放电时，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，溶液中离子数目增大，故B正确；
C、充电时，b电极反应式为Zn2＋+2e− =Zn，每增加0.65g，转移0.02mol电子，阳极反应式为Br− +2I− −2e− =I2Br− ，有0.02molI− 失电子被氧化，故C正确；
D、充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误；
故选D。
【点睛】本题考查化学电源新型电池，会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键，会正确书写电极反应式，易错选项是B，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，溶液中离子数目增大。
12．[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
【答案】C
【解析】
【分析】
根据实验所给条件可知，本题铁发生的是吸氧腐蚀，负极反应为：Fe−2e−=Fe2+；正极反应为：O2+2H2O +4e−=4OH−；据此解题；
【详解】A.在铁的电化学腐蚀中，铁单质失去电子转化为二价铁离子，即负极反应为：Fe−2e−=Fe2+，故A错误；
B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一部分转化为热能，故B错误；
C.活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了铁的腐蚀，故C正确；
D.以水代替氯化钠溶液，水也呈中性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故D错误；
综上所述，本题应选C.
【点睛】本题考查金属铁的腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性可判断电化学腐蚀的类型，电解质溶液为酸性条件下，铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀，负极反应为：Fe−2e−=Fe2+；正极反应为：2H+ +2e−=H2↑；电解质溶液为碱性或中性条件下，发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe−2e−=Fe2+；正极反应为：O2+2H2O +4e−=4OH−。
13. [2019浙江选考]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
A. 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
【答案】A
【解析】
【详解】A.Zn较Cu活泼，做负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而c(H+)减小，A项错误；
B. Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag,结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−，B项正确；
C.Zn为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn−2e−=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；
D.铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。
故答案选A。
14．[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）。


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_________________________。
【答案】（4）Fe电极 Fe+2+H2↑（Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2↑）
水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH−，进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2
【解析】（4）根据阳极升失氧可知Fe为阳极；根据题干信息Fe−2e−=Fe2+，电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气，同时与亚铁离子结合生成二茂铁，故电极反应式为Fe+2=+H2↑；电解必须在无水条件下进行，因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气，亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀；
答案：Fe电极；Fe+2=+H2↑（Fe+2C5H6=Fe（C2H5）2+ H2↑）；水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH−，进一步与Fe2+反应生成Fe（OH）2。
15．[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1 mol电子，需消耗氧气__________L（标准状况）。
【答案】（4）Fe3++e−=Fe2+，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 5.6
【解析】（4）电解过程中，负极区即阴极上发生的是得电子反应，元素化合价降低，属于还原反应，则图中左侧为负极反应，根据图示信息知电极反应为：Fe3++e− ＝Fe2+和4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；电路中转移1 mol电子，根据电子得失守恒可知需消耗氧气的物质的量是1mol÷4＝0.25mol，在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。
16．[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。

①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：________________________。
【答案】（2）K1 2H2O+2e−=H2↑+2OH− 连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移
【解析】（2）①电极生成H2时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e−=H2↑+2OH−；
③电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e−+H2O⇌Ni(OH)2+OH−，当连接K1时，Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。
17．[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 ▲ 。
【答案】（2）①CO2+H++2e−HCOO−或CO2++2e−HCOO−+ ②阳极产生O2，pH减小，浓度降低；K+部分迁移至阴极区
【解析】（2）①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2＋HCO3−＋2e− =HCOO−＋CO32−，或CO2＋H＋＋2e− =HCOO−；②阳极反应式为2H2O−4e− =O2↑＋4H＋，阳极附近pH减小，H＋与HCO3− 反应，同时部分K＋迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低。
18．[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________。
【答案】（4）①2HSO4−− 2e− S2O82−＋2H+或2SO42−− 2e− S2O82−
②2H2OH2O2＋H2↑
【解析】（4）①电解池使用惰性电极，阳极本身不参与反应，阳极吸引HSO4−（或SO42−）离子，并放电生成S2O82−，因而电极反应式为2HSO4−− 2e− =S2O82−＋2H+或2SO42−− 2e− =S2O82− 。
②通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8和H2。由题中信息可知，生成的NH4HSO4可以循环使用，说明(NH4)2S2O8与水反应除了生成H2O2，还有NH4HSO4生成，因而总反应中只有水作反应物，产物为H2O2和H2,故总反应方程式为2H2OH2O2＋H2↑。
19．【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+H2O
B．协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+S
C．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】C
【解析】

