2022年高考二轮复习：电化学基础

专题强化练（七）

1.（2020•河北省名校联盟联考）我国科学家发明了一种“可固氮”的镁一氮二次电池，其装置如图

所示。下列说法不正确的是（）

无水LiCl-MgCl2

A.固氮时，电池的总反应为3Mg+Nz^Mg3N2

B.脱氮时，钉复合电极的电极反应式为蛇蜒-6e-===3Mg2++N2

C.固氮时，外电路中电子由钉复合电极流向镁电极

D.当无水LiCl-MgCk混合物受热熔融后电池才能工作

解析：A项，固氮时该装置为原电池装置，镁为活泼金属，作负极，被氧化成Mg2+,钉复合电极为

正极，氮气在电极上发生还原反应生成心，与熔融电解质中镁离子反应生成蝇3冲，所以总反应为3Mg+

N2=Mg3N2,正确；B项，脱氮时，一3价的氮要被氧化，钉复合电极应发生氧化反应，MgsN2失电子发生氧

-2+

化反应生成氮气，电极反应：Mg3N2—6e=3Mg+N2t,正确；C项，固氮时，镁电极为负极，外电路中

电子由负极镁电极流向钉复合电极，错误；D项，无水LiCl-MgCL混合物常温下为固体，无自由移动离子,

不能导电，受热熔融后产生自由移动离子导电，电池才能工作，正确；故选C。

答案：C

2.（2020•皖南八校临门一卷）某微生物燃料电池能将污水中的乙二胺（HzNCH2cH2怅）氧化成环境友好

的物质，示意图如图所示，a、b均为石墨电极。下列说法错误的是（）

+

A.a电极的电极反应为H2NCH2cH2加2—16葭+4H2c02t+N2t+16H

B.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

C.a电极上的电势比b电极上的电势低

D.电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变

解析：根据原电池装置图分析，压NCH2CH2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳

-+

和水，则a为负极，电极反应式为H2NCH2CH2NH2+4H2O-16e=2C02t+N2t+16H,氧气在正极b上得电

子发生还原反应，电极反应式为。+4屋+4H+=2比0,据此分析解答。A项，HzNC压CHzNH?在负极a上失电子

+

发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，电极反应式为HzNCHzCHzNH?—16葭+4H?0=2C()2t+N2f+16H,

正确；B项，原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此，电池工作时质子(H+)通过质子交

换膜由负极区向正极区移动，正确；C项，由上述分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故a电极上的

电势比b电极上的电势低，正确；D项，电池工作时，氧气在正极b上得电子发生还原反应，发生的电极

反应式为0z+4e-+4H+=2H2O,『浓度减小，故b电极附近溶液的pH增大，错误。

答案：D

3.(2020•成都市第七中模拟)锌一空气燃料电池有比能量高、容量大、使用寿命长等优点，可用作

电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，放电时发生反应：2Zn+O2+4OIT+2H2=2[Zn(0H)412

一。下列说法正确的是()

A.放电时，负极反应为Zn—2e-=Zn2+

B.该隔膜为阳离子交换膜，允许K+通过

C.充电时，当0.1molO2生成时，流经电解质溶液的电子个数约为L204X1()22

D.采用多孔炭可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

解析：由放电时总反应2Zn+O2+4O『+2H20===2[Zn(0H)4y一和装置图可知，金属Zn为负极，放电时

-

发生反应：Zn+40H-2e-=[Zn(OH)4],多孔炭为正极，反生反应：。2+4屋+2H2。=40『，充电时总

反应为2[Zn(0H)j2-=2Zn+02t+40k+2压0,金属Zn为阴极，多孔炭为阳极，以此分析。A项，放电

时，负极反应为Zn+40H--2e-=[Zn(0H)4]2-,错误；B项，正极发生反应：02+46-+2H2。=40『，可知

该隔膜为阴离子交换膜，允许通过，错误；C项，不论放电还是充电，电子都不会流经电解质溶液，

错误；D项，采用多孔炭可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，正确。

答案：D

4.(2020•宁夏三校联考)我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。闭合及、

断开及时，制氢并储能；断开K?、闭合K时，供电。下列说法错误的是()

