2020年高考化学二轮专题复习《主题7-电化学》课件

2020分类突破PPT

题型分析第一篇——选择题电化学PART01主题7全国卷考情分析

高考年份2019年全国2018年全国Ⅰ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷命题角度生物燃料电池(有交换膜):电池的能量转化形式,电极反应式,离子移动方向二次电池:给出总反应式,判断离子的移动方向,写出充、放电时的电极反应式电解池(有质子膜):根据装置图所提供的信息判断电极,写出阴极的电极反应式,判断电极电势高低二次电池:给出总反应,判断充、放电时的电极反应、物质变化、离子移动方向等二次电池:考查电池的基本构造和原理,根据信息和图像判断出电池的正负极,书写充电时的电极反应式命题规律电化学是高考的高频考点,常以新型电池装置图或总反应式为背景,考查原电池、电解池的工作原理,离子的移动方向,电极反应式的书写,题目的新颖性和综合性较强

命题角度一燃料电池、新型电池

【真题示例】例1(2019年全国Ⅰ卷,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

B

【解析】相比现有工业合成氨,该方法选用酶作催化剂,条件更温和,同时利用MV+和MV2+的相互转化,化学能转化为电能,可提供电能,A项正确;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发生反应H2+2MV2+2H++2MV+,B项错误;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+,C项正确;电池工作时,H+(质子)通过交换膜由负极向正极移动,D项正确。【关键能力】1.价升线为氧化反应,对应原电池的负极反应或电解池的阳极反应;价降线为还原反应,对应原电池的正极反应或电解池的阴极反应。2.信息型电池电极反应式的书写方法(1)根据题干要求和信息写出反应物和生成物。(2)根据化合价的变化确定得失电子的数目。(3)根据电解质溶液的酸碱性和电荷守恒或原子守恒补充H2O、H+或OH-。(4)根据电荷守恒和原子守恒配平电极反应式。【针对训练】1.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B.X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜C.负极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+D.该装置工作时,电能转化为化学能C【解析】高温能使蛋白质变性,导致电池失效,所以该装置不能在高温下工作,A项错误;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为阳离子选择性交换膜,X为阴离子选择性交换膜,B项错误;该装置工作时为原电池,是将化学能转化为电能的装置,D项错误。2.如图为一种利用原电池原理设计测定O2含量的气体传感器示意图,RbAg4I5是只能传导Ag+的固体电解质。O2可以通过聚四氟乙烯膜与AlI3

反应生成Al2O3和I2,通过电池电位计的变化可以测得O2的含量。下列说法正确的是(

)。A.正极反应式为3O2+12e-+4Al3+2Al2O3B.传感器总反应式为3O2+4AlI3+12Ag2Al2O3+12AgIC.外电路转移0.01mol电子,消耗O2的体积为0.56LD.给传感器充电时,Ag+向多孔石墨电极移动B【解析】正极反应式为I2+2Ag++2e-2AgI,故A项错误;由题中信息可知,传感器中首先发生反应①4AlI3+3O22Al2O3+6I2,然后发生反应②2Ag+I22AgI,①+6×②得到总反应式为3O2+4AlI3+12Ag2Al2O3+12AgI,故B项正确;没有指明温度和压强,无法计算气体体积,故C项错误;给传感器充电时,Ag+向阴极移动,即向Ag电极移动,故D项错误。3.一种电催化合成氨的装置如图所示。该装置工作时,下列说法正确的是(

)。A.图中涉及的能量转化方式共有3种B.两极产生的气体的物质的量之比是1∶1C.电路中每通过1

mol电子,有1

mol

H+迁移至a极D.b极上发生的主要反应为N2+6H++6e-2NH3D【解析】能量转化方式有太阳能→电能,风能→机械能→电能,电能→化学能,另外还可能有其他能量转化为热能等,A项错误;生成氧气的a极是电解池的阳极,电极反应式为6H2O-12e-3O2↑+12H+,生成氨气的b极是电解池阴极,电极反应式为2N2+12H++12e-4NH3,两极生成氧气和氨气的物质的量之比是3∶4,B项错误,D项正确;电解时,阳离子向阴极移动,即H+应向b极迁移,C项错误。【真题示例】

例2.(2016年全国Ⅱ卷,12)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-AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑命题角度二给出(或容易写出)总反应式的原电池、电解池B【解析】根据题意,电池总反应式为Mg+2AgClMgCl2+2Ag,正极反应式为2AgCl+2e-2Cl-+2Ag,负极反应式为Mg-2eMg2+,A项正确,B项错误;对原电池来说,阴离子由正极移向负极,C项正确;由于镁是活泼金属,则负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑,D项正确。【关键能力】1.价升线为氧化反应,对应原电池的负极反应或电解池的阳极反应;价降线为还原反应,对应原电池的正极反应或电解池的阴极反应。2.信息型电池电极反应式的书写方法(1)根据题干要求和信息写出反应物和生成物。(2)根据化合价的变化确定得失电子的数目。(3)根据电解质溶液的酸碱性和电荷守恒或原子守恒补充H2O、H+或OH-。(4)根据电荷守恒和原子守恒配平电极反应式。1.铜-空气燃料电池是一种“高容量、低成本”的新型电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀现象产生电力,其中放电过程的总反应式为2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li++2OH-。下列说法不正确的是(

