2016年化学高考题分类解析考点9 电化学

高考试题分类解析PAGE考点9电化学一、选择题1.(2016·海南高考·10)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是()A.Zn为电池的负极B.正极反应式为2+10H++6e-Fe2O3+5H2OC.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D.电池工作时OH-向负极迁移【解题指南】解答本题时应遵循以下思路:【解析】选A、D。Zn在反应中化合价升高为负极材料,A正确;K2FeO4为正极材料,KOH溶液为电解质溶液,则正极电极反应方程式为2+6e-+8H2O2Fe(OH)3+10OH-,B错误;该电池放电过程中正极生成OH-,电解质溶液浓度增大,C错误;电池工作时阴离子OH-向负极迁移,D正确。2.(2016·浙江高考·11)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A.采用多孔电极的目的是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B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)nD.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜【解题指南】解答本题时应注意以下几点:(1)原电池的正极发生还原反应,负极发生氧化反应。(2)理解理论比能量的含义。【解析】选C。根据题给放电的总反应4M+nO2+2nH2O4M(OH)n,氧气在正极得电子,由于有阴离子交换膜,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故C项错误;多孔电极能够增大接触面积,从而加快反应速率,故A项正确;理论比能量是指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能,等质量的Mg、Al、Zn三种金属释放电子的物质的量之比为,因此Al-空气电池的理论比能量最高,故B项正确;由于在碱性条件下Mg2+会生成Mg(OH)2沉淀,因此应采用中性电解质及阳离子交换膜,故D项正确。3.(2016·江苏高考·7)下列说法正确的是()A.氢氧燃料电池工作时,H2在负极上失去电子B.0.1mol·L-1Na2CO3溶液加热后,溶液的pH减小C.常温常压下,22.4LCl2中含有的分子数为6.02×1023个D.室温下,稀释0.1mol·L-1CH3COOH溶液,溶液的导电能力增强【解析】选A。氢氧燃料电池中,H2作为负极,失去电子,A项正确;加热会促进水解,溶液的碱性增强,pH增大,B项错误;常温常压下,22.4LCl2不是1mol,C项错误;稀释CH3COOH溶液时,CH3COO-和H+的浓度减小,导电能力减弱,D项错误。4.(2016·天津高考·3)下列叙述正确的是()A.使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)B.金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速率与氧气浓度无关C.原电池中发生的反应达平衡时,该电池仍有电流产生D.在同浓度的盐酸中,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度比ZnS的小【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)影响反应速率的因素。(2)阴、阳离子个数相同的难溶电解质可以通过实验直接比较溶解度大小。【解析】选D。催化剂能降低反应的活化能,不能改变该反应的反应热,A错误;金属发生吸氧腐蚀时,氧气的浓度越大,腐蚀速率越快,B错误;原电池发生的反应达到平衡时,此时正、逆反应速率相等,各组分的浓度不变,就是相当于不消耗反应物和生成物,无法形成电流,C错误;ZnS与CuS化学式形式相似,在同浓度的盐酸中,硫化锌能溶解,即硫化锌的溶解平衡发生移动,而硫化铜不溶解,则硫化铜的溶解度比硫化锌的溶解度小,D正确。【误区提醒】催化剂能改变反应速率,不能改变平衡状态,也不能改变该反应的反应热。5.(2016·四川高考·5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池总反应为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+【解题指南】解答本题时应注意以下三点:(1)准确判断反应前后各元素的化合价。(2)明确放电时发生原电池反应,充电时发生电解池反应。(3)可充电电池的负极反应和阴极反应相反,正极反应和阳极反应相反。【解析】选C。放电时,阳离子向原电池的正极移动,A选项正确;Li1-xCoO2中Li显+1价,氧显-2价,则Co显+(3+x)价,LixC6中Li显+1价,则C显-QUOTEx6价,LiCoO2中LixC6-xe-xLi++C6,B选项正确;充电时,C6为电解池的阴极,电极反应式为xLi++C6+xe-LixC6,若转移1mol电子,则消耗molC6,其质量减小QUOTE1xmol×72g·mol-1=QUOTE72xg,C选项错误;正极发生还原反应,其电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO2,则充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,D选项正确。6.