2021屆高考化學二輪專題訓練：電化學基礎

電化學專題1、（2020.I.12）科學家近年發(fā)明了一種新型Zn?CO2水介質電池。電池示意圖如圖，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時，溫室氣體CO2被轉化為儲氫物質甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯誤的是A.放電時，負極反應為B.放電時，1molCO2轉化為HCOOH，轉移的電子數(shù)為2molC.充電時，電池總反應為D.充電時，正極溶液中OH?濃度升高2、（2020.III.12）一種高性能的堿性硼化釩(VB2)—空氣電池如下圖所示，其中在VB2電極發(fā)生反應：該電池工作時，下列說法錯誤的是A.負載通過0.04mol電子時，有0.224L(標準狀況)O2參與反應B.正極區(qū)溶液的pH降低、負極區(qū)溶液的pH升高C.電池總反應為D.電流由復合碳電極經(jīng)負載、VB2電極、KOH溶液回到復合碳電極3、(2019.I.12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如下所示。下列說法錯誤的是A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應H2+2MV2+2H++2MV+C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應生成NH3D.電池工作時質子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動4、（2019.III.13）為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學家近期利用三維多孔海綿狀Zn（3D?Zn）可以高效沉積ZnO的特點，設計了采用強堿性電解質的3D?Zn—NiOOH二次電池，結構如下圖所示。電池反應為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高B.充電時陽極反應為Ni(OH)2(s)+OH?(aq)?e?NiOOH(s)+H2O(l)C.放電時負極反應為Zn(s)+2OH?(aq)?2e?ZnO(s)+H2O(l)D.放電過程中OH?通過隔膜從負極區(qū)移向正極區(qū)5、(2018.I.13)最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協(xié)同轉化裝置，實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如右所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應為：①EDTA﹣Fe2+﹣e﹣=EDTA﹣Fe3+②2EDTA﹣Fe3++H2S=2H++S+2EDTA﹣Fe2+該裝置工作時，下列敘述錯誤的是（）A．陰極的電極反應：CO2+2H++2e﹣═CO+H2O B．協(xié)同轉化總反應：CO2+H2S═CO+H2O+S C．石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA﹣Fe3+/EDTA﹣Fe2+，溶液需為酸性 6、（2018.II.12）我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na﹣CO2二次電池，將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液。鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應為：3CO2+4Na?2Na2CO3+C，下列說法錯誤的是（）A．放電時，ClO4﹣向負極移動 B．充電時釋放CO2，放電時吸收CO2 C．放電時，正極反應為：3CO2+4e﹣═2CO32﹣+C D．充電時，正極反應為：Na++e﹣═Na 7、（2018.III.11）一種可充電鋰﹣空氣電池如圖所示。當電池放電時，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2﹣x（x=0或1）。下列說法正確的是（）A．放電時，多孔碳材料電極為負極 B．放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極 C．充電時，電解質溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移 D．充電時，電池總反應為Li2O2﹣x═2Li+（1﹣）O2 8、(2017.I.11)支撐海港碼頭基礎的防腐技術，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是（）A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁 C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流 D．通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調整 9、（2017.III.11）全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應為：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列說法錯誤的是（）A．電池工作時，正極可發(fā)生反應：2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4 B．電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負極材料減重0.14g C．石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性 D．電池充電時間越長，電池中的Li2S2量越多 10、(2016.I.11)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SO42﹣可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室．下列敘述正確的是（）A．通電后中間隔室的SO42﹣離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大 B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C．負極反應為2H2O﹣4e﹣=O2+4H+，負極區(qū)溶液pH降低 D．當電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成 11、（2016.II.11）Mg﹣AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是（）A．負極反應式為Mg﹣2e﹣=Mg2+ B．正極反應式為Ag++e﹣=Ag C．電池放電時Cl﹣由正極向負極遷移 D．負極會發(fā)生副反應Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑ 12、（2016.III.11）鋅﹣空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質溶液為KOH溶液，反應為2Zn+O2+4OH﹣+2H2O═2Zn（OH）42﹣．下列說法正確的是（）A．充電時，電解質溶液中K+向陽極移動 B．充電時，電解質溶液中c（OH﹣）逐漸減小 C．放電時，負極反應為：Zn+4OH﹣﹣2e﹣═Zn（OH）42﹣ D．放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L（標準狀況）13、(2015.I.11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是（）A．正極反應中有CO2生成 B．微生物促進了反應中電子的轉移 C．質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū) D．電池總反應為C6H12O6+6O2═6CO2+6H2O14、（2014大綱）如圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池（MH﹣Ni電池），下列有關說法中不正確的是（）A．