押全国卷理综第11题电化学基础（原卷版）-2021年高考化学临考题号押题（课标全国卷）

押全国卷理综第11题电化学基础高考频度：★★★★★难易程度：★★★☆☆一、考题分析电化学是高考每年必考内容，有选择题也有非选择题，命题角度主要有新型一般电池、新型可充电电池、新型燃料电池、电解池原理及其应用，另外有无离子交换膜也是关注的角度。具体考查电极反应式的正误判断与书写，电池反应式的书写，正负极的判断，电池充、放电时离子移动方向的判断，电极附近离子浓度的变化，电解的应用与计算，金属的腐蚀与防护等。试题素材新颖，属于中等难度题。二、近五年考点分布分析全国卷年份题号考点分布新型一般电池新型可充电电池新型燃料电池有无离子交换膜新型电解池=1\*ROMANI202012新型Zn—CO2可充电电池201912类似生物燃料电池√20181327（3）√CO2+H2S协同转化三室膜电解制备Na2S2O5201711外接电源的阴极保护20161128（3）√三室电渗析法处理Na2SO4废水=2\*ROMANII202012、26（1）新型电解池电解饱和食盐水201927（4）制备二茂铁201812Na—CO2二次电池201711电解制铝表面氧化膜201611Mg—AgCl电池=3\*ROMANIII2020碱性VB2—空气电池20191328（4）锌镍二次电池电解回收氯气20181127（3）可充电锂—空气电池√√电解制KIO3201711全固态锂硫电池201611可充电锌−空气燃料电池1．（2020年全国1卷）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年全国2卷）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=AgxWO33．（2020年全国3卷）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4．【2019新课标Ⅰ卷】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，氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C．正极区，固氮酶催化剂，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5．【2019新课标Ⅲ卷】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例1．一种氯离子介导的电化学合成方法，能将乙烯高效清洁、选择性地转化为环氧乙烷，电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后，将阴、阳极电解液输出混合，便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是反应流程：A．Ni电极与电源负极相连B．该过程的总反应为：CH2=CH2+H2O→+H2C．工作过程中阴极附近pH减小D．在电解液混合过程中会发生反应：HCl+KOH=KCl+H2O例2．一种高性价比的液流电池，其工作原理：在充放电过程中，电解液[KOH、]在液泵推动下不断流动，发生以下反应：，下列说法不正确的是A．电极A发生还原反应时，电极B的质量增加B．充电时，阴离子迁移：电极A→电极BC．放电时，电极A的反应式：D．储液罐中的KOH浓度减少时，能量转化形式：化学能→电能例3．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。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电极接外电源负极一、解答电化学问题注意“三看”一看有无外接电源，有电源装置为电解池，无电源装置为原电池；二看电极，判断阴阳极和正负极；三看电解质溶液。1．原电池工作原理示意图2．电解池工作原理(阳极为惰性电极)示意图3．电极判断的“五”方法:判断依据电极材料电极反应电子流向离子移向电极现象原电池负极活泼金属氧化反应流出阴离子移向电极质量减小正极不活泼金属或非金属还原反应流入阳离子移向电极增重或质量不变电解池阳极与电源正极相连氧化反应流出阴离子移向电极溶解或pH增大阴极与电源负极相连还原反应流入阳离子移向电极增重或pH减小4．电极反应式的书写（1）“三步”突破原电池电极反应式的书写:（2）电解池电极反应式的书写模式:5．金属腐蚀与防护的“两种比较”、“两种方法”两比较(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反应2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－负极反应Fe－2e－=Fe2＋其他反应Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(2)腐蚀快慢的比较①一般来说可用下列原则判断：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对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中；③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。两种保护方法(1)加防护层如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。(2)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属；②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。新型一般电池1．金属镁被视为下一代能量存储系统负极材料的极佳选择。镁—溴电池的工作原理如图所示(正、负极区之间的离子选择性膜只允许Mg2+通过：反应前，正、负极区电解质溶液质量相等)。下列说法错误的是A．Mg作负极，发生氧化反应B．石墨电极上发生的电极反应为C．用该电池对铅蓄电池进行充电时，N端与铅蓄电池中的Pb电极相连D．当外电路通过0.2mol电子时，正、负极区电解质溶液质量差为2.4g2．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。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3．某微生物电池在运行时可同时实现净化有机物污水、净化含Cr2O72废水（pH约为6）和淡化食盐水，其装置示意图如下图所示。图中，D和E为阳离子交换膜或阴离子交换膜，Z为待淡化食盐水。已知Cr3+完全沉淀所需的pH为5.6。下列说法不正确的是A．E为阴离子交换膜B．X为有机物污水，Y为含Cr2O72废水C．理论上处理1mol的Cr2O72的同时可脱除6mol的NaClD．