光伏电池

A.制氢时，溶液中K+向Pt电极移动

B.供电时，Zn电极附近溶液的pH不变

C.供电时，X电极发生还原反应

D.制氢时，X电极反应式为防(011)2—屋+0『二200口+上0

解析：闭合及、断开及时，制氢并储能，构成电解池，Pt电极发生还原反应，为阴极，X电极发生

氧化反应，为阳极；断开％、闭合及时，构成原电池，X电极发生还原反应，为正极，Zn电极发生氧化反

应，为负极。A项，制氢时，Pt电极为阴极，电子从X电极向Pt电极移动，溶液中底向Pt电极移动，正

确；B项，供电时，Zn电极发生氧化反应，发生反应Zn—2e-+40IT=Zn0厂+2上0,消耗OH,pH减小，

错误；C项，供电时，X电极发生还原反应，NiOOH转化为Ni(OH)2,正确；D项，制氢时，X电极为阳极,

-

反应式为Ni(0H)2-e"+0H=Ni00H+H20,正确。

答案：B

5.(2020•咸阳模拟)碳酸二甲酯［(CHALCO］是一种具有发展前景的“绿色”化工产品。电化学法合

成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。下列说法错误的是()

石墨I质子交换膜石墨II

A.石墨I与直流电源正极相连

B.H+由石墨II通过质子交换膜向石墨I移动

+

C.石墨I上发生的电极反应为2cH3OH+CO-2e-=(CH30)2C0+2H

D.电解过程中，阴极和阳极消耗气体的物质的量之比为1：2

解析：该装置有外接电源，是电解池，由图可知甲醇和一氧化碳失电子发生氧化反应生成碳酸二甲

酯，则电极石墨I为阳极，阳极反应为2cH3OH+CO—2e-=(CH3O)£O+2H+,电极石墨II为阴极，阳极产

生的氢离子从质子交换通过移向阴极，氧气在阴极得电子与氢离子反应生成水，电极反应为6+4e-+4H+

=2H2,据此解答。A项，石墨I为阳极，与直流电源正极相连，正确；B项，电解池工作时，阳离子向

阴极移动，即酎由石墨I通过质子交换膜向石墨II移动，错误；C项，石墨I为阳极，阳极上是甲醇和一

-+

氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为2CH30H+C0-2e=(CH30)2C0+2H,正确；D项，常温常

压下甲醇是液体，电解池工作时转移电子守恒，根据关系式2co〜4e-〜0?可知阴极消耗的氧气与阳极消耗

的一氧化碳物质的量之比为1：2,正确。

答案：B

6.(2020•成都市模拟)已知某种二次锂离子电池工作时反应为LiICn+Li(i-x)Co02=LiCo02

+nCo电池如图所示。下列说法不正确的是()

A.放电时，碳材料极失去电子，发生氧化反应，电子经外电路，Li+经内电路同时移向正极

B.放电时正极反应为Lia-x)CoC)2+xLi++xe-^LiCoOz

C.充电时，Li+从负极脱出，又嵌入正极

D.锂离子二次电池正、负极之间充、放电时发生传输Li+的反应，少有副反应

解析：放电时的反应为LiC+Lia-x)CoC)2=LiCoOz+nC,Co元素的化合价降低，Li元素的化合价

升高，原电池中负极发生氧化反应，反应式为Li。一xe—=xLi++nC,正极发生还原反应，反应式为Lia

+-

-x)Co02+xLi+xe=LiCo02,再由放电时的反应分析充电时的反应。A项，放电时，碳材料极为负极，发

生氧化反应，电子经外电路，Li+经内电路同时移向正极，正确；B项，由上述分析可知，Co元素的化合

价降低，正极反应式为Lia-x)Co02+xLi++xe-=LiCoC)2,正确；C项，充电时，Li卡应从正极脱出，嵌

入阴极，错误；D项，由上述正负极反应可知，锂离子二次电池正、负极之间充放电时发生传输Li+的反

应，少有副反应，正确。

答案：C

7.(2020•厦门质检)一种双电子介体电化学生物传感器，用于检测水体急性生物毒性，其工作原理

如图。下列说法正确的是()

A.图中所示电极为阳极，其电极反应式为LFe(CN)6一底=LFe(CN)6

B.甲蔡醒在阴极发生氧化反应

C.工作时K+向图中所示电极移动

D.NAD(P)H转化为NAD(P)+的过程失去电子

解析：A项，根据图示可知KFe(CN)e在电极表面失电子生成LFe(CN)6,故图示电极为阳极，其电极

方程式为K4Fe(CN)6一鼠=K3Fe(CN”+K+,错误；B项，甲蔡醍应在阴极发生还原反应，错误；C项，工作

时在电解池中阳离子应向阴极移动，错误；D项，根据图示，该过程NAD(P)H被甲蔡醍氧化，即失去电子，

正确。

答案：D

8.(2020•南宁第二次适应性测试)DBFC燃料电池的结构如图，该电池的总反应为NaBH4+

4H202=NaB02+6H200下列关于电池工作时的相关分析不正确的是()

