通用版五年2016_2020高考化学真题专题点拨专题07电化学及其应用含解析

通用版五年2016_2020高考化学真题专题点拨专题07电化学及其应用含解析

专题07 电化学及其应用 ‎【2020年】‎ ‎1.（2020·新课标Ⅰ）科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。‎ 下列说法错误的是 A. 放电时，负极反应为 B. 放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol C. 充电时，电池总反应为 D. 充电时，正极溶液中OH−浓度升高 ‎【答案】D ‎【解析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，发生还原反应生成Zn，以此分析解答。放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：，故A正确；放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确；充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上转化为Zn，电池总反应为：，故C正确；充电时，正极即为阳极，电极反应式为：，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)•c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D错误。‎ 25‎ ‎2.（2020·新课标Ⅱ）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是 A. Ag为阳极 B. Ag+由银电极向变色层迁移 C. W元素的化合价升高 D. 总反应为：WO3+xAg=AgxWO3‎ ‎【答案】C ‎【解析】通电时，Ag电极有Ag+生成，故Ag电极为阳极，故A项正确；通电时电致变色层变蓝色，说明有Ag+从Ag电极经固体电解质进入电致变色层，故B项正确；过程中，W由WO3的+6价降低到AgxWO3中的+(6-x)价，故C项错误；该电解池中阳极即Ag电极上发生的电极反应为：xAg-xe-= xAg+，而另一极阴极上发生的电极反应为：WO3+xAg++xe- = AgxWO3，故发生的总反应式为：xAg + WO3=AgxWO3，故D项正确；答案选C。‎ ‎3.（2020·新课标Ⅲ）一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是 A. 负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应 B. 正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高 C. 电池总反应为 D. 电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极 25‎ ‎【答案】B ‎【解析】根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成和，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，据此分析。当负极通过0.04mol电子时，正极也通过0.04mol电子，根据正极的电极方程式，通过0.04mol电子消耗0.01mol氧气，在标况下为0.224L，A正确；反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，C正确；电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极，D正确。‎ ‎4.（2020·江苏卷）将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是 A. 阴极的电极反应式为 B. 金属M的活动性比Fe的活动性弱 C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 ‎【答案】C ‎【解析】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极，据此分析解答。阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；故选C。‎ 25‎ ‎5.（2020·山东卷）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 A. 负极反应为 ‎ B. 隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C. 当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g D. 电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1‎ ‎【答案】B ‎【解析】据图可知a极上CH3COOˉ转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。a极为负极，CH3COOˉ失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，故A正确；为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；‎ 当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，故C正确；b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2eˉ=H2↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D正确；故答案为B。‎ ‎6.（2020·山东卷）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是 25‎ A. 阳极反应 B. 电解一段时间后，阳极室的pH未变 C. 电解过程中，H+由a极区向b极区迁移 D. 电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量 ‎【答案】D ‎【解析】a极析出氧气，氧元素的化合价升高，做电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，氧元素的化合价降低，被还原，做电解池的阴极。依据分析a极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所以阳极的反应式是2H2O-4e-=4H++O2↑，故A正确；电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH值不变，故BC正确；电解时，阳极的反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，阴极的反应为：O2+2e-+2H+=H2O2，总反应为：O2+2H2O=2H2O2，要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，故D错误。‎ ‎7.（2020·天津卷）熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为(x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是 A. Na2S4的电子式为 B. 放电时正极反应为 C. Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极 25‎ D. 该电池是以为隔膜的二次电池 ‎【答案】C ‎【解析】根据电池反应：可知，放电时，钠作负极，发生氧化反应，电极反应为：Na-e-= Na+，硫作正极，发生还原反应，电极反应为，据此分析。Na2S4属于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为，故A正确；放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为：，故B正确；放电时，Na为电池的负极，正极为硫单质，故C错误；放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池，充电时，是电解池，为隔膜，起到电解质溶液的作用，该电池为二次电池，故D正确；答案选C ‎8.（2020·浙江卷）电解高浓度(羧酸钠)的溶液，在阳极放电可得到(烷烃)。下列说法不正确的是( )‎ A. 电解总反应方程式：‎ B. 在阳极放电，发生氧化反应 C. 阴极的电极反应：‎ D. 