)。A.通入空气时,铜表面腐蚀产生Cu2OB.放电时,Li+通过固体电解质向Cu极移动C.放电时,负极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e-

2Cu+2OH-D.整个过程中,铜相当于催化剂C【针对训练】【解析】放电过程的总反应式为2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li++2OH-,可知通入空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,故A项正确;因为原电池放电时,阳离子移向正极,所以Li+通过固体电解质向Cu极移动,故B项正确;负极的电极反应式为Li-e-Li+,故C项错误;铜先与氧气反应生成Cu2O,放电时Cu2O重新生成Cu,则整个反应过程中,铜相当于催化剂,故D项正确。2.某以酸性燃料作电池的酒精检测仪如图所示,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是(

)。A.该电池的负极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12e-

2CO2↑+12H+B.该电池的正极反应式为O2+4e-+4H+2H2OC.电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体

中酒精的含量C【解析】由图可知,呼气时进去的是CH3CH2OH,出来的是CH3COOH,故负极的电极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+,A项错误。3.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3胶体有吸附性,可吸附悬浮污物而沉积下来,具有净水的作用,其原理如图所示。下列说法中正确的是(

)。A.石墨电极上发生氧化反应B.根据图示,物质A为CO2C.甲烷燃料电池中C向通入空气的一极移动D.为增强污水的导电能力,可向污水中加入适量乙醇C【解析】甲烷发生氧化反应,因此通入甲烷的一极为电源的负极,故石墨为阴极,发生还原反应,A项错误;甲烷在负极上发生的反应为CH4-8e-+4C5CO2+2H2O,故物质A为CO2,B项正确;C在工作过程中向负极移动,而通入空气的一极为电源的正极,C项错误;乙醇为非电解质,不能增强水溶液的导电能力,D项错误。例3.(2018年全国Ⅲ卷,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-x2Li+(1-)O2命题角度三带装置图的二次电池【真题示例】D【解析】放电时,O2与Li+在多孔碳电极处反应,说明电池内Li+向多孔碳电极移动,因为原电池中阳离子向正极移动,所以多孔碳电极为正极,A项错误。因为多孔碳电极为正极,外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极(由负极流向正极),B项错误。充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反,放电时,Li+向多孔碳电极移动,充电时向锂电极移动,C项错误。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,电池的负极反应是Li单质失电子转化为Li+,所以放电时电池的总反应为2Li+(1-)O2Li2O2-x,充电的反应与放电的反应相反,所以充电时,电池的总反应为Li2O2-x

2Li+(1-)O2,D项正确。【必备知识】1.二次电池充电时“正接阳,负接阴”。2.三个互逆:总反应互逆、正极与阳极反应互逆、负极与阴极反应互逆。1.由相同金属电极及不同浓度的盐溶液组成的电池,称浓差电池,电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极。如图所示装置中,X电极与Y电极初始质量相等。进行实验时,先闭合K2,断开K1,一段时间后,再断开K2,闭合K1,即可形成浓差电池,电流计指针发生偏转。下列说法不正确的是(

)。A.充电前,该电池两电极存在电势差B.放电时,右池中的N通过离子交换膜移向左池C.充电时,当外电路通过0.1mol电子时,两电极的质

量差为21.6gD.放电时,电极Y为电池的正极【针对训练】A【解析】充电前,左右两池浓度相同,该电池两电极不存在电势差,A项错误。先闭合K2,断开K1,X为阴极,电极反应式为Ag++e-Ag,溶液中离子浓度减少,Y为阳极,电极反应式为Ag-e-Ag+,溶液中离子浓度增大;放电时,电子由溶液浓度较小的一极流向溶液浓度较大的一极,故X是负极,Y是正极,右池中的N通过离子交换膜移向左池,B项正确。充电时,当外电路通过0.1mol电子时,X电极消耗0.1molAg,Y电极生成0.1molAg,所以两电极的质量差为21.6g,C项正确。放电时,电极Y为电池的正极,D项正确。2.发展新能源汽车是国家战略,经过近10年的发展,目前我国新能源汽车产销量年均达到80万辆,LiFePO4电池是新能源汽车的关键部件之一,其工作原理如图所示。下列说法错误的是(