考点定位：考查电化学原理的应用、电极反应式书写、铁盐与亚铁盐的性质等
【试题点评】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。
20．【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CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2+4e− ＝2CO32－+C
D．充电时，正极反应为：Na++e−＝Na
【答案】D
【解析】

考点定位：考查新型二次电池，涉及电极反应式书写、离子移动方向判断等
【试题点评】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。
21．【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】

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。
考点定位：考查新型电池的基本构造和原理，涉及正负价判断、离子和电流方向判断、反应式等
【试题点评】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。
22．【2018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）。
①
②
③



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②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
【答案】D
【解析】

考点定位：考查牺牲阳极保护法、实验方案设计与评价。
【试题点评】思路点拨：本题应该从实验现象进行判断，如③实验中试管内生成蓝色沉淀，说明产生Fe2＋，然后结合元素及其化合物的性质，进行判断即可。
23．【2017新课标1卷】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

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
【答案】C

【名师点睛】该题难度较大，明确电化学原理是以及金属的防腐蚀原理是解答的关键，钢管桩表面腐蚀电流的理解是难点，注意题干信息的挖掘，即高硅铸铁为惰性辅助阳极，性质不活泼，不会被损耗。
24．【2017新课标2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：
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【答案】C
【解析】A、根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e−=H2↑，故C说法错误；D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。
【名师点睛】本题考查电解原理的应用，如本题得到致密的氧化铝，说明铝作阳极，因此电极方程式应是2Al−6e−＋3H2O=Al2O3＋6H＋，这就要求学生不能照搬课本知识，注意题干信息的挖掘，本题难度不大。
25．【2017新课标3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：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-=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．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

【名师点睛】考查二次电池的使用，涉及原电池工作原理，原电池工作时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，而电池充电时，原来的负极连接电源的负极为电解池的阴极，发生还原反应，而原来的正极连接电源的正极为电解池的阳极发生氧化反应，解题是通过结合反应原理，根据元素化合价的变化，判断放电时正负极发生的反应，再结合电解质书写电极反应方程式。
26．【2017江苏卷】下列说法正确的是
A．反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH < 0，ΔS >0
B．地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀
C．常温下，Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10−12，pH=10的含Mg2+溶液中，c(Mg2+)≤5.6×10−4 mol·L−1
D．常温常压下，锌与稀H2SO4反应生成11.2 L H2，反应中转移的电子数为6.02×1023
【答案】BC
【解析】A．该反应气体的分子数减少了，所以是熵减的反应，ΔS<0，A错误；B．锌比铁活泼，形成原电池时锌做负极，所以可以减缓钢铁管道的腐蚀，B正确；C．常温下，在pH=10的溶液中，c(OH−)=1 mol/L，溶液中含Mg2+浓度最大值为=5.6 mol/L，C正确；D．在锌和稀硫酸的反应中每生成1 mol H2，电子转移的数目为2 mol e−，在常温常压下，11.2 L H2的物质的量不是0.5 mol，所以反应中转移的电子数不是6.02，D不正确。
【名师点睛】本题考查了对熵变、金属的电化学防腐措施、难溶电解质的沉淀溶解平衡、氧化还原反应中的电子转移、气体摩尔体积以及阿伏加德罗常数的掌握情况。要求学生会判断一些常见反应的熵变，能合理运用熵判据和焓判据来判断一个反应能否自发进行；搞懂牺牲阳极的阴极保护法和外接电流的阴极保护法的原理及其区别；会进行有关溶度积的简单计算；会判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目；弄清气体摩尔体积的使用条件及阿伏加德罗常数的含义和近似值。
27．【2016新课标1卷】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，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。

