【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2021高考化學(xué)(江蘇專用)二輪專題提升練：第6講-電化學(xué)基礎(chǔ)(含新題及解析)

第6講電化學(xué)基礎(chǔ)一、小題對(duì)點(diǎn)練一、原電池原理及其應(yīng)用1．(2022·南京鹽城一調(diào))硼化釩(VB2)—空氣電池是目前儲(chǔ)電力量最高的電池，電池示意圖如右，該電池工作時(shí)反應(yīng)為4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5。下列說法正確的是 ()。A．電極a為電池負(fù)極B．圖中選擇性透過膜只能讓陽離子選擇性透過C．電子由VB2極經(jīng)KOH溶液流向a電極D．VB2極發(fā)生的電極反應(yīng)為2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O解析依據(jù)總反應(yīng)方程式，VB2是還原劑，是負(fù)極反應(yīng)物，電極反應(yīng)式是2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O，電極a為正極，電極反應(yīng)式是O2＋4e－＋2H2O=4OH－，負(fù)極消耗OH－，則正極產(chǎn)生的OH－透過陰離子選擇性透過膜進(jìn)入負(fù)極區(qū)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流入正極，電解質(zhì)溶液中不會(huì)有電子流淌，只有陰陽離子的遷移，選項(xiàng)D正確。答案D2．(2022·鹽城三調(diào))利用人工光合作用合成甲酸的原理為2CO2＋2H2Oeq\o(→,\s\up7(太陽能),\s\do5(光觸媒))2HCOOH＋O2，裝置如下圖所示，下列說法不正確的是 ()。A．該裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和電能B．電極1四周pH增大C．電極2上發(fā)生的反應(yīng)為CO2＋2H＋＋2e－=HCOOHD．H＋由電極1室經(jīng)過質(zhì)子膜流向電極2室解析在太陽能作用下CO2和H2O轉(zhuǎn)化為HCOOH和O2，并且有電子流淌，太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和電能，選項(xiàng)A正確；電極1流出電子，反應(yīng)式是2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，四周pH減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)總反應(yīng)方程式推出電極2上發(fā)生的反應(yīng)為CO2＋2H＋＋2e－=HCOOH，選項(xiàng)C正確；電極1反應(yīng)產(chǎn)生H＋，電極2反應(yīng)消耗H＋，故H＋由電極1室經(jīng)過質(zhì)子膜進(jìn)入電極2室，選項(xiàng)D正確。答案B3．(2022·蘇錫常鎮(zhèn)二調(diào))某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時(shí)，該電池工作原理如圖，下列說法正確的是 ()。A．a(chǎn)為CH4，b為CO2B．COeq\o\al(2－,3)向負(fù)極移動(dòng)C．此電池在常溫時(shí)也能工作D．正極電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)解析由從電子在電路中的流向可以確定左邊電極是負(fù)極，所以a處通入的就是燃料甲烷，則右邊電極是正極，b處充入的是氧化劑，從出去的氮?dú)饪梢钥闯?，該氧化劑就是空氣，A不正確；原電池中陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以COeq\o\al(2－,3)向負(fù)極移動(dòng)，B正確；此電池是用熔融碳酸鹽作電解質(zhì)，只能是在高溫下進(jìn)行工作，C不正確；正極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)，D正確。答案BD4．(2022·南通三調(diào))鋅溴液流電池是一種新型電化學(xué)儲(chǔ)能裝置(如圖所示)，電解液為溴化鋅水溶液，電解液在電解質(zhì)儲(chǔ)罐和電池間不斷循環(huán)。下列說法不正確的是 ()。A．充電時(shí)電極a連接電源的負(fù)極B．放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋C．放電時(shí)左側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度增大D．陽離子交換膜可阻擋Br2與Zn直接發(fā)生反應(yīng)解析由題意可知，自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)Zn＋Br2=ZnBr2為原電池反應(yīng)，則其逆向反應(yīng)即為電解(即充電)過程的反應(yīng)，所以充電時(shí)電極a是將溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)，即發(fā)生了氧化反應(yīng)，應(yīng)為電解池的陽極，所以a接電源的負(fù)極，A不正確，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)鋅失去電子，B正確；放電時(shí)會(huì)生成溴離子，Zn2＋通過陽離子交換膜進(jìn)入負(fù)極區(qū)，所以儲(chǔ)罐中溶液離子濃度增大，C正確；陽離子交換膜只能讓陽離子通過，不行能讓分子或陰離子通過，所以可達(dá)到阻擋溴與鋅直接發(fā)生反應(yīng)的目的，D正確。答案A5．