)。A.充电时,电极a与电源的负极连接,电极b

与电源的正极连接B.电池驱动汽车前进时,正极的电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4C.电池驱动汽车后退时,负极材料减重1.4g,转移0.4mol电子D.电池进水会降低其使用寿命C【解析】放电时,Li+向电极b移动,则电极b为正极,电极a为负极,充电时,电极a与电源的负极连接,电极b与电源的正极连接,A项正确;电池工作时,Li+向正极移动,正极上发生还原反应Li1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4,B项正确;电池工作时,负极反应式为LixC6-xe-

xLi++C6,负极材料减重1.4g,说明消耗锂的物质的量为0.2mol,则外电路中流过0.2mol电子,C项错误;因为Li的金属性很强,容易与水发生反应,所以电池进水会降低其使用寿命,D项正确。

3.新型锌-碘液流电池具有能量密度高、循环寿命长等优势,其工作原理如图所示。下列说法错误的是(

)。A.放电时电流从石墨电极经外电路流向锌电极B.充电时阳极反应式为3I--2e-C.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜,放电时正、负极也随之改变D.放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大C【解析】图中电极材料为锌和石墨,放电时,锌作负极,石墨作正极,电流从石墨电极经外电路流向锌电极,A项正确;充电过程与放电过程相反,石墨为阳极,电极反应式为3I--2e-,B项正确;将阳离子交换膜换成阴离子交换膜,放电时正、负极均不变,C项错误;放电时左侧正极反应式为+2e-3I-,反应过程中离子总数增加,则左侧电解质储罐中的离子总浓度增大,D项正确。命题角度四给出总反应式的二次电池【真题示例】例4.

(2019年全国Ⅲ卷,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D【解析】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项正确;充电时相当于是电解池,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项正确;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项正确;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项错误。【必备知识】1.离子通过离子交换膜的原因:平衡交换膜两侧的电荷,使两侧均维持电荷守恒。2.离子通过离子交换膜的规律:通过交换膜的离子所带的电荷总量等于电路中所通过的电子总量。【针对训练】1.一种水基二次电池原理为xZn+Zn0.25V2O5·yH2OZn0.25+xV2O5·zH2O+(y-z)H2O,电解液为含Zn2+的水溶液,该电池可用于电网贮能。下列说法正确的是(

)。A.放电时,Zn2+脱离插层B.放电时,溶液中Zn2+浓度一直减小C.充电时,电子由Zn0.25V2O5·yH2O层流向Zn0.25+xV2O5·zH2O层D.充电时,阳极发生电极反应:Zn0.25+xV2O5·zH2O+(y-z)H2O-2xe-

Zn0.25V2O5·yH2O+xZn2+D【解析】放电时,利用原电池原理,Zn作负极,失去电子,Zn0.25V2O5·yH2O得到电子,放电时是溶液中的Zn2+与插层结合,A项错误;根据反应方程式,放电时,负极的锌板失去电子变成锌离子进入溶液中,然后与正极结合,所以溶液中的锌离子浓度保持不变,B项错误;充电时是利用电解池原理,电子由Zn0.25+xV2O5·zH2O层流向Zn0.25V2O5·yH2O层,C项错误;充电时,阳极失电子,电极反应式为Zn0.25+xV2O5·zH2O+(y-z)H2O-2xe-Zn0.25V2O5·yH2O+xZn2+,D项正确。2.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+LixC6LiCoO2+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++C6C.充电时,若转移1mole-,石墨C6电极将增重7xgD.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+C【解析】充电时,阴极反应式为xLi++C6+xe-LixC6,转移1mole-,石墨C6电极将增重7g,C项错误。【解析】由图示知该电池为放电状态,a是负极,b是正极,A项正确;Li为活泼金属,能够与水反应,故a极不能接触水溶液,B项正确;充电时,a极连接电源的负极,b极连接电源的正极,C项错误;充电时,b为阳极,电极反应式为LiFePO4-e-Li++FePO4,D项正确。3.某种锂离子二次电池的总反应为FePO4(s)+Li(s)LiFePO4(s),装置如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料)。下列说法不正确的是(

)。A.图中e-及Li+移动方向说明该电池处于放电状态B.该电池中a极不能接触水溶液C.充电时,a极连接外接电源的正极D.充电时,b极的电极反应式为LiFePO4-e-

Li++FePO4C命题角度五金属的腐蚀与防护【真题示例】例5.(2017年全国Ⅰ卷,11)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C【解析】本题使用的是外加电流的阴极保护法,外加强大的电流可抑制金属电化学腐蚀产生的电流,A项正确;通电后,被保护的钢管桩作阴极,高硅铸铁作阳极,因此外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,所以不损耗,C项错误;外加电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流,D项正确。【必备知识】1.金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变为金属离子,金属发生氧化反应的过程。2.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的比较及电极反应、电子流向、离子移向、腐蚀速率的比较。3.外加电流的阴极保护法和牺牲阳极的阴极保护法的机理。4.判断金属腐蚀快慢的规律(1)电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。(2)将同一种金属放入不同溶液中,腐蚀的快慢:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。(3)活动性不同的两种金属,活动性差别越大、活动性越强的金属腐蚀越快。(4)同种电解质溶液浓度越大,金属腐蚀得越快;O2浓度越大,金属腐蚀得越快。【针对训练】1.城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路,当有电流泄漏并与金属管道形成回路时,就会引起金属管道的腐蚀,原理如图所示。但若电压等条件适宜,钢铁管道也可能减缓腐蚀,此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是(

