專題1 電化學基本原理

1．【2022新課標1卷】支撐海港碼頭根底的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如下圖，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。以下有關表述不正確的選項是A．通入保護電流使鋼管樁外表腐蝕電流接近于零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(diào)整【答案】C【名師點睛】該題難度較大，明確電化學原理是以及金屬的防腐蝕原理是解答的關鍵，鋼管樁外表腐蝕電流的理解是難點，注意題干信息的挖掘，即高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，性質不活潑，不會被損耗。2．【2022新課標2卷】用電解氧化法可以在鋁制品外表形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質溶液一般為混合溶液。以下表達錯誤的選項是A．待加工鋁質工件為陽極B．可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C．陰極的電極反響式為：D．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動【答案】C【解析】A、根據(jù)原理可知，Al要形成氧化膜，化合價升高失電子，因此鋁為陽極，故A說法正確；B、不銹鋼網(wǎng)接觸面積大，能增加電解效率，故B說法正確；C、陰極應為陽離子得電子，根據(jù)離子放電順序應是H＋放電，即2H＋＋2e?=H2↑，故C說法錯誤；D、根據(jù)電解原理，電解時，陰離子移向陽極，故D說法正確?！久麕燑c睛】此題考查電解原理的應用，如此題得到致密的氧化鋁，說明鋁作陽極，因此電極方程式應是2Al?6e?＋3H2O=Al2O3＋6H＋，這就要求學生不能照搬課本知識，注意題干信息的挖掘，此題難度不大。3．【2022新課標3卷】全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、本錢低，其工作原理如下圖，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反響為：16Li+xS8=8Li2Sx〔2≤x≤8〕。以下說法錯誤的選項是A．電池工作時，正極可發(fā)生反響：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4B．電池工作時，外電路中流過mol電子，負極材料減重gC．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Li2S2的量越多【答案】D【名師點睛】考查二次電池的使用，涉及原電池工作原理，原電池工作時負極發(fā)生氧化反響，正極發(fā)生復原反響，而電池充電時，原來的負極連接電源的負極為電解池的陰極，發(fā)生復原反響，而原來的正極連接電源的正極為電解池的陽極發(fā)生氧化反響，解題是通過結合反響原理，根據(jù)元素化合價的變化，判斷放電時正負極發(fā)生的反響，再結合電解質書寫電極反響方程式。4．【2022江蘇卷】以下說法正確的選項是A．反響N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0B．地下鋼鐵管道用導線連接鋅塊可以減緩管道的腐蝕C．常溫下，Ksp[Mg(OH)2]=×10?12，pH=10的含Mg2+溶液中，c(Mg2+)≤×10?4mol·L?1D．常溫常壓下，鋅與稀H2SO4反響生成LH2，反響中轉移的電子數(shù)為×1023【答案】BC【名師點睛】此題考查了對熵變、金屬的電化學防腐措施、難溶電解質的沉淀溶解平衡、氧化復原反響中的電子轉移、氣體摩爾體積以及阿伏加德羅常數(shù)的掌握情況。要求學生會判斷一些常見反響的熵變，能合理運用熵判據(jù)和焓判據(jù)來判斷一個反響能否自發(fā)進行；搞懂犧牲陽極的陰極保護法和外接電流的陰極保護法的原理及其區(qū)別；會進行有關溶度積的簡單計算；會判斷氧化復原反響中電子轉移的方向和數(shù)目；弄清氣體摩爾體積的使用條件及阿伏加德羅常數(shù)的含義和近似值。5．【2022新課標1卷】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如下圖，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。以下表達正確的選項是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．負極反響為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，會有的O2生成【答案】B【考點定位】考查電解原理的應用的知識。【名師點睛】化學反響主要是物質變化，同時也伴隨著能量變化。電化學是化學能與電能轉化關系的化學。電解池是把電能轉化為化學能的裝置，它可以使不能自發(fā)進行的化學反響借助于電流而發(fā)生。與外接電源正極連接的電極為陽極，與外接電源的負極連接的電極為陰極。陽極發(fā)生氧化反響，陰極發(fā)生復原反響。假設陽極是活性電極(除Au、Pt、C之外的電極)，那么電極本身失去電子，發(fā)生氧化反響；假設是惰性電極(Au、Pt、C等電極)，那么是溶液中的陰離子放電，放電的先后順序是S2-＞I?