(2022·浙江理綜，11)鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲(chǔ)氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式是：Ni(OH)2＋M=NiOOH＋MH已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－=6Ni(OH)2＋NOeq\o\al(－,2)下列說法正確的是 ()。A．NiMH電池放電過程中，正極的電極反應(yīng)式為：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－B．充電過程中OH－離子從陽極向陰極遷移C．充電過程中陰極的電極反應(yīng)式：H2O＋M＋e－=MH＋OH－，H2O中的H被M還原D．NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液解析A項(xiàng)，由NiMH充電的總反應(yīng)方程式知，其逆反應(yīng)為放電時(shí)的總反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，正確；B項(xiàng)，充電時(shí)相當(dāng)于電解池，陰離子(OH－)向陽極移動(dòng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由于MH中M與H均為0價(jià)，反應(yīng)前后M的化合價(jià)沒有變化，故H2O中的H是由于電解而被還原，并不是被M還原，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由信息可知NiOOH與KOH溶液、氨水反應(yīng)，故電解質(zhì)溶液不能用KOH溶液、氨水，錯(cuò)誤。答案A二、電解原理及其應(yīng)用6．(2022·揚(yáng)州模擬)電浮選分散法處理污水的原理如圖所示。電解過程生成的膠體能使污水中的懸浮物分散成團(tuán)而除去，電解時(shí)陽極也會(huì)產(chǎn)生少量氣體。下列說法正確的是 ()。A．可以用鋁片或銅片代替鐵片B．陽極產(chǎn)生的氣體可能是O2C．電解過程中H＋向陽極移動(dòng)D．若污水導(dǎo)電力量較弱，可加入足量硫酸解析電浮選分散法處理污水的原理是陽極產(chǎn)生Fe2＋，F(xiàn)e2＋水解生成Fe(OH)2，氧化后形成Fe(OH)3膠體吸附懸浮物。將陽極的鐵換成鋁可以、換成銅不行以，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；陽極在Fe發(fā)生氧化反應(yīng)的同時(shí)，也可發(fā)生電極反應(yīng)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，選項(xiàng)B正確；電解過程H＋(陽離子)向陰極移動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；硫酸會(huì)破壞Fe(OH)3膠體，不能用硫酸作增加水導(dǎo)電力量的試劑，可以用中性的硫酸鈉溶液，D錯(cuò)誤。答案B7．(2022·南京三模)右圖裝置可處理乙醛廢水，乙醛在陰、陽極發(fā)生反應(yīng)，分別轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸。下列說法正確的是 ()。A．b電極為負(fù)極B．電解過程中，陰極區(qū)Na2SO4的物質(zhì)的量增大C．陽極電極反應(yīng)式為CH3CHO－2e－＋H2O=CH3COOH＋2H＋D．電解過程中，兩極均有少量氣體產(chǎn)生，則陽極產(chǎn)生的是H2解析與b連接的是陰極，則b是電源的負(fù)極，選項(xiàng)A正確；陽極電極反應(yīng)式為CH3CHO－2e－＋H2O=CH3COOH＋2H＋，陰極電極反應(yīng)式為CH3CHO＋2e－＋2H＋=CH3CH2OH，電解過程中，Na2SO4僅增加導(dǎo)電性，陰極區(qū)Na2SO4的物質(zhì)的量不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤、選項(xiàng)C正確；電解過程中，兩極均有少量氣體產(chǎn)生，則陽極產(chǎn)生的是O2，陰極產(chǎn)生的是H2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案AC8．(2022·蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池，RFC工作原理如下圖。下列有關(guān)說法正確的是 ()。A．轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)，a電極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下O21.12LB．b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．c電極上進(jìn)行還原反應(yīng)，B池中的H＋可以通過隔膜進(jìn)入A池D．d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是O2＋4H＋＋4e－=2H2O解析該聯(lián)合裝置左裝置是電解池，a是陰極，電極反應(yīng)式是2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，b是陽極，電極反應(yīng)式是2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；右裝置是原電池，c是正極，電極反應(yīng)式是O2＋4H＋＋4e－=2H2O，d是負(fù)極，電極反應(yīng)式是H2－2e－=2H＋，B中的H＋通過隔膜進(jìn)入A池，選項(xiàng)C正確、選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C9．乙醛酸是合成貴重高檔香料乙基香蘭素的原料之一，可用草酸電解制備，裝置如下圖所示。下列說法正確的是 ()。A．電解時(shí)石墨電極應(yīng)與直流電源的負(fù)極相連B．陰極反應(yīng)式為：HOOCCOOH＋2H＋＋2e－→OHCCOOH＋H2OC．