)。A.该装置能够将电能转化为化学能B.管道右端腐蚀比左端快,右端的电极反应式为Fe-2e-Fe2+C.如果没有外加电源,潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀D.钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜【解析】左端是阳极,腐蚀得更快,B项错误。D2.某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理,设计了如图a所示装置,图a的铁棒末端分别连上一块Zn片和Cu片,并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如图b所示)发生了变化。已知:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色)。则下列说法错误的是(

)。

图a

图bA.甲区发生的电极反应:Fe-2e-Fe2+B.乙区产生Zn2+C.丙区呈现红色D.丁区呈现蓝色A【解析】铁棒末端连上Zn片时,Zn片端(乙区)作负极,乙区的电极反应式为Zn-2e-Zn2+,铁棒另一端(甲区)作正极,甲区的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,A项错误;乙区的电极反应式为Zn-2e-Zn2+,因此乙区产生Zn2+,B项正确;铁棒末端连上Cu片时,Cu片端(丙区)作正极,丙区的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,溶液呈碱性,酚酞变红,C项正确;铁棒另一端(丁区)作负极,丁区的电极反应式为Fe-2e-Fe2+,Fe2+遇K3[Fe(CN)6]呈现蓝色,D项正确。3.港珠澳大桥设计寿命120年,对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是(

)。A.防腐原理主要是避免发生反应:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,是为了隔绝空气、水等,防止形成原电池C.采用外加电流的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀C【解析】铁为活泼的金属,在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀,发生的主要反应有2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3等,A项正确;钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,可以隔绝空气、水等,防止形成原电池,B项正确;外接镁、锌等作辅助阳极属于牺牲阳极的阴极保护法,采用外加电流的阴极保护法时需外接电源,C项错误;不锈钢具有较强的抗腐蚀性,采用不锈钢材料作钢构件可以防止或减缓电化学腐蚀,D项正确。1.(2019年天津理综,6改编)我国科学家研制了一种新型的高能量比锌-碘溴液流电池,其工作原理如图所示。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述正确的是(

)。A.放电时,电子流向为a→用电器→bB.放电时,溶液中离子的数目减小C.充电时,a极的电极反应式为Br-+2I--2e-I2Br-D.充电时,溶液中每有2.54gI-被氧化,b极增重1.3gC【解析】放电时,a极为正极,b极为负极,故电子流向为b→用电器→a,A项错误;放电时,正极反应式为I2Br-+2e-2I-+Br-,溶液中离子数目增大,B项错误;充电时,a是阳极,应与外电源的正极相连,阳极反应式为Br-+2I--2e-I2Br-,2.54g(0.02mol)I-失电子被氧化,转移0.02mol电子,b极的电极反应式为Zn2++2e-Zn,即b极增重0.65g,C项正确,D项错误。2(2019年江苏,10改编)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液润湿后,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不正确的是(

)。A.铁被氧化的电极反应式为Fe-2e-Fe2+B.铁腐蚀过程中化学能不会全部转化为电能C.一段时间后,若导管中的液面高于试管中的液面,说明发生了吸氧腐蚀D.若用蒸馏水润湿,铁不能发生吸氧腐蚀【解析】在铁的电化学腐蚀过程中,铁单质失去电子转化为Fe2+,即负极反应式为Fe-2e-Fe2+,A项正确;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,B项正确;一段时间后,若导管中的液面高于试管中的液面,说明发生了吸氧腐蚀,C项正确;水呈中性,铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀,D项错误。D3.(2018年全国Ⅱ卷,12改编)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将X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.X不能为水溶液B.碳纳米管的作用是增大CO2的吸收面积,加快反应速率C.放电时,镍网上发生的反应为3CO2-4e-2C+CD.充电时,阳极反应式为2C+C-4e-3CO2↑D【解析】金属钠会与水反应,故X不能为水溶液,A项正确;碳纳米管表面积很大,可以增大CO2的吸收面积,加快反应速率,B项正确;放电时是原电池,正极是二氧化碳得到电子转化为碳单质,电极反应式为3CO2+4e-2C+C,C项错误;充电时是电解池,原电池的正极与电源的正极相连,作阳极,失去电子,发生氧化反应,电极反应式为2C+C-4e-CO2↑,D项正确。4.(2017年全国Ⅱ卷,11改编)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。下列叙述正确的是(

