2022年新高考化学时事热点情境化考题-电化学专题(解析版)

2022年新高考化学时事热点情境化考题-------电化学专题1．一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，其电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段。其电池总反应为：；下列说法不正确的是A．吸收ZnSO4溶液的有机高聚物固态电解质中离子可自由移动B．充电时，SO向阴极移动C．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极D．放电时，电极的正极反应为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-【答案】B【详解】A．内电路通过离子的移动导电，所以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物固态电解质中离子可自由移动，故A正确；B．充电时，阴离子移向阳极，SO向阳极移动，故B错误；C．根据总反应式，放电时，锌的化合价升高，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极，故C正确；D．放电时，MnO2中Mn元素的化合价降低生成MnOOH，所以电极的正极反应为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，故D正确；2．《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2H++HO，Ka=2.4×10-12)。下列说法正确的是A．X膜为阴离子交换膜 B．每生成1molH2O2外电路通过4mole—C．催化剂可加快单位时间内反应中电子的转移数目 D．a极上发生还原反应【答案】C【详解】A．由分析可知，X膜应为阳离子交换膜，允许氢离子通过，故A错误；B．由分析可知，反应总方程式为H2+O2=H2O2，由方程式可知，生成1mol过氧化氢，外电路通过2mol电子，故B错误；C．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，使单位时间内反应中电子的转移数目加快，故C正确；D．由分析可知，通入氢气的a极为原电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，故D错误；3．我国《政府工作报告》首次写入“推动充电、加氢等设施的建设”。如图是一种新型“全氢电池”，能量效率可达。下列说法不正确的是A．该装置将化学能转化为电能B．离子交换膜不允许和通过C．吸附层为负极，电极反应式为D．电池总反应为【答案】C【详解】A．“全氢电池”工作时是原电池反应，能量变化是将化学能转化为电能，故A正确；B．由工作原理图可知，左边溶液为碱性，右边溶液为酸性，所以离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和，因此该离子交换膜不能允许H+和OH－通过，故B正确；C．根据氢气的进出方向可知，氢气在吸附层A上发生氧化反应，化合价由0价变成+1价，吸附层A为负极，电极反应为：H2-2e-+2OH-═2H2O，故C错误；D．根据C的分析可知，右边吸附层B为正极，发生了还原反应，正极电极反应是2H++2e-═H2↑，左边吸附层A为负极，发生了氧化反应，电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，因此总反应为：H++OH-=H2O，故D正确；4．世界首款石墨烯锂离子电池产品已发布，可在-30℃-80℃环境下工作，电池循环寿命高达3500次左右，充电效率是普通充电产品的24倍。它是利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性制作的一种新型二次电池。其工作原理如图所示，电池反应式为。下列关于该电池的说法不正确的是A．充电时，移向石墨烯B．充电时，转移电子理论上阴极材料质量增加3.5gC．放电时，极发生的电极反应为D．对废旧的该电池进行“放电处理”，让从石墨烯中脱出有利于回收【答案】C【详解】A．根据得到放电时石墨烯为负极，则充电时，石墨烯为阴极，移向阴极(石墨烯)，故A正确；B．充电时，移向阴极(石墨烯)，电极反应式为，转移电子理论上阴极材料质量增加0.5mol×7g∙mol−1＝3.5g，故B正确；C．放电时，正极(极)发生的电极反应为，故C错误；D．对废旧的该电池进行“放电处理”，让从石墨烯中脱出有利于回收，故D正确；5．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如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、d离子交换膜依次为阳子交换膜和阴离子交换膜C．电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu2++2e-=CuD．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320gNaOH【答案】D【详解】A．a为电解池的阴极，H2O中的H+得到电子发生还原反应生成H2，电极反应为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-，A项正确；B．因溶液为电中性，a电极附近产生了阴离子，必须让阳离子发生移动，c为阳离子交换膜，b电极附近阴离子减少，必须让阴离子发生移动，d为阴离子交换膜，B项正确；C．Cu(1)作正极，得到电子，电极反应为Cu2++2e-=Cu，C项正确；D．电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液浓度同时由2.5mol·L-1降到1.5mol·L-1，负极区硫酸铜溶液同时由0.5mol·L-1升到1.5mol·L-1，正极反应可还原Cu2+的物质的量为2L×(2.5-1.5)mol·L-1=2mol，电路中转移4mol电子，电解池的阴极生成4molOH-，即阴极区可得4mol氢氧化钠，其质量为160g，D选项错误；6．我国科学家报道了机理如下图所示的电化学过程。下列相关说法错误的是A．Ni电极为阴极B．Ni-YSZ电极上发生的反应为CH4+2O2-—4e-=CO2+2H2C．该电化学过程的总反应为CH4C+2H2D．