电解、和混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷 ‎【答案】A ‎【解析】因为阳极RCOO-放电可得到R-R(烷烃)和产生CO2，在强碱性环境中，CO2会与OH-反应生成CO32-和H2O，故阳极的电极反应式为2RCOO--2e-+4OH-=R-R+2CO32-+2H2O，阴极上H2O电离产生的H+放电生成H2，同时生成OH-，阴极的电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，因而电解总反应方程式为2RCOONa+2NaOHR-R+2Na2CO3+H2↑，故A错误；RCOO-在阳极放电，电极反应式为2RCOO--2e-+4OH-=R-R+2CO32-+2H2O， -COO-中碳元素的化合价由+3价升高为+4价，发生氧化反应，烃基-R中元素的化合价没有发生变化，故B正确；阴极上H2O电离产生的H+放电生成H2，同时生成OH-，阴极的电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故C正确；根据题中信息，由上述电解总反应方程式可以确定下列反应能够发生：2CH3COONa+2NaOHCH3-CH3+2Na2CO3+H2↑，2CH3CH2COONa+2NaOH 25‎ CH3CH2-CH2CH3+2Na2CO3+H2↑，CH3COONa+CH3CH2COONa+2NaOHCH3-CH2CH3+2Na2CO3+H2↑。因此，电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH 的混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷，D正确。‎ ‎【2019年】‎ ‎1．[2019·新课标Ⅰ卷]利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是 A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 ‎ B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+ ‎ C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3‎ D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 ‎【答案】B ‎【解析】相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+−e−= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。‎ ‎2．[2019·新课标Ⅲ卷]为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。‎ 下列说法错误的是 25‎ A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−===NiOOH(s)+H2O(l)‎ C．放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−===ZnO(s)+H2O(l)‎ D．放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区 ‎【答案】D ‎【解析】三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO分散度高，A正确；充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH− (aq)− e− ＝NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)＋2OH− (aq)− 2e− ＝ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；‎ 原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH− 通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。‎ ‎3．[2019·天津卷]我国科学家研制了一种新型的高比能量锌−碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。‎ 下列叙述不正确的是（ ）‎ A．放电时，a电极反应为 B．放电时，溶液中离子的数目增大 C．充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化 25‎ D．充电时，a电极接外电源负极 ‎【答案】D ‎【解析】放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，故A正确；‎ 放电时，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，溶液中离子数目增大，故B正确；充电时，b电极反应式为Zn2＋+2e− =Zn，每增加0.65g，转移0.02mol电子，阳极反应式为Br− +2I− −2e− =I2Br− ，有0.02molI− 失电子被氧化，故C正确；充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误。‎ ‎4．[2019`江苏卷]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 A．铁被氧化的电极反应式为Fe−3e−Fe3+‎ B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 ‎【答案】C ‎【解析】在铁的电化学腐蚀中，铁单质失去电子转化为二价铁离子，即负极反应为：Fe−2e−=Fe2+，故A错误；铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一部分转化为热能，故B错误；活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了铁的腐蚀，故C正确；以水代替氯化钠溶液，水也呈中性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故D错误。‎ ‎5. [2019·浙江卷]化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是 25‎ A. Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加 B. 正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−‎ C. 锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D. 使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 ‎【答案】A ‎【解析】Zn较Cu活泼，做负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而c(H+)减小，A项错误；Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag,结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−，B项正确；Zn为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn−2e−=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。‎ ‎6．[2019·新课标Ⅱ卷节选]环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：‎ ‎（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)2，结构简式为 25‎ ‎），后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。‎ 该电解池的阳极为____________，总反应为__________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_________________________。‎ ‎【答案】（4）Fe电极 Fe+2+H2↑（Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2↑） ‎ 水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH−，进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2‎ ‎【解析】（4）根据阳极升失氧可知Fe为阳极；根据题干信息Fe−2e−=Fe2+，电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气，同时与亚铁离子结合生成二茂铁，故电极反应式为Fe+2=+H2↑；电解必须在无水条件下进行，因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气，亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀；‎ 答案：Fe电极；Fe+2=+H2↑（Fe+2C5H6=Fe（C2H5）2+ H2↑）；水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH−，进一步与Fe2+反应生成Fe（OH）2。