)。A.电解过程中,无气泡产生B.若没有碳棒,阴极可选用不锈钢网代替C.阳极反应式为2Al-6e-+3OH-Al2O3+3H+D.草酸根离子在电解过程中向阴极移动【解析】电解过程中,阴极有氢气产生,A项错误;阴极材料得电子,可选用不锈钢,B项正确;表面得到致密的氧化铝,说明铝作阳极,电极反应式为2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+,C项错误;根据电解原理,电解时,阴离子向阳极移动,D项错误D

5.(2016年全国Ⅲ卷,12改编)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,总反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH。下列说法错误的是(

)。A.电动车行驶时,电解质溶液中K+向正极移动B.电动车行驶时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小C.电动车行驶时,消耗氧气22.4L(标准状况),锌片质量减小130gD.充电时,阳极反应式为Zn+4OH--2e-Zn(OHD【解析】电动车行驶时,电池放电,正极得电子,阳离子向正极移动,A项正确;由总反应可知,OH-参与反应,被消耗,B项正确;消耗氧气22.4L(标准状况)即1mol,则消耗金属锌的物质的量为2mol,锌片质量减小130g,C项正确;充电时,阳极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,D项错误。6.(2014年福建理综,13改编)某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2

2AgCl。下列说法错误的是(

)。A.负极反应式为Ag+Cl--e-AgClB.放电时,交换膜右侧溶液酸性增强C.若用FeCl2溶液代替盐酸,则电池总反应会发生改变D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.01mol离子D【解析】负极反应式为Ag+Cl--e-AgCl,正极反应式为Cl2+2e-2Cl-,A项正确;放电时,阳离子向正极移动,H+由左边移向右边,交换膜右侧溶液酸性增强,B项正确;若用FeCl2溶液代替盐酸,则电池总反应为2Fe2++Cl2

2Fe3+

+2Cl-,C项正确;当电路中转移0.01

mol

e-时,左侧有0.01

mol

Cl-与Ag+结合,同时有0.01

mol

H+移向右边,故交换膜左侧溶液中约减少0.02

mol离子,D项错误。

1.(2019年东北三校联考)高锰酸钾在化工医药、水处理等很多方面有重要应用,可用电解法制备,装置如图。直流电源采用乙烷-空气的碱性燃料电池。下列说法不正确的是(

)。(已知电流效率η=×100%)A.电源负极的电极反应式为C2H6-14e-+18OH-

2C+12H2OB.该离子交换膜为阴离子交换膜C.a极为直流电源的正极D.若消耗0.02molO2,产生0.055molKMnO4,则η=68.75%类题一带装置图的原电池、电解池B【解析】碱性条件下,电源负极上乙烷失电子生成C和H2O,电极反应式为C2H6-14e-+18OH-2C+12H2O,A项正确;电解池左侧Pt电极的电极反应式为Mn-e-

Mn,右侧稀KOH溶液变为浓KOH溶液,右侧的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,K+通过离子交换膜进入右侧,故该离子交换膜为阳离子交换膜,B项不正确;由B项分析可知,Pt电极为阳极,则a极为直流电源的正极,C项正确;O2发生的电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,若消耗0.02molO2,转移的电子数为0.02mol×4=0.08mol,根据电极反应Mn-e-Mn,产生0.055molKMnO4,转移电子数为0.055mol,电流效率η=×100%=68.75%,D项正确。2.(2019年安徽芜湖高三模拟)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1所示,用Cu-Si合金作硅源,在950℃下利用三层液熔盐进行电解精炼,并利用某CH4燃料电池(如图2所示)作为电源。下列有关说法不正确的是(

)。

图1图2A.c与b相连,d与a相连B.图1电解槽中,Si优先于Cu被氧化C.a极的电极反应式为CH4-8e-+4O2-CO2+2H2OD.相同时间下,通入CH4、O2的体积不同,会影响硅的提纯速率C

【解析】甲烷燃料电池中,通入甲烷的电极a为负极,通入氧气的电极b为正极,根据电解池中电子的移动方向可知,c为阴极,与a相连,d为阳极,与b相连,A项错误;由图可知,d为阳极,Si在阳极上失去电子被氧化成Si4+,而铜没被氧化,说明硅优先于铜被氧化,B项正确;甲烷燃料电池中,电极a为负极,电极反应式为CH4-8e-+4O2-CO2+2H2O,C项正确;相同时间下,通入CH4、O2的体积不同,反应转移电子的物质的量不同,会造成电流强度不同,影响硅的提纯速率,D项正确。3.3.(2019年厦门5月质检)我国科学家设计了一种智能双模式海水电池,满足水下航行器对高功率和长续航的需求。负极为Zn,正极放电原理如图所示。下列说法错误的是(