NaBH4(aq)+

NaOH(叫，

HA(aq)+

钠离子交换膜NaOH(aq)

A.X极为正极，电流经X流向外电路

-

B.Y极发生的还原反应为H202+2e=20H-

C.X极区溶液的pH逐渐减小

-1-

D.每消耗L0L0.50mol•L的H202电路中转移1.0mole

--

解析：由工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为BHr+80H-8e=B0r+6H20,

正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OFT,电极反应式为HzOz+Ze-=20『。A项，由图知X极为

--

负极，电子经X流向外电路流入Y,错误；B项，Y极为正极，出0?发生还原反应：H202+2e=20H,正确；

C项，X极发生氧化反应：BH7+801r—8e-=B0F+6Ho故X极区溶液的pH逐渐减小，正确；D项，由

电极反应式HzO?+2e-=20『知，每消耗LOL0.50mol•L，的HzO,电路中转移1.0mole",正确。

答案：A

9.电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。

(1)图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择(填字母)。用电化学原理解

释材料B需定期拆换的原因:

a.碳棒b.锌板c.铜板

(2)图2中，钢闸门C作极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电

极反应式为,检测该电极反应产物的方法是

WWW''_|直流电源|

jh

EF

Cl；

"合'金一|一钳乙三鬟暨液嘉&乙二酸溶液

浓盐酸交换膜

C10\H2O

图3图4

(3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁一次氯酸盐”燃

料电池原理示意图，电极为镁合金和伯合金。

①E为该燃料电池的极(填“正”或“负”)。F电极上的电极反应式为

②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解释其原因:

()()

IIII

(4)乙醛酸(H——C——C——OH)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产

乙醛酸，原理如图4所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电

极的产物反应生成乙醛酸。

①N电极上的电极反应式为o

②若有2mol酎通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为molo

解析：（1）根据电化学原理，材料B对应的金属的活泼性应强于被保护的金属，所以材料B可以为锌

板。（2）图2为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源负极相连，作阴极，则D作阳极，在阳

极发生失电子反应生成CLo可以用湿润的淀粉-KI试纸或淀粉-KI溶液来检验Cl2o（3）①镁具有较强的还

原性，且由图示可知Mg转化为Mg（0H）2,发生失电子的氧化反应，故E为负极。次氯酸根离子具有强氧化

性，且由图示可知在F电极（正极）Cl（r转化为C-，发生得电子的还原反应。②镁可与水缓慢反应生成氢

气（与热水反应较快），即发生自腐蚀现象。（4）①由T的迁移方向可知N为阴极，发生得电子的还原反应,

结合题意“两极室均可产生乙醛酸”，可知N电极为乙二酸发生得电子的还原反应生成乙醛酸。②1mol乙

二酸在阴极得到2mol电子，与2molH+反应生成1mol乙醛酸和1molH20,同时在阳极产生的1molCl2

能将1mol乙二醛氧化成1mol乙醛酸，两极共产生2mol乙醛酸。

答案：（l）b锌等作原电池的负极（失电子，Zn-2e-===Zn2+）,不断遭受腐蚀，需定期拆换

（2）阴2Cr-2e-=Cl2t将湿润的淀粉-KI试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成氯气（或取

阳极附近溶液滴加淀粉-KI溶液，变蓝）

⑶①负C10-+2e_+H20=Cr+20H-

@Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2f

+

（4）①HOOC—COOH+2e-+2H=HOOC—CHO+H20

②2

10.（2020•漳州第一次质检）化学电池的研究一直是化学工作者研究的热点之一。

I.美国科学家S-鲁宾成功开发锌汞纽扣式电池，以锌和氧化汞为电极材料，氢氧化钾溶液为电解

液的原电池，有效地解决电池使用寿命短，易发生漏液等问题。电池总反应为Zn+HgO=ZnO+Hg。

（1）该电池的正极反应式为o

（2）含汞电池生产企业的污水中会含有一定量的+2价的汞离子，通常采用处理成本较低的硫化物沉

淀法，即向污水中投入一定量的硫化钠，反应的离子方程式为

⑶该方法的缺点是产物的颗粒比较小，大部分悬浮于污水中，通常采用投入一定量的明矶晶体进行

后续处理，请解释其原因

n.锂离子电池由于轻便、比能量大等优点，成为当今社会最为常见的电池。其中的重要材料磷酸亚

铁锂(LiFePOj通常按照下列流程进行生产:

Li()H-H2()

一气体XC(XHO

50〜loO7C||2

混合搅拌|210~480°(Jim2P()]1

--------......--------C----------------

150〜210℃

(NHt)2HPO|

(4)生产过程中“混合搅拌”的目的是

气体X的化学式为。

(5)请写出一定条件下由LiH2PO,生成LiFeP04的化学方程式:

当生成1mol磷酸亚铁锂时，转移的电子数目为o

(6)生成LiFePOa的过程可能产生一种杂质对电池有致命的影响，则该杂质可能为o

解析：I.(1)正极发生还原反应，HgO获得电子生成Hg,碱性条件下还生成氢氧根离子，该电池的

正极反应式为HgC)+H：；0+2e-=Hg+20H-。(2)硫离子与汞离子反应生成HgS沉淀，反应离子方程式为Hg?

++S"=HgS(。(3)铝离子水解得到氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS微粒的沉降。

II.(4)生产过程中“混合搅拌”的目的：使反应物充分混合，增大反应速率，锈根离子与氢氧根离

子反应生成氨气，即X为NH3。(5)流程图中LiH2P(X与FezOs、C反应生成LiFePO,，Fe元素被还原，C元素

被氧化生成C0,还有水生成，反应方程式为2LiH2P04+Fe23+C=2LiFeP04+C0t+2H2,当生成1mol磷酸

亚铁锂时，转移的电子为1mol,即转移电子数目为6.02X1023。(6)碳可能将氧化铁中Fe元素还原为Fe

单质，对电池有致命的影响。

--

答案：I.(l)HgO+H2O+2e=Hg+2OH

⑵H*+S~=HgSI

⑶铝离子水解得到氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS微粒的沉降

II.（4）使反应物充分混合，增大反应速率NH3

23

（5）2LiH2PO4+Fe2O3+C=2LiFePOi+COt+2压06.02X10

（6）Fe

11.（2020•深圳第一次调研等汇编）（1）利用LiOH和钻氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可

由电解法制备，钻氧化物可通过处理钻渣获得。利用如图1装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为

LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为（填化学式）溶液，阳极电极反应式为

____________________________________________,

电解过程中Li+向（填“A”或"B”）电极迁移。

阳离子交换膜

图1

（2）用NaOH溶液吸收烟气中的S02,将所得的Na2s。3溶液进行电解，可循环再生NaOH,同时得到H2s0&,

其原理如图2所示（电极材料为石墨）。图中a极要连接电源的（填“正”或“负”）极，C口流出

的物质是，SOT放电的电极反应式为,电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解

释原因：

图2

解析：（DB极区生成H2,同时会生成LiOH,则B极区电解液为LiOH溶液；电极A为阳极，在阳

极区LiCl溶液中Cl一放电，电极反应式为2Cr一2r=CLt；在电解过程中Li+（阳离子）向B电极（阴极

区）迁移。（2）根据Na+、S0「的移向判断阴、阳极。Na+移向阴极区，a极应接电源负极，b极应接电源正

+

极，其电极反应式分别为，阳极：S0r-2e-+H20===S0r+2H,阴极：2H20+2e-===H21+20H-o所以从CD

流出的是H2SO4,在阴极区，由于酎放电，破坏水的电离平衡，c(H+)减小，c(OIT)增大，生成NaOH,碱性

增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。

-

答案：(l)LiOH2Cr-2e=Cl2fB

-+

(2)负硫酸S0r-2e+H20=S0r+2H水中存在平衡：压011++0『，在阴极H卡放电生成上，

c(H+)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强

12.(2020•江淮十校联考等汇编)I.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(KFeO。

不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：

(1)该电池放电时正极的电极反应式为

若维持电流强度为1A,电池工作10min,理论消耗Zng(已知F=96500C-moF1)»

(2)盐桥中盛有饱和KC1溶液，此盐桥中氯离子向(填“左”或“右”，下同)池移动；若用

阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向移