‎ ‎7．[2019·新课标Ⅲ卷节选]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：‎ ‎（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：‎ 25‎ 负极区发生的反应有____________________（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气__________L（标准状况）。‎ ‎【答案】（4）Fe3++e−=Fe2+，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 5.6‎ ‎【解析】（4）电解过程中，负极区即阴极上发生的是得电子反应，元素化合价降低，属于还原反应，则图中左侧为负极反应，根据图示信息知电极反应为：Fe3++e− ＝Fe2+和4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；电路中转移1 mol电子，根据电子得失守恒可知需消耗氧气的物质的量是1mol÷4＝0.25mol，在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。‎ ‎8．[2019·北京卷节选]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。‎ ‎（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。‎ ‎①制H2时，连接_______________。产生H2的电极反应式是_______________。‎ ‎②改变开关连接方式，可得O2。‎ ‎③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。‎ ‎【答案】（2）K1 2H2O+2e−=H2↑+2OH− 连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移 ‎【解析】（2）①电极生成H2时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e−=H2↑+2OH−；‎ ‎③电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e−+H2O⇌Ni(OH)2+OH−，当连接K1‎ 25‎ 时，Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。‎ ‎9．[2019·江苏卷节选]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。‎ ‎（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。‎ ‎①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式： ▲ 。‎ ‎②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是 ▲ 。‎ ‎【答案】（2）①CO2+H++2e−HCOO−或CO2+ HCO3−+2e−HCOO−+ CO32− ②阳极产生O2，pH减小，HCO3−浓度降低；K+部分迁移至阴极区 ‎【解析】（2）①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2＋HCO3−＋2e− =HCOO−＋CO32−，或CO2＋H＋＋2e− =HCOO−；②阳极反应式为2H2O−4e− =O2↑＋4H＋，阳极附近pH减小，H＋与HCO3− 反应，同时部分K＋迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低。‎ ‎10．[2019浙江选考节选]水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。‎ ‎（4）以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。‎ ‎①阳极的电极反应式是________。‎ ‎②制备H2O2的总反应方程式是________。‎ ‎【答案】（4）①2HSO4−− 2e− S2O82−＋2H+或2SO42−− 2e− S2O82−‎ ‎②2H2OH2O2＋H2↑‎ ‎【解析】（4）①电解池使用惰性电极，阳极本身不参与反应，阳极吸引HSO4−（或SO42−）离子，并放电生成S2O82−，因而电极反应式为2HSO4−− 2e− =S2O82−＋2H+或2SO42−− 2e− =S2O82− 。‎ ‎②通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8和H2。由题中信息可知，生成的NH4HSO4可以循环使用，说明(NH4)2S2O8与水反应除了生成H2O2，还有NH4HSO4‎ 25‎ 生成，因而总反应中只有水作反应物，产物为H2O2和H2,故总反应方程式为2H2OH2O2＋H2↑。‎ ‎【2018年】‎ ‎1. （2018·全国卷Ⅰ卷）硫酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：‎ 下列叙述错误的是 A. 合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用 B. 从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li C. “沉淀”反应的金属离子为Fe3+‎ D. 上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠 ‎【答案】D ‎【解析】正极片碱溶时铝转化为偏铝酸钠，滤渣中含有磷酸亚铁锂，加入硫酸和硝酸酸溶，过滤后滤渣是炭黑，得到含Li、P、Fe的滤液，加入碱液生成氢氧化铁沉淀，滤液中加入碳酸钠生成含锂的沉淀，据此解答。废旧电池中含有重金属，随意排放容易污染环境，因此合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用，A正确；根据流程的转化可知从正极片中可回收的金属元素有Al、Fe、Li，B正确；得到含Li、P、Fe的滤液，加入碱液生成氢氧化铁沉淀，因此“沉淀”反应的金属离子是Fe3＋，C正确； 硫酸锂能溶于水，因此上述流程中不能用硫酸钠代替碳酸钠，D错误。 ‎ ‎2. （2018·全国卷Ⅰ卷）最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：‎ 25‎ ‎①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+‎ ‎②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+‎ 该装置工作时，下列叙述错误的是 A. 阴极的电极反应：CO2+2H++2e-＝CO+H2O B. 协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+S C. 石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D. 若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性 ‎【答案】C ‎【解析】该装置属于电解池，CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，石墨烯电极为阳极，发生失去电子的氧化反应，据此解答。CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为CO2+H＋+2e－＝CO+H2O，A正确；根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S－2e－＝2H＋+S，因此总反应式为CO2+H2S＝CO+H2O+S，B正确；石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高，C错误；由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需要酸性，D正确。‎ ‎3. （2018·全国卷II）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是 25‎ A. 放电时，ClO4－向负极移动 B. 充电时释放CO2，放电时吸收CO2‎ C. 放电时，正极反应为：3CO2+4e− ＝2CO32－+C D. 充电时，正极反应为：Na++e−＝Na ‎【答案】D ‎【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。