)。A.电池以低功率模式工作时,NaFe[Fe(CN)6]作催化剂B.电池以低功率模式工作时,Na+的嵌入与脱嵌同时进行C.电池以高功率模式工作时,正极反应式为NaFe[Fe(CN)6]+e-+Na+Na2Fe[Fe(CN)6]D.若在无溶解氧的海水中,该电池仍能实现长续航的需求D【解析】根据图示可知,电池以低功率模式工作时,负极反应式为Zn-2e-Zn2+,正极是NaFe[Fe(CN)6],吸附在它上面的氧气得电子,即溶液中发生的反应为O2+4e-+2H2O4OH-,故NaFe[Fe(CN)6]作催化剂,A项正确;电池以低功率模式工作时,电子进入NaFe[Fe(CN)6]时,Na+嵌入,当形成的OH-从NaFe[Fe(CN)6]析出时,Na+也从NaFe[Fe(CN)6]脱嵌,因此Na+的嵌入与脱嵌同时进行,B项正确;电池以高功率模式工作时,正极上NaFe[Fe(CN)6]得电子被还原为Na2Fe[Fe(CN)6],所以正极的电极反应式为NaFe[Fe(CN)6]+e-+Na+Na2Fe[Fe(CN)6],C项正确;若在无溶解氧的海水中,由于在低功率模式工作时需要氧气参与反应,因此该电池不能实现长续航的需求,D项错误。4.(2019年福州第三次质检)FFC电解法可由金属氧化物直接电解制备金属单质,西北稀有金属材料研究院利用此法成功电解制备钽粉(Ta),其原理如图所示。下列说法正确的是(

)。A.该装置将化学能转化为电能B.a极为电源的正极C.Ta2O5发生的电极反应为Ta2O5+10e-2Ta+5O2-D.石墨电极上生成22.4LO2,则电路中转移的电子数为4×6.02×1023C【解析】该装置是电解池,是将电能转化为化学能,A项错误;电解池工作时O2-向阳极移动,则石墨电极为阳极,电源的b极为正极,a极为负极,B项错误;Ta2O5为阴极,发生还原反应,其电极反应式为Ta2O5+10e-2Ta+5O2-,C项正确;没有指明是标准状况,无法计算转移的电子数,D项错误。5.(2019年湖北武汉高三联考)以纯碱溶液为原料,通过电解的方法可制备小苏打,原理装置图如下:

上述装置工作时,下列有关说法正确的是(

)。A.乙池电极接电源正极,气体X为H2B.Na+由乙池穿过交换膜进入甲池C.NaOH溶液Z的浓度比NaOH溶液Y的小D.甲池的电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑C【解析】由装置图可知,甲池生成O2,则甲池电极为阳极,故乙池电极为阴极,和电源负极连接,乙池溶液中H+得电子生成H2,A项错误;电解池中阳离子移向阴极,Na+移向乙池,B项错误;阴极附近H+放电破坏了水的电离平衡,电极附近OH-浓度增大,则NaOH溶液Z的浓度比NaOH溶液Y的浓度小,C项正确;生成氧气的电极为阳极,电解质溶液中OH-放电生成氧气,C结合H+生成HC,则电极反应式为4C+2H2O-4e-4HC+O2↑,D项错误。6.(2019年沈阳高三三模)某电池的简易装置如图所示,a、b、y、x电极材料均为惰性电极,分别从M、N处通入乙醇和O2,用该装置进行实验,下列说法正确的是(

)。A.a极的电极反应式为C2H5OH+12OH--12e-2CO2↑+9H2OB.AlCl3溶液中的总反应为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-C.反应开始后,观察到x电极附近出现白色沉淀D.左侧电池每通入32gO2,右侧电解池共生成2mol气体C

【解析】a极是燃料电池的负极,电池的电解质溶液为KOH溶液,则a极的电极反应式为C2H5OH+16OH―-12e-2C+11H2O,A项错误;电解AlCl3溶液的总反应为2Al3++6Cl-+6H2O3Cl2↑+3H2↑+2Al(OH)3↓,B项错误;反应开始后,x极的电极反应式为2Al3++6H2O+6e-3H2↑+2Al(OH)3↓,所以观察到x极附近出现白色沉淀,C项正确;左侧电池每通入32

g

O2,转移4

mol电子,右侧电解池生成2

mol

H2、2

mol

Cl2,共生成4

mol气体,D项错误。7.(2019年四川泸州2次质检)阴阳膜组合电解装置可用于循环脱硫,装置如图所示,用NaOH溶液在反应池中吸收尾气中的二氧化硫,将得到的Na2SO3溶液进行电解又制得NaOH。其中Ⅰ、Ⅱ离子交换膜将电解槽分为三个区域,电极材料为石墨,产品X为H2SO4溶液。下列说法正确的是(

)。A.Ⅱ为只允许阳离子通过的离子交换膜B.阴极区中N最初通入稀NaOH溶液,产品Z为氧气C.反应池采用气、液逆流方式,目的是使反应更充分D.阳极反应式为S+2e-+H2O2H++SC