電解時(shí)石墨電極上有H2放出D．陰極上可能會(huì)發(fā)生副反應(yīng)生成H2、OHC—CHO、HOCH2—COOH解析A項(xiàng)，由圖中H＋的移動(dòng)方向知，復(fù)合膜電極應(yīng)為陰極，與直流電源負(fù)極相連，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)為羧基被還原為醛基，即草酸得到電子生成乙醛酸，正確；C項(xiàng)，石墨為陽極，電極上應(yīng)是陰離子放電，不行能生成H2，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由B知，乙醛酸中的另一個(gè)—COOH也可能得電子變成—CHO，—CHO可以連續(xù)被還原成—OH，溶液中的H＋也可以得電子生成H2，正確。答案BD三、金屬的腐蝕與防護(hù)10．化學(xué)在日常生產(chǎn)生活中有著重要的應(yīng)用。下列說法不正確的是 ()。A．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．鋼鐵在海水中比在河水中更易腐蝕，主要緣由是海水含氧量高于河水C．在海輪外殼上鑲?cè)脘\塊，鋅作負(fù)極，可減緩船體的腐蝕速率D．在潮濕的空氣中，鍍鋅鐵板比鍍錫鐵板更耐腐蝕解析選項(xiàng)A，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，O2在正極獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；選項(xiàng)B，鋼鐵在海水中比在河水中更易腐蝕，主要緣由是海水中電解質(zhì)的濃度高于河水，鋼鐵在海水中更易發(fā)生電化學(xué)腐蝕；選項(xiàng)C，輪船外殼鑲?cè)氡辱F活潑的鋅塊，形成原電池，鋅作負(fù)極，可減緩船體的腐蝕速率；選項(xiàng)D，在潮濕的空氣中，鐵板簡潔發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鍍鋅鐵板中鋅比鐵活潑，鋅鐵構(gòu)成原電池，鐵作正極被愛護(hù)，不簡潔被腐蝕；鍍錫鐵板中鐵比錫活潑；鐵錫構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極易被腐蝕。答案B11．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是 ()。A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)峻B．圖b中，開關(guān)由M改置于N時(shí)，Cu-Zn合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D．圖d中，Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析圖a中，鐵棒發(fā)生吸氧腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，A項(xiàng)錯(cuò)誤；圖b中開關(guān)由M改置于N，Zn作負(fù)極，Cu-Zn作正極，腐蝕速率減小，B項(xiàng)正確；圖c中接通開關(guān)時(shí)Zn作負(fù)極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt上放出，C項(xiàng)錯(cuò)誤；圖d中干電池放電是由于Zn被氧化，MnO2不起氧化作用，其作用是除去電池中產(chǎn)生少量的H2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B12．按如圖所示裝置進(jìn)行下列不同的操作，說法不正確的是 ()。A．鐵腐蝕的速度由大到小的挨次是：只接通K1＞只閉合K3＞都斷開＞只閉合K2B．只接通K1，發(fā)生析氫腐蝕C．只接通K2，U形管左、右兩端液面均下降D．只接通K3，發(fā)生析氫腐蝕解析A項(xiàng)，接通K1，鐵作電解池的陽極，腐蝕加快；只閉合K3，鐵作原電池的負(fù)極，腐蝕加快；都斷開，為鐵的正常腐蝕(吸氧腐蝕)；只閉合K2，鐵為電解池的陰極，受到愛護(hù)，A正確；接通K1，鐵作電解池的陽極，電極反應(yīng)為：Fe－2e－=Fe2＋，陰極水中的H＋放電，生成的OH－與Fe2＋反應(yīng)，生成Fe(OH)2白色沉淀，B正確；閉合K2，鐵為電解池的陰極，陽極溶液中的Cl－放電，生成氯氣，陰極水中的H＋放電生成H2，C正確；接通K3，鐵作負(fù)極，石墨作正極，發(fā)生吸氧腐蝕，D錯(cuò)誤。答案D二、大題沖關(guān)練13．(1)第三代混合動(dòng)力車，可以用電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或二者結(jié)合推動(dòng)車輛。汽車上坡或加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)供應(yīng)推動(dòng)力，降低汽油的消耗；在剎車或下坡時(shí)，電池處于充電狀態(tài)?；旌蟿?dòng)力車目前一般使用鎳氫電池，該電池中鎳的化合物為正極，儲(chǔ)氫金屬(以M表示)為負(fù)極，堿液(主要為KOH)為電解質(zhì)溶液。鎳氫電池充放電原理如圖1所示，其總反應(yīng)式為H2＋2NiOOHeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2Ni(OH)2。圖1依據(jù)所給信息推斷，混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，乙電極四周溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)，該電極的電極反應(yīng)式為________________________________。(2)圖2是一種新型燃料電池，以CO為燃料，肯定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物為電解質(zhì)，圖3是粗銅精煉的裝置圖，現(xiàn)用燃料電池為電源進(jìn)行粗銅的精煉試驗(yàn)。