＞Br?＞Cl?＞OH?＞含氧酸根離子，陰極那么是溶液中的陽離子放電，放電順序是Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+，與金屬活動性順序剛好相反。溶液中的離子移方向符合：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原那么，即陽離子向陰極區(qū)移動，陰離子向陽極區(qū)移動。掌握電解池反響原理是此題解答的關鍵。此題難度適中。6．【2022新課標2卷】Mg—AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。以下表達錯誤的選項是A．負極反響式為Mg-2e-=Mg2+B．正極反響式為Ag++e-=AgC．電池放電時Cl-由正極向負極遷移D．負極會發(fā)生副反響Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑【答案】B【解析】試題分析：根據(jù)題意，電池總反響式為：Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag，正極反響為：2AgCl+2e-=2Cl-+2Ag，負極反響為：Mg-2e=Mg2+，A項正確，B項錯誤；對原電池來說，陰離子由正極移向負極，C項正確；由于鎂是活潑金屬，那么負極會發(fā)生副反響Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，D項正確；答案選B。【考點定位】考查原電池的工作原理。【名師點睛】此題以Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池為載體，考查原電池電極反響式的書寫，離子的遷移方向等知識?；瘜W電源是高考中的熱點，也是難點，學生要結合原電池的知識來推斷試題給出的化學電源的工作原理，然后結合化合價的變化判斷正、負極。7．【2022新課標3卷】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，反響為2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42－。以下說法正確的選項是〔〕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，負極反響為：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)42－D．放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣〔標準狀況〕【答案】C【考點定位】考查原電池和電解池的工作原理【名師點睛】此題考查原電池和電解池工作原理，這是兩個裝置的重點，也是新電池的考查點，需要熟記。電極反響式的書寫是電化學中必考的一項內(nèi)容，一般先寫出復原劑〔氧化劑〕和氧化產(chǎn)物〔復原產(chǎn)物〕，然后標出電子轉移的數(shù)目，最后根據(jù)原子守恒和電荷守恒完成缺項局部并配平反響方程式，作為原電池，正極反響式為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，負極電極反響式為：Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)42－；充電是電解池，陽離子在陰極上放電，陰離子在陽極上放電，即陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，對可充電池來說，充電時原電池的正極接電源正極，原電池的負極接電源的負極，不能接反，否那么發(fā)生危險或電極互換，其電極反響式是原電池電極反響式的逆過程。涉及到氣體體積，首先看一下有沒有標準狀況，如果有，進行計算，如果沒有必然是錯誤選項。掌握原電池和電解池反響原理是此題解答的關鍵。此題難度適中。8．【2022北京卷】用石墨電極完成以下電解實驗。實驗一實驗二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化兩個石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；……以下對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是A．a(chǎn)、d處：2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．b處：2Cl--2e-=Cl2↑C．c處發(fā)生了反響：Fe-2e-=Fe2+D．根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅【答案】B【考點定位】此題主要是考查電解原理的應用【名師點睛】化學反響主要是物質變化，同時也伴隨著能量變化。電化學是化學能與電能轉化關系的化學。電解池是把電能轉化為化學能的裝置，它可以使不能自發(fā)進行的化學借助于電流而發(fā)生。與外接電源正極連接的電極為陽極，與外接電源的負極連接的電極為陰極。陽極發(fā)生氧化反響，陰極發(fā)生復原反響。