【解析】由产品X为H2SO4可知,S来源于S放电,故Ⅱ为阴离子交换膜,A项错误;在阴极区应为水电离出的H+放电生成H2,故Z为H2,B项错误;反应池中气体从下口通入,NaOH溶液从上口加入,采用气、液逆流方式,可以使反应更充分,C项正确;阳极应为S放电生成S,电极反应式为S-2e-+H2O2H++S,D项错误。8.(2019年江南十校高三冲刺Ⅲ卷)丁二酸(C4H6O4)主要用于制取丁二酸酐、丁二酸酯类等衍生物,用作涂料、染料、黏合剂、药物等的原料。工业上可用电解顺丁烯二酸(C4H4O4)制备丁二酸,装置如图所示,下列说法错误的是(

)。A.阴极反应式为C4H4O4+2H++2e-C4H6O4B.石墨烯电极X的电势比石墨烯电极Y的低C.电解一段时间后,阳极室溶液的浓度变大D.石墨烯电极X连接的是电源的正极B【解析】阴极发生还原反应,故电极反应式为C4H4O4+2H++2e-C4H6O4,A项正确;石墨烯电极X为阳极,故电势比石墨烯电极Y的高,B项错误;阳极OH-放电,阳极室的H+通过质子交换膜进入阴极室,相当于电解水,故硫酸的浓度略增大,C项正确;石墨烯电极X为阳极,故与电源的正极相连,D项正确。9.(2019年广东深圳高考模拟)电解法处理CO2和SO2混合污染气体的原理如图所示,电解质为熔融碳酸盐和硫酸盐,通电一段时间后,Ni电极表面形成掺杂硫的碳积层。下列说法错误的是(

)。A.Ni电极表面发生了还原反应B.阳极反应式为2O2--4e-O2↑C.电解质中发生的离子反应有2SO2

+4O2-

2SD.该过程实现了电解质中碳酸盐和硫酸盐的自补充循环C【解析】由图示原理可知,Ni电极表面S→S,C→C,发生了还原反应,A项正确;阳极发生失电子的氧化反应,电极反应式为2O2--4e-O2↑,B项正确;电解质中发生的离子反应有2SO2

+O2+2O2-2S和CO2

+O2-C,C项错误;该过程在S和C被还原的同时又不断生成S和C,所以实现了电解质中碳酸盐和硫酸盐的自补充循环,D项正确。1.(2019年河南平顶山一轮质检)某实验小组模拟光合作用,采用电解CO2和H2O的方法制备CH3CH2OH和O2,其装置如图所示。下列说法不正确的是(

)。A.铂电极为阳极,发生氧化反应B.电解过程中,H+由交换膜左侧向右侧迁移C.阴极反应式为2CO2+12H++12e-CH3CH2OH+3H2OD.电路上转移2mol电子时,铂电极产生11.2LO2(标准状况)类题二给出(或容易得出)总反应式的原电池、电解池C

【解析】由装置图可知,铂电极为阳极,发生氧化反应,A项正确;电解池中阳离子向阴极移动,即H+由交换膜右侧向左侧迁移,B项错误;阴(铜)极上CO2发生还原反应,生成乙醇和水,电极反应式为2CO2+12H++12e-CH3CH2OH+3H2O,C项正确;电路上转移2mol电子时,有0.5molO2生成,D项正确。2.(2019年河北唐山第一次模拟)研究人员研发了一种“水电池”,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。在海水中,电池的总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl,下列有关“水电池”在海水中放电时的说法正确的是(

)。A.正极反应式为Ag+Cl--e-AgClB.每生成1molNa2Mn5O10,转移4mol电子C.Na+不断向“水电池”的负极移动D.AgCl是氧化产物D【解析】该电池的正极反应式为5MnO2+2e-Mn5,负极反应式为Ag+Cl--e-AgCl,Ag失电子,被氧化,则AgCl是氧化产物,A项错误,D项正确;由正极反应式可知,每生成1molNa2Mn5O10,转移2mol电子,B项错误;阳离子应向电池正极移动,C项错误。3.3.(2019年陕西汉中重点中学联考)一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示,石墨电极区发生的电极反应为MnO2+e-+H2OMnO(OH)+OH-。该装置工作时,下列叙述正确的是(

)。A.Al电极区的电极反应式:Al-3e-+3NH3·H2OAl(OH)3+3NB.石墨电极上的电势比Al电极上的低C.每消耗27gAl,有3mol电子通过溶液转移到石墨电极上D.若采用食盐水加NaOH溶液作电解质溶液,电极反应式相同A【解析】Al电极为负极,失电子,发生氧化反应,在氨水中Al失电子生成Al(OH)3沉淀,则负极反应式为Al-3e-+3NH3·H2OAl(OH)3+3N,A项正确;MnO2在石墨电极上得电子,石墨电极为正极,Al电极为负极,正极上的电势比负极上的高,B项错误;电子只能通过导线由Al电极转移到石墨电极上,C项错误;若采用食盐水加NaOH溶液作电解质溶液,由于Al(OH)3可以被NaOH溶液溶解,所以电极反应式不相同,D项错误。4.4.(2019年山东临沂教学质量检测)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的示意图如图所示。电池工作时电极上发生的反应如下:①RuⅡRuⅡ*(激发态)