理论上，每有1molCO2与1molO2-结合，电路中转移2mole-【答案】D【详解】A．由分析可知，Ni电极为阴极，碳酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成碳和氧离子，故A正确；B．由分析可知，Ni-YSZ电极物为电解池的阳极，电极反应式为CH4+2O2-—4e-=CO2+2H2，故B正确；C．由分析可知，电解的总反应方程式为CH4C+2H2，故C正确；D．由分析可知，每有1molCO2与1molO2-结合成1mol，电路中转移4mole-，故D错误；7．镓的化学性质与铝相似，电解精炼法提纯镓(Ga)的原理如图所示。已知：金属活动顺序Zn>Ga>Fe。下列说法错误的是A．阳极泥的主要成分是铁和铜B．阴极反应为C．若电压过高，阴极可能会产生H2导致电解效率下降D．电流流向为：N极→粗高纯极【答案】B【详解】A．电解精炼时，粗镓作阳极，活泼的锌和镓优先失去电子被氧化溶解，杂质中的铁和铜沉积下来形成阳极泥，A正确；B．镓的化学性质与铝相似，具有两性，阳极镓失去电子在强碱性溶液中被氧化为GaO，阴极生成镓的反应为：，B错误；C．若电压过高，溶液中的氢离子可能在阴极得到电子生成氢氫气，从而导致电解效率下降，C正确；D．电流方向与电子流向相反，所以电流由直流电源正极，经电解池阳极、电解质溶液、阴极到直流电源负极，D正确。8．某研究团队发现，利用微生物电化学系统可处理含氮废水。下图是一种新型的浸没式双极室脱盐—反硝化电池，中间由质子交换膜隔开，阳极室中的通过泵循环至阴极室。下列说法错误的是A．电极电势：阴极室高于阳极室B．负极的电极反应式：CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+C．当处理1mol时，有5molH+经过质子交换膜，移向阴极室D．该装置需在适宜的温度下进行，温度不宜过高【答案】B【详解】A．原电池中电极电势，右侧正极高于左侧负极，则右侧阴极高于左侧阳极，故A正确；B．负极电极反应式为(CH2O)n-4ne-+nH2O=nCO2↑+4nH+，故B错误；C．由正极电极反应式2NO+12H++10e-=N2↑+6H2O可知，当处理1mol时，有5molH+经过质子交换膜，移向阴极室，故C正确；D．温度过高(CH2O)n会变成气体，因此需要控制温度，故D正确；9．直接硼氢化物燃料电池是一种新型的燃料电池，具有理论比能量高，产物清洁无污染，燃料易于储存和运输等特点。如图所示是以NaBH4(溶于碱溶液中)为燃料的直接硼氢化物燃料电池结构示意图。反应中BH转化成为BO。下列有关说法中错误的是A．该电池A室为阳极室B．工作过程中电池B室的pH明显减小C．负极反应式为：BH+8OH-=BO+6H2O+8e-D．该电池B室极板的电势高于A室极板【答案】B【详解】A．A为负极，也可称为阳极室，发生氧化反应，A正确；B．B室的氧气发生还原反应：O2+4e-+2H2O=4OH-，pH明显增大，B错误；C．负极(A)发生氧化反应：BH+8OH--8e-=BO+6H2O，可将8e-移至右端，反应式为：BH+8OH-=BO+6H2O+8e-，C正确；D．A为负极，B为正极，正极电势高于负极，电池B室极板的电势高于A室极板，D正确；10．如图所示的C/Na4Fe(CN)6--钠离子电池是一种新型电池。下列有关说法正确的是A．电极a在放电时做正极，充电时做阴极B．放电时，电极b上的电极反应为:NaxC-e-=Na++Nax-1CC．电池工作时，Na+向电板b移动D．该电池通过Na+的定向移动产生电流，不发生氧化还原反应【答案】B【详解】原电池中电子从负极流出经外电路流回正极，电解池中，电子从电源负极流向电解池的阴极，电解质中离子定向移动传递电荷，阳极上失去电子，流回电源正极，从图中电池放电电子流动方向知电极b是原电池负极，电极a是原电池正极；从充电时电子移动方向知，a是电解池的阳极，b是电解池的阴极。详解：结合以上分析A.电极a在放电时做正极，充电时做阳极，A错误；B.放电时，电极b上发生氧化反应，电极反应为:NaxC-e-=Na++Nax-1C，B正确；C.电池工作时，阳离子移向正极，即Na+向电板a移动，C错误；D.电池工作时发生氧化还原反应，D错误；因此，本题答案为B。11．下图所示电解装置(电极均为惰性电极)可用于制取硫酸，该工艺已被某些工厂所采用。下列说法错误的是（）A．阴极的电极反应式为2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑B．该工艺中NaHSO3转化为硫酸的转化率不会超过33.3%C．通过阴离子交换膜交换的离子主要是SO32-D．图中右侧电极应连接电源的正极【答案】B【详解】A.根据阴极上发生还原反应可判断放出氢气的一极为阴极，该电极的产物为H2和Na2SO3，电极反应式为2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑，A正确；B.阴极上每得到4mole-生成4molSO32-，同时在阳极生成1molO2，根据反应2SO32-+O2=2SO42-可知1molO2只能与2molSO32-反应，所以该工艺中NaHSO3转化为硫酸的转化率可以大于33.3%，但不会超过50%，B错误；C.根据阴极的电极反应式2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑可知，阴离子交换膜交换的离子主要是，C正确；D.根据图示可知：左侧电极为阴极，右侧电极为阳极，右侧电极连接电源的正极，D正确；12．如图，下列关于新型镁锂双离子二次电池的说法不正确的是A．充电时，导线上每通过1mole—，理论上左室电解液质量减轻12gB．充电时，外加电源的正极与Y相连C．放电时，Li由左向右移动D．放电时，正极的电极反应式为Li1–xFePO4+xLi++xe—=LiFePO4【答案】A【详解】A．充电时，左室电极反应式为：Mg2++2e-=Mg，导线上每通过1mol电子，电解液质量减轻12g，同时右侧极室将有1molLi+移向左室，使电解液质量增加7g，所以左极室溶液质量共减轻12g-7g=5g，A项错误；B．充电时，外加电源的正极与该电池的正极相连，所以外加电源的正极与Y相连，B项正确；C．放电时，溶液中阳离子移向正极，所以Li+由左向右移动，C项正确；D．放电时，右边是正极，发生还原反应，电极反应式为：Li1–xFePO4+xLi++xe—=LiFePO4，D项正确；13．以锆英石(主要成分是ZrSiO4