放電時正極反應為：NiOOH+H2O+e﹣→Ni（OH）2+OH﹣ B．電池的電解液可為KOH溶液 C．充電時負極反應為：MH+OH﹣→H2O+M+e﹣ D．MH是一類儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高15、（2014.II.12）2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系，下列敘述錯誤的是（）A．a(chǎn)為電池的正極 B．電池充電反應為LiMn2O4═Li1﹣xMn2O4+xLi C．放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化 D．放電時，溶液中Li+從b向a遷移 16、（2013.課標.11）“ZEBRA”蓄電池的結構如圖所示，電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導體制作的陶瓷管相隔。下列關于該電池的敘述錯誤的是（）A．電池反應中有NaCl生成 B．電池的總反應是金屬鈉還原三價鋁離子 C．正極反應為：NiCl2+2e﹣═Ni+2Cl﹣ D．鈉離子通過鈉離子導體在兩電極間移動 17、（2020.I.26節(jié)選）化學工業(yè)為疫情防控提供了強有力的物質支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料，又是高效、廣譜的滅菌消毒劑。回答下列問題：(1)氯氣是制備系列含氯化合物的主要原料，可采用如圖(a)所示的裝置來制取。裝置中的離子膜只允許______離子通過，氯氣的逸出口是_______(填標號)。（2020.I.28節(jié)選）(3)CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學家利用電化學裝置實現(xiàn)兩種分子的耦合轉化，其原理如下圖所示：①陰極上的反應式為_________。②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1，則消耗的CH4和CO2體積比為_________。18、(2014.新課標.27節(jié)選（4）)H3PO2也可用電滲析法制備。“四室電滲析法”工作原理如圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）：①寫出陽極的電極反應式；②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因；③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2，將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室，其缺點是產(chǎn)品中混有雜質，該雜質產(chǎn)生的原因是。19、（2015.II.26節(jié)選）酸性鋅錳干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是有碳粉，二氧化錳，氯化鋅和氯化銨等組成的填充物，該電池在放電過程產(chǎn)生MnOOH，回收處理該廢電池可以得到多種化工原料，回答下列問題：（1）該電池的正極反應式為，電池反應的離子方程式為：。（2）持續(xù)電流強度為0.5A，電池工作五分鐘，理論消耗鋅g．（已經(jīng)F=96500C/mol）20、（2013.新課標節(jié)選）（15分）鋰離子電池的應用很廣，其正極材料可再生利用．某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2）、導電劑乙炔黑和鋁箔等．充電時，該鋰離子電池陰極發(fā)生的反應為6C+xLi++xe﹣═LixC6．現(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源（部分條件未給出）．（5）充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1﹣xCoO2之間的轉化，寫出放電時電池反應方程式．（6）上述工藝中，“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因是．21、（2019.II.27節(jié)選）（4）環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵（Fe(C5H5)2，結構簡式為），后者廣泛應用于航天、化工等領域中。二茂鐵的電化學制備原理如下圖所示，其中電解液為溶解有溴化鈉（電解質）和環(huán)戊二烯的DMF溶液（DMF為惰性有機溶劑）。該電解池的陽極為____________，總反應為__________________。電解制備需要在無水條件下進行，原因為_________________________。22、（2021乙卷12）沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率，為解決這一問題，通常在管道口設置一對惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。下列敘述錯誤的是A．陽極發(fā)生將海水中的氧化生成的反應B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的C．陰極生成的應及時通風稀釋安全地排入大氣D．陽極表面形成的等積垢需要定期清理23、（2021甲卷13）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的解離為和，并在直流電場作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是A．在上述電化學合成過程中只起電解質的作用B．陽極上的反應式為：+2H++2e-=+H2OC．制得乙醛酸，理論上外電路中遷移了電子D．雙極膜中間層中的在外電場作用下向鉛電極方向遷移D2、B3、B4、D5、C6、D7、D8、C9、D10、B11、B12、C13、A14、C15、C16、B17、【答案】(1).Na+(2).a(3)①由圖可知，CO2在陰極得電子發(fā)生還原反應，電極反應為CO2+2e-=CO+O2-；②令生成乙烯和乙烷分別為2體積和1體積，根據(jù)阿伏加德羅定律，同溫同壓下，氣體體積比等于物質的量之比，再根據(jù)得失電子守恒，得到發(fā)生的總反應為：6CH4+5CO2=2C2H4+C2H6+5H2O+5CO，即消耗CH4和CO2的體積比為6:5。故答案為：6:5。18、①由于陽極中陰離子為硫酸根離子、氫氧根離子和H2PO2﹣，其中放電能力最強的是氫氧根離子，則陽極發(fā)生的電極反應為：2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+，故答案為：2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+；②產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因是因為：陽極室的H+穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2﹣穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應生成H3PO2，故答案為：陽極室的H+穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2﹣穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應生成H3PO2；③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2，將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室，其缺點是陽極產(chǎn)生的氧氣會把H2PO2﹣或H3PO2氧化成PO43﹣，產(chǎn)品中混有PO43﹣（或HPO42﹣、H2PO4﹣、H3PO4），故答案為：PO43﹣（或HPO42﹣、H2PO4﹣、H3PO4）；H2PO2﹣或H3PO2被氧化。19、答案為：（1）MnO2+H++e﹣=MnOOH；2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+；（2）持續(xù)電流強度為0.5A，電池工作五分鐘，則電量為0.5A×300s=150C，轉移電子的物質的量為，則消耗Zn的質量為××65g/mol=0.05g，20、（5）充放