假設陽極是活性電極(除Au、Pt、C之外的電極)，那么電極本身失去電子，發(fā)生氧化反響；假設是惰性電極(Au、Pt、C等電極)，那么是溶液中的陰離子放電，放電的先后順序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子，陰極那么是溶液中的陽離子放電，放電順序是Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+，與金屬活動性順序剛好相反。因此掌握電解池反響原理是此題解答的關鍵。注意依據(jù)實驗現(xiàn)象分析可能發(fā)生的電極反響。9．【2022浙江卷】金屬〔M〕–空氣電池〔如圖〕具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點，有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反響方程式為：4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。：電池的“理論比能量〞指單位質量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。以下說法不正確的選項是A．采用多孔電極的目的是提高電極與電解質溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴散至電極外表B．比擬Mg、Al、Zn三種金屬–空氣電池，Al–空氣電池的理論比能量最高C．M–空氣電池放電過程的正極反響式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD．在Mg–空氣電池中，為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采用中性電解質及陽離子交換膜【答案】C【考點定位】考查原電池的工作原理?！久麕燑c睛】原電池是將化學能變成電能的裝置。負極失去電子，被氧化，正極得到電子被復原。注意原電池中的正負極的反響，氧氣肯定在正極得到電子，金屬肯定在負極失去電子，結合原電池的電解質的環(huán)境分析其電極反響的書寫。在電解質溶液中，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，電子從負極經(jīng)過導線流向正極。10．【2022海南卷】某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為電解溶質溶液。以下說法正確的選項是A．Zn為電池的負極B．正極反響式為2FeO42?+10H++6e?=Fe2O3+5H2OC．該電池放電過程中電解質溶液濃度不變D．電池工作時向負極遷移【答案】AD【解析】A．根據(jù)化合價升降判斷，Zn化合價只能上升，故為負極材料，K2FeO4為正極材料，正確；B．KOH溶液為電解質溶液，那么正極反響式為2FeO42?+6e?+8H2O=2Fe(OH)3+10OH?，錯誤；C．該電池放電過程中電解質溶液濃度減小，錯誤；D．電池工作時陰離子OH?向負極遷移，正確；應選AD?？键c：考查原電池原理及化學電源【名師點睛】原電池原理是建立在氧化復原和電解質溶液根底上，借助氧化復原反響實現(xiàn)化學能與電能的相互轉化，是高考命題重點，題目主要以選擇題為主，主要圍繞原電池的工作原理、電池電極反響的書寫與判斷、新型電池的開發(fā)與應用等進行命題。11．【2022上海卷】圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中，x軸表示實驗時流入正極的電子的物質的量，y軸表示A．銅棒的質量B．c(Zn2+)C．c(H+)D．c(SO42-)【答案】C【考點定位】考查原電池根本原理和溶液中離子濃度變化?！久麕燑c睛】原電池原理無論在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活和科學研究領域都有著重要用途，尤其在金屬的腐蝕與防護、新能源的開發(fā)和利用等方面有著不可替代的作用，因此也是歷年高考必考知識點之一。無論題型如何變化，如果把握原電池的工作原理、電極反響式和電池總反響方程式，問題都會迎刃而解。在原電池中，一般活潑金屬作負極、失去電子、發(fā)生氧化反響〔金屬被氧化〕、逐漸溶解〔或質量減輕〕；不活潑金屬〔或導電的非金屬〕作正極、發(fā)生復原反響、有金屬析出〔質量增加〕或有氣體放出；電子從負極流出經(jīng)過外電路流回正極，電流方向正好相反；溶液中離子濃度變化及移動方向由電極反響決定。12．【2022四川卷】某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池的總反響為：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6(x<1)。以下關于該電池的說法不正確的選項是A．放電時，Li+在電解質中由負極向正極遷移B．放電時，負極的電極反響式為LixC6-xe-=xLi++C6C．充電時，假設轉移1mole-，石墨C6電極將增重7xgD．充電時，陽極的電極反響式為LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+【答案】C【考點定位】考查電化學原理的應用，化學電源。【名師點睛】電化學問題分析思路：首先要根據(jù)題給信息和裝置確定考查的是原電池和電解池，然后根據(jù)反響類型、電子和電流方向、電解質中的離子流向、電極材料和實驗現(xiàn)象等確定裝置的兩極，結合電極材料和離子種類、放電順序確定放電的微粒，結合溶液的酸堿性、反響物和生成物結合原子守恒和電荷守恒確定電極反響式，進一步確定總反響進行作答。