放电时是原电池，阴离子ClO4－向负极移动，A正确；电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；‎ 放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e−＝2CO32－+C，C正确；充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO32－+C－4e−＝3CO2，D错误。‎ ‎4. （2018·全国卷Ⅲ）一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是 A. 放电时，多孔碳材料电极为负极 B. 放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C. 充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D. 充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－）O2‎ ‎【答案】D 25‎ ‎【解析】放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，A错误。因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），B错误。充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li + (1－)O2 ＝ Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-X ＝ 2Li + (1－)O2， D正确。‎ ‎5. （2018·北京卷）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是 A. 对比②③，可以判定Zn保护了Fe B. 对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D. 将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼 ‎【答案】D ‎【解析】对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A正确；①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe（CN）6]将Fe氧化成Fe2+，B正确；对比①②，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe，C正确；由实验可知K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D错误。‎ 25‎ ‎【2017年】‎ ‎1．【2017·新课标1卷】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 ‎[来源:学科网ZXXK]‎ A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 ‎【答案】C ‎【解析】本题使用的是外加电流的阴极保护法，钢管柱与电源的负极相连，被保护。外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管柱，A正确；通电后，被保护的钢管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，因此电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，C错误；通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。‎ ‎2．【2017·新课标2卷】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是 A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为：‎ D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 ‎【答案】C ‎【解析】根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，A正确；不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，B正确；阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e−=H2↑，C错误；根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，D正确。‎ 25‎ ‎3．【2017·新课标3卷】全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是 A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4‎ B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 ‎【答案】D ‎【解析】本题使用的是外加电流的阴极保护法，钢管柱与电源的负极相连，被保护。外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管柱，A正确；通电后，被保护的钢管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，因此电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，C错误；通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。‎ ‎4．【2017·江苏卷】下列说法正确的是 A．反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0‎ B．地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀 C．常温下，Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10−12，pH=10的含Mg2+溶液中，c(Mg2+)≤5.6×10−4mol·L−1‎ D．常温常压下，锌与稀H2SO4反应生成11.2LH2，反应中转移的电子数为6.02×1023‎ ‎【答案】BC ‎【解析】该反应气体的分子数减少了，所以是熵减的反应，△S<0，A错误；锌比铁活泼，形成原电池时锌做负极，所以可以减缓钢铁管道的腐蚀，B正确；常温下，在pH=10的溶液中，c(OH-)=1mol/L，溶液中含Mg2+浓度最大值为=5.6mol/L，C正确；在锌和稀硫酸的反应中每生成1mol H2，电子转移的数目为2mol e-，在常温常压下，11.2LH2的物质的量不是0.5mol，所以反应中转移的电子数不是6.02‎ 25‎ ‎，D错误。‎ ‎【2016年】‎ ‎1．【2016·北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 ‎[来源:Z#xx#k.Com]‎ 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 ‎【答案】B ‎【解析】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，破坏了水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大造成的，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，B错误；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，C正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也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），故相当于电镀，即m上有铜析出，D正确。‎ ‎2．【2016·海南卷】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是（ ）‎ A．Zn为电池的负极 B．正极反应式为2FeO42−+ 10H++6e−=Fe2O3+5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 25‎ D．电池工作时向负极迁移 ‎【答案】AD ‎【解析】根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，A正确；KOH 溶液为电解质溶液，则正极反应式为2FeO42− +6e−+8H2O =2Fe(OH)3+10OH−，B错误；该电池放电过程中电 解质溶液浓度减小，C错误；电池工作时阴离子OH−向负极迁移，D正确。‎ ‎3．【2016·上海卷】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(SO42-)‎ ‎【答案】C ‎【解析】该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，A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错误；由于反应不断消耗H+，所以溶液的c(H+)逐渐降低，C正确；SO42-不参加反应，其浓度不变，D错误。