C室的电极反应式为Cr2O72+6e+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O4．2005年法拉利公司发布的敞篷车(法拉利Superamerica)，其玻璃车顶采用了先进的电致变色技术，即在原来玻璃材料基础上增加了有电致变色系统组成的五层膜材料(如图所示)。其工作原理是：在外接电源(外加电场)下，通过在膜材料内部发生氧化还原反应，实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节。下列有关说法中不正确的是（）A．当A外接电源正极时，Li+脱离离子储存层B．当A外接电源负极时，电致变色层发生反应为：WO3+Li++e=LiWO3C．当B外接电源正极时，膜的透过率降低，可以有效阻挡阳光D．该电致变色系统在较长时间的使用过程中，离子导体层中Li+的量可保持基本不变新型可充电电池5．高铁电池是一种新型可充电电池，可长时间保持稳定的放电电压，其总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，下列叙述不正确的是A．放电时，OH−向负极移动B．放电时，正极附近溶液的pH增大C．充电时，阳极反应为Fe(OH)3−3e+5OH−=FeO+4H2OD．充电时，每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化6．最近，科学家报道了一种新型可充电钠电池，其工作原理如图所示，下列说法错误的是()A．放电时，X极为负极B．充电时，向X极迁移C．放电时，Y极反应为D．电极材料中，单位质量金属放出的电能：7．混合动力汽车(HEV)中使用了镍氢电池，其工作原理如图所示：其中M为储氢合金，为吸附了氢原子的储氢合金，溶液作电解液。关于镍氢电池，下列说法正确的是()A．充电时，阴极附近降低B．发电机工作时溶液中向甲移动C．放电时正极反应式为：D．电极总反应式为：8．科研人员利用锂离子在石墨烯表面和电极之间能做快速大量穿梭运动的特性，开发出一种新能源电池——石墨烯电池(如图所示)，该电池用嵌有锂单质的石墨烯(用LixC6表示)和钴酸锂作电极材料，总反应式为LixC6+Li1xCoO2LiCoO2+C6，下列关于该电池的说法中错误的是（）A．钴酸锂作正极材料B．该隔膜应为阴离子交换膜C．正极的电极反应式为Li1－xCoO2+xLi++xe=LiCoO2D．该电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度9．钾(K)资源丰富，成本低廉，用其制作的钾离子电池有着超越锂离子电池的发展前景。我国科研人员在钾离子电池的研发上做出了巨大的贡献。如图是我国某科研团队研制的一种钾离子电池充电时的示意图，下列说法不正确的是（）A．放电时，外电路电子由电极a流向电极bB．钾离子电池电解液一般选择有机溶剂，但会有一定的安全隐患C．充电时，每当外电路中转移1mole，正极材料会“释放”39gK+D．充电时，电极b上的电极反应式为：WS2+xK++xe=KxWS210．目前，国家电投集团正在建设国内首座百千瓦级铁－铬液流电池储能示范电站。铁－铬液流电池总反应为Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+，工作示意图如图。下列说法错误的是A．放电时a电极反应为Fe3++e−=Fe2+B．充电时b电极反应为Cr3++e−=Cr2+C．放电过程中H+通过隔膜从正极区移向负极区D．该电池无爆炸可能，安全性高，毒性和腐蚀性相对较低新型燃料电池11．甲酸(HCOOH)燃料电池对新能源的发展具有划时代的意义。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。下列说法错误的是A．电池负极电极反应式为：HCOO+2OH2e=HCO+H2OB．电池工作时，乙池中只发生还原反应C．电池工作时，K+、H+从甲池通过半透膜向乙池迁移D．电池工作时每消耗标准状况下22.4LO2，电路中转移的电子数目是4NA12．微生物燃料电池(MFC)为可再生能源的开发和难降解废弃物的处理提供了一条新途径。某微生物燃料电池示意图如图所示(假设废弃物为乙酸盐)。下列说法错误的是()A．甲室菌为好氧菌，乙室菌为厌氧菌B．甲室的电极反应式为C．该微生物燃料电池(MFC)电流的流向：由b经导线到aD．电池总反应式为13．国际能源期刊报道了一种正在开发中的绿色环保“全氢电池”，有望减少废旧电池产生的污染。其工作原理如图所示。下列说法正确的是A．“全氢电池”工作时，将酸碱反应的中和能转化为电能B．吸附层b发生的电极反应：H2–2e+2OH=2H2OC．NaClO4的作用是传导离子和参与电极反应D．“全氢电池”的总反应:2H2+O2=2H2O新型电解池14．基于惰性电极电解水的氧化还原反应原理，设计了一种电化学灭活新冠病毒的装置。下列说法正确的是A．新冠病毒主要是被碱性溶液灭活的B．NaCl代替Na2CO3更绿色高效C．a电极电势比b电极电势低D．转移4mole时，可以收集到标况下22.4LO215．以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极处理有机废水的装置如图所示(以含的溶液为例)。下列说法不正确的是A．负极反应为B．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上最多可除盐58.5gD．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为1：216．因镍与盐酸反应缓慢，工业上以镍和盐酸为原料，利用离子膜电解技术制取氯化镍()，其原理如图。电解过程露不断往b极区补充盐酸。下列说法正确的是A．a接外电源的负极B．离子交换膜为阳离子交换膜C．总反应为：D．电解过程可用溶液代替盐酸17．疫情期间某同学尝试在家自制含氯消毒剂。用两根铅笔芯（C1和C2）、电源适配器和水瓶组装如图所示的装置。接通电源观察到：C1周围产生细小气泡，C2周围无明显现象；持续通电一段时间后，C2周围产生细小气泡。此时停止通电，拔出电极，旋紧瓶塞，振荡摇匀，制备成功。关于该实验的说法不正确的是A．C1电极产生气泡原因：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．自制消毒剂的总反应为：NaCl＋H2ONaClO＋H2↑C．可以用两根铁钉代替铅笔芯完成实验D．实验过程中要注意控制电压、开窗通风、导出氢气，确保安全18．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如下图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是A．a电极的电极反应为4H2O＋4e－＝2H2↑＋4OH－B．c