(2016·北京高考·12)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生;……下列对实验现象的解释或推测不合理的是()A.a、d处:2H2O+2e-H2↑+2OH-B.b处:2Cl--2e-Cl2↑C.c处发生了反应:Fe-2e-Fe2+D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)由实验一的现象,推理可知a、b、c、d分别为阴极、阳极、阳极、阴极。(2)利用实验一的原理,分析出实验二中的m、n极都为阴极。【解析】选B。a、d处试纸变蓝,说明溶液显碱性,是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,氢氧根离子剩余造成的,故A正确;b处变红,局部褪色,说明是溶液中的氢氧根和氯离子同时放电,分别产生氧气和氯气,氢离子浓度增大,酸性增强,氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性,故B错误;c处为阳极,铁失去电子生成亚铁离子,故C正确;实验一中a、c形成电解池,d、b形成电解池,所以实验二中相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极),m为电解池的阴极,另一球朝m的一面为阳极(n的背面),相当于电镀,即m上有铜析出,故D项正确。【误区提醒】本题表面上考查电化学的有关知识,但实际在考查实验探究,题目非常新颖,要求学生根据实验现象进行分析的能力非常强。通过实验一、二的现象可以分析出这是多个“串联电路的电解池”,实验一的图可以表示如下:7.(2016·全国高考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【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)阴阳两极的电极反应;(2)溶液中离子的移动方向。【解析】选B。电解池中阴离子向阳极移动,所以通电后中间隔室的向正极区迁移,阳极上氢氧根离子放电产生氧气,溶液中氢离子浓度增大,pH减小,A项错误;电解时在负极区生成NaOH,在正极区生成H2SO4,B项正确;阴极反应是氢离子得到电子生成氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大,pH升高,C项错误;当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.25mol的O2生成,D项错误。8.(2016·全国卷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-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↑【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)原电池原理的判断。(2)原电池电极反应的书写方法。【解析】选B。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-2e-Mg2+,A项正确,B项错误;对原电池来说,在电解质溶液的内部,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。【误区提醒】本题解答的关键是正确掌握原电池的原理,本题易错选的主要原因有二,一是认为正极反应为阳离子得电子,从而错误地认为正极就是阴离子放电而不选B,二是认为镁只有在加热的条件下反应,认为负极不会有副反应发生而错选D。9.(2016·全国卷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-+2H2O2。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-D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)【解题指南】解答本题时应注意以下4点:(1)电池放电时发生原电池反应,充电时发生电解池反应。(2)可充电电池的充放电时的反应相反。(3)阳极和负极都发生氧化反应,阴极和正极都发生还原反应。(4)原电池中阳离子向正极移动,电解池中阳离子向阴极移动。【解析】选C。充电时,发生电解池反应,K+向阴极移动,A选项错误;充电时,发生的反应是22Zn+O2↑+4OH-+2H2O,反应后c(OH-)逐渐增大,B选项错误;放电时,活泼金属Zn作负极,发生失电子的氧化反应生成,C选项正确;根据O2~4e-,则放电时电路中通过2mol电子,消耗0.5molO2,其在标准状况下的体积为11.2L,D选项错误。10.(2016·上海高考·8)图1是铜锌原电池示意图。图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示()A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)C.c(H+)D.c()【解题指南】图1装置构成原电池,Zn是负极,Cu是正极。【解析】选C。在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气,铜棒的质量不变,A项错误;由于Zn是负极,不断发生反应Zn-2e-Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,B项错误;由于反应不断消耗H+,所以溶液的c(H+)逐渐降低,C项正确;不参加反应,其浓度不变,D项错误。二、非选择题11.(2016·江苏高考·20)铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上转化为Cr3+,其电极反应式为。(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率,结果如图所示。①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是

