2021届高考化学二轮专题训练：电化学基础

电化学专题1、（2020.I.12）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，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2molC.充电时，电池总反应为D.充电时，正极溶液中OH−浓度升高2、（2020.III.12）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0.04mol电子时，有0.224L(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3、(2019.I.12)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4、（2019.III.13）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)。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5、(2018.I.13)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。示意图如右所示，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 6、（2018.II.12）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+4Na⇌2Na2CO3+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 7、（2018.III.11）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 8、(2017.I.11)支撑海港码头基础的防腐技术，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 9、（2017.III.11）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0.02mol电子，负极材料减重0.14g 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，电池中的Li2S2量越多 10、(2016.I.11)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SO42﹣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 11、（2016.II.11）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↑ 12、（2016.III.11）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）13、(2015.I.11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（）A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H12O6+6O2═6CO2+6H2O14、（2014大纲）如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池（MH﹣Ni电池），下列有关说法中不正确的是（）A．放电时正极反应为：NiOOH+H2O+e﹣→Ni（OH）2+OH﹣ B．电池的电解液可为KOH溶液 C．充电时负极反应为：MH+OH﹣→H2O+M+e﹣ D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高15、（2014.II.12）2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是（）A．a为电池的正极 B．电池充电反应为LiMn2O4═Li1﹣xMn2O4+xLi C．放电时，a极锂的化合价发生变化 D．放电时，溶液中Li+从b向a迁移 16、（2013.课标.11）“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是（）A．电池反应中有NaCl生成 B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C．正极反应为：NiCl2+2e﹣═Ni+2Cl﹣ D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 17、（2020.I.26节选）化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图(a)所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许______离子通过，氯气的逸出口是_______(填标号)。（2020.I.28节选）(3)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：①阴极上的反应式为_________。②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH4和CO2体积比为_________。18、(2014.新课标.27节选（4）)H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：①写出阳极的电极反应式；②分析产品室可得到H3PO2的原因；③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是产品中混有杂质，该杂质产生的原因是。19、（2015.II.26节选）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，回答下列问题：（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为：。（2）持续电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论消耗锌g．（已经F=96500C/mol）20、（2013.新课标节选）（15分）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用．某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等．充电时，该锂离子电池阴极发生的反应为6C+xLi++xe﹣═LixC6．现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）．（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1﹣xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式．（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是．21、（2019.II.27节选）（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_________________________。22、（2021乙卷12）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理23、（2021甲卷13）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的是A．在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的反应式为：+2H++2e-=+H2OC．制得乙醛酸，理论上外电路中迁移了电子D．双极膜中间层中的在外电场作用下向铅电极方向迁移D2、B3、B4、D5、C6、D7、D8、C9、D10、B11、B12、C13、A14、C15、C16、B17、【答案】(1).Na+(2).a(3)①由图可知，CO2在阴极得电子发生还原反应，电极反应为CO2+2e-=CO+O2-；②令生成乙烯和乙烷分别为2体积和1体积，根据阿伏加德罗定律，同温同压下，气体体积比等于物质的量之比，再根据得失电子守恒，得到发生的总反应为：6CH4+5CO2=2C2H4+C2H6+5H2O+5CO，即消耗CH4和CO2的体积比为6:5。故答案为：6:5。18、①由于阳极中阴离子为硫酸根离子、氢氧根离子和H2PO2﹣，其中放电能力最强的是氢氧根离子，则阳极发生的电极反应为：2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+，故答案为：2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+；②产品室可得到H3PO2的原因是因为：阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2﹣穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2，故答案为：阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2﹣穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2；③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是阳极产生的氧气会把H2PO2﹣或H3PO2氧化成PO43﹣，产品中混有PO43﹣（或HPO42﹣、H2PO4﹣、H3PO4），故答案为：PO43﹣（或HPO42﹣、H2PO4﹣、H3PO4）；H2PO2﹣或H3PO2被氧化。19、答案为：（1）MnO2+H++e﹣=MnOOH；2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+；（2）持续电流强度为0.5A，电池工作五分钟，则电量为0.5A×300s=150C，转移电子的物质的量为，则消耗Zn的质量为××65g/mol=0.05g，20、（5）充放