，

还含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)

为原料生产硅、铝、锆及其化合物的流程如图所示(1)高温气化过程中，

不考虑损失，

发现分馏后得到的SiCl4质量通常比由纯ZrSiO4发生的反应得到的SiCl4质量大，

用反应方程式说明其原因：__________________。(2)写出上述流程中ZrCl4与水反应的化学方程式：_______________________。(3)搭杂Y2O3的ZrO3固体，在高温下能传导O2—。利用它的导电性，可制得燃料电池。利用CH4燃料电池作为电源(如左下图所示)，采用如右下图所示电解槽装置，用Cu-Si合金作硅源，在950℃下利用三层液熔盐对冶金硅进行电解精炼提纯、可降低高纯硅制备成本。

①电极c与_____(填“b”或“a”)相连。②a极的电极反应为：______________________。③假设在电解精炼过程中没有能量损失，

则消耗33.6LCH4

(标准状况下)

时，提纯____molSi。(4)高温气化后的固体残渣除碳外，

还有Al2O3和FeCl3，从残渣中分离出Al2O3的方法如下：①已知Ksp[Fe(OH)3=1×10—39。“提纯”过程中，

当溶液中c(Fe3+)<10—6mol/L时，

落液中c(OH—)>____mol/L。②“沉淀”过程中，通入过量CO2时发生反应的离子方程式为______________。【答案】（1）SiO2+2Cl2+2CSiCl4+2CO（2）ZrCl4+9H2O=ZrOCl·8H2O+2HClaCH4−8e−+4O2−=CO2+2H2O3（4）1×10－11AlO2－+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3－【详解】(1)锆英石(主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2•SiO2，还含少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)，杂质SiO2也能在高温气化条件下反应生成SiCl4，则分馏后得到的SiCl4质量通常比由纯ZrSiO4发生的反应得到的SiCl4质量大，涉及反应的化学方程式为SiO