涉及電化學計算要緊抓電子守恒，涉及酸堿性分析要根據(jù)電極反響分析電極周圍的pH變化，根據(jù)總反響分析整個過程中的pH變化。13．【2022天津卷】以下表達正確的選項是()A．使用催化劑能夠降低化學反響的反響熱(△H)B．金屬發(fā)生吸氧腐蝕時，被腐蝕的速率和氧氣濃度無關C．原電池中發(fā)生的反響達平衡時，該電池仍有電流產(chǎn)生D．在同濃度的鹽酸中，ZnS可溶而CuS不溶，說明CuS的溶解度比ZnS的小【答案】D【解析】試題分析：A．使用催化劑不能改變化學反響的反響熱(△H)，錯誤；B．金屬發(fā)生吸氧腐蝕時，被腐蝕的速率和氧氣濃度有關，氧氣的濃度越大，腐蝕速率越快，錯誤；C．原電池中發(fā)生的反響到達平衡時，兩端就不存在電勢差了，無法形成電壓驅動電子移動，無法形成電流，錯誤；D．根據(jù)Ksp的計算公式，二者化學式形式相似，在同濃度的鹽酸中，ZnS可溶而CuS不溶，說明CuS的溶解度比ZnS的小，正確；應選D?！究键c定位】考查反響熱和焓變、金屬的腐蝕與防護、原電池原理、難溶電解質的溶解平衡【名師點晴】此題考查了催化劑對反響熱的影響、金屬的腐蝕與防護、原電池原理、難溶電解質的溶解平衡等知識點。考查的知識點均為根底知識。此題的易錯選項是C，原電池中產(chǎn)生電流是因為正負極間存在電勢差，當原電池中的反響到達平衡時，兩端就不存在電勢差了，也就無法形成電壓驅動電子移動，無法形成電流了。提醒同學們在學習過程中對于其他學科的根底知識要作為常識儲藏起來，提高自己的科學素養(yǎng)。14．【2022福建卷】某模擬"人工樹葉〞電化學實驗裝置如下圖，該裝置能將H2O和CO2轉化為O2和燃料(C3H8O)。以下說法正確的選項是A．該裝置將化學能轉化為光能和電能B．該裝置工作時，H＋從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C．每生成1molO2，有44gCO2被復原D．a(chǎn)電極的反響為：3CO2+16H＋-18e－=C3H8O+4H2O【答案】B【考點定位】考查電解池反響原理的應用的知識。15．【2022新課標1卷】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，其工作原理如下圖。以下有關微生物電池的說法錯誤的選項是A．正極反響中有CO2生成B．微生物促進了反響中電子的轉移C．質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反響為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O【答案】A【考點定位】原電池原理；難度為一般等級16．【2022浙江卷】在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O—CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，根本原理如下圖。以下說法不正確的選項是〔〕A．X是電源的負極B．陰極的反響式是：H2O＋2eˉ＝H2＋O2ˉCO2＋2eˉ＝CO＋O2ˉC．總反響可表示為：H2O＋CO2eq\o(====,\s\up8(通電))H2＋CO＋O2D．陰、陽兩極生成的氣體的物質的量之比是1︰1【答案】D【考點定位】此題主要是考查電解原理及其應用、電極判斷、電極反響式書寫、電極產(chǎn)物判斷與計算等。17．【2022天津卷】鋅銅原電池裝置如下圖，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，以下有關表達正確的選項是A．銅電極上發(fā)生氧化反響B(tài)．電池工作一段時間后，甲池的c(SO42－)減小C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加D．陰陽離子離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡【答案】C【解析】由圖像可知該原電池反響原理為Zn+Cu2＋=Zn2＋+Cu，故Zn電極為負極失電子發(fā)生氧化反響，Cu電極為正極得電子發(fā)生復原反響，故A項錯誤；該裝置中為陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故兩池中c(SO42－)不變，故B項錯誤；電解過程中溶液中Zn2＋由甲池通過陽離子交換膜進入乙池，乙池中Cu2＋+2e—=Cu，故乙池中為Cu2＋～Zn2＋，摩爾質量M(Zn2＋)>M(Cu2＋)故乙池溶液的總質量增加，C項正確；該裝置中為陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中溶液中Zn2＋由甲池通過陽離子交換膜進入乙池保持溶液中電荷平衡，陰離子并不通過交換膜，故D項錯誤；此題選C?！究键c定位】此題主要考查了原電池的反響原理，涉及反響類型、離子濃度的變化、電極的判斷、離子的移動方向的判斷等18．【2022四川卷】用以下圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液PH為9~10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，以下說法不正確的選項是A．用石墨作陽極，鐵作陰極B．陽極的電極