‎ ‎4．【2016·四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ 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++ C6‎ C．充电时，若转移1mole-，石墨C6电极将增重7xg D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+‎ ‎【答案】C ‎【解析】 放电时，阳离子向正极移动，A正确；放电时，负极失去电子，B正确；充电时，若转移1mol电子，则石墨电极上溶解1/xmol C6，电极质量减少，C错误；充电时阳极失去电子，为原电池的正极的逆反应，D正确。‎ 25‎ ‎5．【2016·新课标Ⅱ卷】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-=Ag C．电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑‎ ‎【答案】B ‎【解析】根据题意，电池总反应式为：Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag，正极反应为：2AgCl+2e-= 2Cl-+ 2Ag，负极反应为：Mg-2e=Mg2+，A正确，B错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C正确；由于 镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，D正确。‎ ‎6．【2016·新课标Ⅲ卷】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–+2H2O===2Zn(OH)。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，电解质溶液中逐渐减小 C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)‎ D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）‎ ‎【答案】C ‎【解析】充电时阳离子向阴极移动，A错误；放电时总反应为：2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4,，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的增大，B错误；放电时，锌在负极失去电子，C正确；标准状况下22.4L氧气的物质的量为1mol，对应转移4mol电子，D错误。‎ ‎7．【2016·浙江卷】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+2nH2O=4M(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（ ）‎ 25‎ 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)n D．在M–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 ‎【答案】C ‎【解析】多孔电极可以增加氧气与电极的接触，使氧气充分反应，A正确；24克镁失去2摩尔电子，27克铝失去3摩尔电子，65克锌失去2摩尔电子，所以铝-空气电池的理论比能量最高，B正确；根据题给放电的总反应4M+nO2+2nH2O=4M(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−，C错误；负极是金属失去电子生成金属阳离子，因为镁离子或铝离子或锌离子都可以 和氢氧根离子反应生成氢氧化物沉淀，说明应采用中性电解质或阳离子交换膜，防止正极产生的氢氧根到 负极区反应，D正确。‎ ‎8．【2016·浙江卷】（15分）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：‎ CO2（g）+3 H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I CO2（g）+ H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2 II 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：‎ ‎【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒；Cat.2:Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醛的百分比 25‎ 已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1‎ ‎②H2O（l） H2O（g） ΔH3=44.0kJ·mol-1‎ 请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：‎ ‎（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在 极，该电极反应式是 。‎ ‎【答案】‎ ‎（5）阴 CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O ‎【解析】（5）二氧化碳变甲醇，碳元素的化合价降低，得到电子，说明其在阴极反应，其电极反应为： CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O ‎9．【2016·天津卷】(14分)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：____________。‎ ‎（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−FeO42−+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的FeO42−，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：_____________。‎ ‎【答案】‎ ‎（1）污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；H2+2OH--2e-=2H2O ‎（5）①阳极室 25‎ ‎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，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。‎ ‎ 【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，故答案为：污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；H2+2OH--2e-=2H2O ‎(2)①H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1，②O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2，两反应的ΔS＜0，根据ΔG=ΔH−TΔS，因为均为两反应自发反应，因此ΔH均小于0，将①+②得：H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH=ΔH1+ΔH1＜0，故答案为：＜；‎ ‎（3）MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0，该反应属于气体的物质的量发生变化的反应。a.平衡时气体的物质的量不变，压强不变，正确；b.该反应为可逆反应，吸收y mol H2需要大于1 mol 的MHx，错误；c.降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，正确；d.向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)＜v(吸氢)，错误；故选ac；‎ ‎（4）利用太阳能直接分解水制氢，是将光能转化为化学能，故答案为：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，故答案为：阳极室；‎ ‎②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，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，故答案为：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生成，使Na2FeO4产率降低，故答案为：M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。‎ 25‎