下列叙述正确的是
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O − 4e– = O2+4H+，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
【答案】B
【解析】
试题分析：A．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在电解池中阴离子会向正电荷较多的阳极区定向移动，因此通电后中间隔室的SO42－向正极迁移；在正极区带负电荷的OH−失去电子，发生氧化反应而放电，由于破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中c(H+)＞c(OH-)，所以正极区溶液酸性增强，溶液的pH减小，错误；B．阳极区氢氧根放电，溶液中产生硫酸，阴极区氢离子获得电子，发生还原反应而放电，破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中c(OH-)＞c(H+)，所以产生氢氧化钠，因此该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品，正确；C．负极区氢离子得到电子，使溶液中c(OH-)＞c(H+)，所以负极区溶液pH升高，错误；D．当电路中通过1mol电子的电量时，根据整个闭合回路中电子转移数目相等可知，反应产生氧气的物质的量n(O2)=1mol÷4=0.25mol，错误。
【考点定位】考查电解原理的应用的知识。
【名师点睛】化学反应主要是物质变化，同时也伴随着能量变化。电化学是化学能与电能转化关系的化学。电解池是把电能转化为化学能的装置，它可以使不能自发进行的化学反应借助于电流而发生。与外接电源正极连接的电极为阳极，与外接电源的负极连接的电极为阴极。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。若阳极是活性电极(除Au、Pt、C之外的电极)，则电极本身失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极(Au、Pt、C等电极)，则是溶液中的阴离子放电，放电的先后顺序是S2-＞I−＞Br−＞Cl−＞OH−＞含氧酸根离子，阴极则是溶液中的阳离子放电，放电顺序是Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+，与金属活动性顺序刚好相反。溶液中的离子移方向符合：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，即阳离子向阴极区移动，阴离子向阳极区移动。掌握电解池反应原理是本题解答的关键。本题难度适中。
28．【2016新课标2卷】Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是
A．负极反应式为Mg-2e-=Mg2+
B．正极反应式为Ag++e-=Ag
C．电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D．负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
【答案】B
【解析】

【考点定位】考查原电池的工作原理。
【名师点睛】本题以Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池为载体，考查原电池电极反应式的书写，离子的迁移方向等知识。化学电源是高考中的热点，也是难点，学生要结合原电池的知识来推断试题给出的化学电源的工作原理，然后结合化合价的变化判断正、负极。
29．【2016新课标3卷】锌−空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42－。下列说法正确的是（ ）
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)42－
D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）
【答案】C
【解析】

【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理
【名师点睛】本题考查原电池和电解池工作原理，这是两个装置的重点，也是新电池的考查点，需要熟记。电极反应式的书写是电化学中必考的一项内容，一般先写出还原剂（氧化剂）和氧化产物（还原产物），然后标出电子转移的数目，最后根据原子守恒和电荷守恒完成缺项部分并配平反应方程式，作为原电池，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，负极电极反应式为：Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)42－；充电是电解池，阳离子在阴极上放电，阴离子在阳极上放电，即阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，对可充电池来说，充电时原电池的正极接电源正极，原电池的负极接电源的负极，不能接反，否则发生危险或电极互换，其电极反应式是原电池电极反应式的逆过程。涉及到气体体积，首先看一下有没有标准状况，如果有，进行计算，如果没有必然是错误选项。掌握原电池和电解池反应原理是本题解答的关键。本题难度适中。
30．【2016北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。

实验一
实验二
装置


现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是
A．a、d处：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．b处：2Cl--2e-=Cl2↑
C．c处发生了反应：Fe-2e-=Fe2+
D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
【答案】B
【解析】

【考点定位】本题主要是考查电解原理的应用
【名师点睛】化学反应主要是物质变化，同时也伴随着能量变化。电化学是化学能与电能转化关系的化学。电解池是把电能转化为化学能的装置，它可以使不能自发进行的化学借助于电流而发生。与外接电源正极连接的电极为阳极，与外接电源的负极连接的电极为阴极。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。若阳极是活性电极(除Au、Pt、C之外的电极)，则电极本身失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极(Au、Pt、C等电极)，则是溶液中的阴离子放电，放电的先后顺序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子，阴极则是溶液中的阳离子放电，放电顺序是Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+，与金属活动性顺序刚好相反。因此掌握电解池反应原理是本题解答的关键。注意依据实验现象分析可能发生的电极反应。
31．【2016浙江卷】金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高
C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n
D．在Mg–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
【答案】C
【解析】