圖2圖3回答下列問題：①A極為電源________(填“正”或“負(fù)”)極，寫出A極的電極反應(yīng)式：________________________________。②要用燃料電池為電源進(jìn)行粗銅的精煉試驗(yàn)，則B極應(yīng)當(dāng)與________極(填“C”或“D”)相連。③當(dāng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LCO時(shí)，C電極的質(zhì)量變化為________。解析(1)上坡或加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作，為原電池，乙電極中NiOOH→Ni(OH)2，Ni的化合價(jià)降低，乙電極為正極，電極反應(yīng)式為NiOOH＋e－＋H＋=Ni(OH)2，四周溶液的pH增大。(2)①在燃料電池中可燃性氣體作負(fù)極，即A為負(fù)極，依據(jù)所給新型燃料電池的構(gòu)成原理裝置圖，結(jié)合原電池的工作原理，可直接寫出A極的電極反應(yīng)式：CO－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=2CO2。②依據(jù)電解精煉原理，粗銅應(yīng)與電源的正極相連，精銅應(yīng)與電源的負(fù)極相連，因B極是正極，所以B極應(yīng)與D極相連。③標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LCO失去0.2mole－，依據(jù)得失電子守恒，C極上增加Cu的質(zhì)量為6.4g。答案(1)增大NiOOH＋e－＋H＋=Ni(OH)2(2)①負(fù)CO－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=2CO2②D③增加6.4g14．(高考題匯編)(1)[2022·四川，11(4)]①M(fèi)nO2可作超級(jí)電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽極的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________。②MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式是________________________________。(2)[2022·重慶，11，(4)]肯定條件下，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫(忽視其他有機(jī)物)。①導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)開_______。(用A、D表示)②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為________。③該儲(chǔ)氫裝置的電流效率η＝________(η＝eq\f(生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù),轉(zhuǎn)移的電子總數(shù))×100%，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位)解析(1)①依據(jù)Mn的化合價(jià)，從＋2價(jià)→＋4價(jià)，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則陽極電極反應(yīng)式為Mn2＋＋2H2O－2e－=MnO2＋4H＋。②堿性鋅錳干電池中，MnO2作為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式MnO2＋H2O＋e－=MnO(OH)＋OH－。(2)①由于從到發(fā)生了得電子的還原反應(yīng)，故D為陰極，E為陽極，A為負(fù)極，B為正極，導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)锳→D。②由①知D電極生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為③由①知，E電極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，則生成2.8molO2轉(zhuǎn)移的電子為2.8mol×4＝11.2mol，電解過程中通過陰、陽極的電子數(shù)目相等，即陰極得到電子也為11.2mol，陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為C6H6＋6H＋＋6e－=C6H12,2H＋＋2e－=H2↑，設(shè)參與反應(yīng)的苯的物質(zhì)的量為x，其轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6x，生成的H2為eq\f(11.2－6x,2)mol，依題意得eq\f(10×24%－x,10＋\f(11.2－6x,2))×100%＝10%，x＝1.2。生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子為1.2mol×6＝7.2mol，電流效率η＝eq\f(7.2mol,11.2mol)×100%≈64.3%。答案(1)①M(fèi)n2＋＋2H2O－2e－=MnO2＋4H＋②MnO2＋H2O＋e－=MnO(OH)＋OH－(2)①A→D②C6H6＋6H＋＋6e－=C6H12③64.3%15．甲烷作為一種新能源在化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，請回答下列問題。(1)高爐冶鐵過程中，甲烷在催化反應(yīng)室中產(chǎn)生水煤氣(CO和H2)還原氧化鐵，有關(guān)反應(yīng)為：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝260kJ·mol－1已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－