。②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是

。(3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。①一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和,其离子方程式为

。②纳米铁粉与水中反应的离子方程式为4Fe++10H+4Fe2+++3H2O研究发现,若pH偏低将会导致的去除率下降,其原因是

。③相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中的速率有较大差异(如图),产生该差异的可能原因是

。【解析】(1)酸性条件下,转化为Cr3+,铬元素的化合价降低3价,1mol得到6mol电子,用H+平衡电荷,可写出电极反应式。(2)①活性炭本身具有吸附作用。②当铁的含量过高时,铁与碳构成的微电池数目减少,离子去除率反而下降。(3)①Fe2+被还原为Fe,中H为-1价,升至0价,B的化合价没有变,根据得失电子守恒配平反应。②若酸性过强,铁粉会消耗H+生成H2,而减少了与Fe、H+之间的氧化还原反应。③从图象知,含有Cu2+的水样中去除的速率快,原因可能是Cu2+对反应有催化作用。答案:(1)+14H++6e-2Cr3++7H2O(2)①活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用②铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少(3)①2Fe2+++4OH-2Fe+2H2↑+②纳米铁粉与H+反应生成H2③Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除的反应(或形成的Fe-Cu原电池增大纳米铁粉去除的反应速率)12.(2016·天津高考·10)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是

(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:

。(2)氢气可用于制备H2O2。已知:H2(g)+A(l)B(l)ΔH1O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)ΔH2其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)H2O2(l)的ΔH0(填“>”“<”或“=”)。(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是。a.容器内气体压强保持不变b.吸收ymolH2只需1molMHxc.若降温,该反应的平衡常数增大d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为。(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH-+3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是

。③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:

。【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)氢气具有还原性,具有强氧化性,二者能发生氧化还原反应。(2)电解池工作原理的理解与应用。【解析】(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点有污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高等;碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH--2e-2H2O。(2)根据盖斯定律将①+②得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)ΔH=ΔH1+ΔH2,反应①②的ΔS<0,根据ΔG=ΔH-TΔS,因为两反应均为自发反应,因此ΔH1、ΔH2均小于0,即ΔH=ΔH1+ΔH2<0。(3)MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)ΔH<0,该反应属于气体物质的量发生变化的反应,平衡时气体物质的量不再发生变化,压强不变,a正确;该反应为可逆反应,吸收ymolH2需要大于1mol的MHx,b错误;该反应是放热反应,降温平衡向正方向移动,该反应的平衡常数增大,c正确;向容器内通入少量氢气,平衡向正方向移动,则v(放氢)<v(吸氢),d错误。(4)利用太阳能直接分解水制氢,是将光能转化为化学能。(5)①根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气,铁电极发生氧化反应,溶液中的氢氧根离子减少,因此电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在阳极室。②Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,氢气具有还原性,具有强氧化性,易被H2还原。电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意,Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,在M点,c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢,在N点:c(OH-)过高,铁电极上有氢氧化铁(或氧化铁)生成,使Na2FeO4产率降低。答案:(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2个)H2+2OH--2e-2H2O(2)<(3)a、c(4)光能转化为化学能(5)①阳极室②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低③M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢[或N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低]13.(2016·北京高考·26)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐()已成为环境修复研究的热点之一。(1)Fe还原水体中的反应原理如下图所示。①作负极的物质是。②正极的电极反应式是。(2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定的去除率和pH,结果如下:初始pHpH=2.5pH=4.5的去除率接近100%<50%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态pH=4.5时,的去除率低。其原因是

。(3)实验发现:在初始pH=4.5的水体中投入足量铁粉的同时,补充一定量的Fe2+可以明显提高的去除率。对Fe2+的作用提出两种假设:Ⅰ.Fe2+直接还原;Ⅱ.Fe2+破坏FeO(OH)氧化层。①做对比实验,结果如下图所示,可得到的结论是

。②同位素示踪法证实Fe2+能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式,解释加入Fe2+提高去除率的原因:

。(4)其他条