【考点定位】考查原电池的工作原理。
【名师点睛】原电池是将化学能变成电能的装置。负极失去电子，被氧化，正极得到电子被还原。注意原电池中的正负极的反应，氧气肯定在正极得到电子，金属肯定在负极失去电子，结合原电池的电解质的环境分析其电极反应的书写。在电解质溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，电子从负极经过导线流向正极。
32．【2016海南卷】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．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO42−+ 10H++6e−=Fe2O3+5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时向负极迁移
【答案】AD
【解析】A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B．KOH溶液为电解质溶液，则正极反应式为2FeO42− +6e−+8H2O =2Fe(OH)3+10OH−，错误；C．该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D．电池工作时阴离子OH−向负极迁移，正确；故选AD。
考点：考查原电池原理及化学电源
【名师点睛】原电池原理是建立在氧化还原和电解质溶液基础上，借助氧化还原反应实现化学能与电能的相互转化，是高考命题重点，题目主要以选择题为主，主要围绕原电池的工作原理、电池电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。
33．【2016上海卷】图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示

A．铜棒的质量 B．c(Zn2+)
C．c(H+) D．c(SO42-)
【答案】C
【解析】

【考点定位】考查原电池基本原理和溶液中离子浓度变化。
【名师点睛】原电池原理无论在工业生产、日常生活和科学研究领域都有着重要用途，尤其在金属的腐蚀与防护、新能源的开发和利用等方面有着不可替代的作用，因此也是历年高考必考知识点之一。无论题型如何变化，如果把握原电池的工作原理、电极反应式和电池总反应方程式，问题都会迎刃而解。在原电池中，一般活泼金属作负极、失去电子、发生氧化反应（金属被氧化）、逐渐溶解（或质量减轻）；不活泼金属（或导电的非金属）作正极、发生还原反应、有金属析出（质量增加）或有气体放出；电子从负极流出经过外电路流回正极，电流方向正好相反；溶液中离子浓度变化及移动方向由电极反应决定。
34．【2016四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是
A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6
C．充电时，若转移1 mol e-，石墨C6电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+
【答案】C
【解析】
试题分析：A、放电时，阳离子在电解质中向正极移动，故正确；B、放电时，负极失去电子，故正确；C、充电时，若转移1 mol电子，则石墨电极上溶解1/x mol C6，电极质量减少，故错误；D、充电时阳极失去电子，为原电池的正极的逆反应，故正确。
【考点定位】考查电化学原理的应用，化学电源。
【名师点睛】电化学问题分析思路：首先要根据题给信息和装置确定考查的是原电池和电解池，然后根据反应类型、电子和电流方向、电解质中的离子流向、电极材料和实验现象等确定装置的两极，结合电极材料和离子种类、放电顺序确定放电的微粒，结合溶液的酸碱性、反应物和生成物结合原子守恒和电荷守恒确定电极反应式，进一步确定总反应进行作答。涉及电化学计算要紧抓电子守恒，涉及酸碱性分析要根据电极反应分析电极周围的pH变化，根据总反应分析整个过程中的pH变化。
35．【2016天津卷】下列叙述正确的是( )
A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(△H)
B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关
C．原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生
D．在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小
【答案】D
【解析】

【考点定位】考查反应热和焓变、金属的腐蚀与防护、原电池原理、难溶电解质的溶解平衡
【名师点晴】本题考查了催化剂对反应热的影响、金属的腐蚀与防护、原电池原理、难溶电解质的溶解平衡等知识点。考查的知识点均为基础知识。本题的易错选项是C，原电池中产生电流是因为正负极间存在电势差，当原电池中的反应达到平衡时，两端就不存在电势差了，也就无法形成电压驱动电子移动，无法形成电流了。提醒同学们在学习过程中对于其他学科的基础知识要作为常识储备起来，提高自己的科学素养。
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