②RuⅡ*-e-RuⅢ③+2e-3I-下列关于该电池的叙述正确的是(

)。A.电池工作时,是将化学能转化为电能B.电池工作时,电解质溶液中I-和

浓度不断减少C.透明导电玻璃上的电势比镀Pt导电玻璃上的电势高D.电解质溶液中发生反应:2Ru3++3I-2Ru2++D【解析】根据图示可知,该电池工作时,是将太阳能转化为电能,A项错误;电池工作时,电解质溶液中I-和

浓度不变,B项错误;根据装置图可知,电子由透明导电玻璃上通过用电器转移至镀Pt导电玻璃上,所以透明导电玻璃上的电势比镀Pt导电玻璃上的电势低,C项错误;电池工作时,电解质溶液中发生反应2Ru3++3I-2Ru2++,D项正确。1.(2019年钦州三模)新型锂-空气电池能量密度高、成本低,可作为未来电动汽车的动力源,其工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(

)。A.充电时,金属锂为阳极B.放电时,正、负两极周围都有LiOHC.放电时,每消耗22.4LO2,转移4mol电子D.放电和充电时,Li+迁移方向相反类题三带装置图的二次电池D【解析】充电时,金属锂为阴极,A项错误;金属锂电极周围为有机电解液,非水溶液,放电时,该极周围不会有LiOH,B项错误;没有标明是在标准状况下,无法计算22.4LO2的物质的量,C项错误;放电时阳离子由负极向正极移动,充电时阳离子由阳极向阴极移动,所以充、放电时,Li+迁移方向相反,D项正确。2.(2019年河南重点高中联考)某新型锂-空气二次电池放电情况如图所示,下列关于该电池的叙述正确的是(

)。A.电解液应选择可传递Li+的水溶液B.充电时,应将锂电极与电源正极相连C.放电时,空气电极上发生的电极反应为2Li++O2+2e-Li2O2D.充电时,若电路中转移0.5mol电子,空气电极的质量将减少3.5gC【解析】Li易与水反应,所以电解液不能选择可传递Li+的水溶液,A项错误;充电时,电池的负极连接电源的负极,所以应将锂电极与电源负极相连,B项错误;放电时,空气电极上氧气得电子,发生还原反应,电极反应式为2Li++O2+2e-Li2O2,C项正确;充电时,空气电极上的反应为Li2O2-2e-2Li++O2,若电路中转移0.5mol电子,则空气电极的质量将减少(0.5×7+0.25×32)g=11.5g,D项错误。3.(2019年高三化学信息Ⅰ卷)如图是新型镁-锂双离子二次电池,下列关于该电池的说法不正确的是(

)。A.放电时,Li+由左向右移动B.放电时,正极的电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-

LiFePO4C.充电时,外加电源的正极与Y相连D.充电时,导线上每通过1mole-,左室溶液质量减轻12gD【解析】放电时,原电池中阳离子移向正极,所以Li+由左向右移动,A项正确;放电时,右边为正极,得电子发生还原反应,电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4,B项正确;充电时,外加电源的正极与电池正极相连,即与Y相连,C项正确;充电时,左室得电子发生还原反应,电极反应式为Mg2++2e-Mg,导线上每通过1

mol

e-,有0.5

mol

Mg2+被还原,但右侧将有1

mol

Li+移向左室,所以溶液质量减轻12

g-7

g=5

g,D项错误。4.(2019年高三最新信息卷)全钒液流电池充电时间短,续航能力强,被誉为“完美电池”,工作原理如图1所示,反应的离子方程式为VO2++V3++H2OV+V2++2H+。以此电池电解Na2SO3溶液(电极材料为石墨),可产生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如图2所示。下列说法正确的是(

)。图1图2A.电解Na2SO3溶液时,a极与电池负极相连,图1中H+从电池右边移向左边B.电池放电时,负极的电极反应式为V+e-+2H+VO2++H2OC.电解时,b极的电极反应式为S+H2O-2e-S+2H+D.若电解过程中图2所有液体进出口密闭,则消耗12.6gNa2SO3时,阴极区溶液变化的质量为4.6gC【解析】Na+移向a极,a极是阴极,所以a极与电池负极相连,电池放电时,V3+→V2+,右边是正极,所以图1中H+从电池左边移向右边,A项错误;电池放电时,负极失电子发生氧化反应,电极反应式为VO2+-e-+H2OV+2H+,B项错误;S移向b极,b极是阳极,电解时b极的电极反应式为S+H2O-2e-S+2H+,C项正确;消耗12.6

g

Na2SO3,转移0.2

mol电子,有0.2

mol

Na+移入阴极区,同时阴极生成0.1

mol

H2(0.2

g),所以阴极区溶液变化的质量为0.2

mo