2020版高考化学（天津专用）一轮课件：专题十三　电化学 .pptx

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1、专题十三 电化学,高考化学 (天津市专用),A组 自主命题天津卷题组,五年高考,考点一 原电池的工作原理 金属的电化学腐蚀与防护,1.(2019天津理综,6,6分)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I2Br-+2e- 2I-+Br- B.放电时,溶液中离子的数目增大,C.充电时,b电极每增重0.65 g,溶液中有0.02 mol I-被氧化 D.充电时,a电极接外电源负极,答案 D 本题涉及原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识,通过工作原理示意图 的分

2、析,考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。新型高能电池的原理应用体现了科学 探究与创新意识的学科核心素养。 由工作原理示意图中Zn2+迁移的方向可判断放电时a为正极,b为负极。放电时,a极得到电子,发 生还原反应,使溶液中离子数目增大,A、B项正确;充电时,a极接外接电源的正极,D项错误;充 电时,b极为阴极,电极反应式为Zn2+2e- Zn,每增重0.65 g,转移0.02 mol电子,a极为阳极,电 极反应式为2I-+Br-2e- I2Br-,转移0.02 mol电子,有0.02 mol I-被氧化,C项正确。,解题思路 根据示意图判断电池的正、负极,再结合图中微粒变化的情况书写出电极反

3、应式, 根据两极转移电子守恒作出正确计算。,2.(2015天津理综,4,6分)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子 通过。下列有关叙述正确的是( ) A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后,甲池的c(S )减小 C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡,答案 C 题中所述锌铜原电池中,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e- Zn2+;Cu为正极,电极反 应式为Cu2+2e- Cu,发生还原反应。Zn2+通过阳离子交换膜向正极移动;乙池溶液中消耗 的Cu2+与由甲池迁移过来的Zn2+的物质的量相同

4、,则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法 通过阳离子交换膜。故选C。,3.(2016天津理综,3,6分)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(H) 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,答案 D 催化剂可以改变反应所需的活化能,但不影响反应的反应热(H),A错误;吸氧腐蚀 的实质是O2与金属发生氧化还原反应,因此增大氧气浓度会提高腐蚀速率,B错误;原电池中发 生的反应达到平衡时,电流表示数应为零,即在外电路没有电流产生,C错

5、误;在相同环境下,ZnS 可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度小于ZnS,D正确。,易混易错 催化剂不改变化学平衡,仅改变反应速率;原电池反应达平衡时,反应仍在进行,但 外电路不再有电流产生。,4.(2014天津理综,6,6分)已知: 锂离子电池的总反应为:LixC+Li1-xCoO2 C+LiCoO2 锂硫电池的总反应为:2Li+S Li2S 有关上述两种电池说法正确的是 ( ) A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移,B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 C.理论上两种电池的比能量相同 D.右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电,答案 B A项,在原电池内部,阳离子应移向正极;二次电池的充电

6、过程为电解过程,阴极发生 还原反应,B项正确;C项,比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能,当二者质 量相同时,转移电子的物质的量不相等,即比能量不同;D项,应为锂硫电池给锂离子充电,还应 将锂硫电池的锂电极连接锂离子电池的石墨电极,硫电极连接LiCoO2电极。,考点二 电解原理及其应用,5.(2013天津理综,6,6分)为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极, 电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下: 电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 电解池:2Al+3H2O Al2O3+3H2 电解过

7、程中,以下判断正确的是 ( ),答案 D 原电池内部H+向正极迁移(即向PbO2电极迁移),A项错误。当有3 mol Pb被消耗时, 转移6 mol e-,则生成1 mol Al2O3,B项错误。电池正极反应式为PbO2+4H+S +2e- PbSO4+ 2H2O,C项错误。原电池中Pb PbSO4,质量增大;电解池中Pb作阴极,发生反应2H+2e- H2,故质量不变,D项正确。,评析 本题以电解法在铝表面产生氧化膜为载体,考查原电池内部离子移动方向与电解池中 离子移动方向的区别,以及电极反应式的书写等知识。试题体现了化学理论服务于实际的理 念,体现了学以致用的教育思想。,6.(2016天津理

8、综,10,14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: 。 (2)氢气可用于制备H2O2。已知: H2(g)+A(l) B(l) H1 O2(g)+B(l) A(l)+H2O2(l) H2 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H 0(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) H0达到化学平衡。

9、 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y mol H2只需1 mol MHx,c.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- Fe +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Fe , 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。 图1 图

10、2,电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)。 电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为 。 c(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 (共14分)(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)ac (4)光能转化为化学能 (5)阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢 N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成

11、,使Na2FeO4产率降低,解析 (1)碱性氢氧燃料电池中H2在负极失电子结合OH-生成H2O。 (2)两反应的S均小于0,且均为自发反应,故两反应均为放热反应。 H2(g)+A(l) B(l) H1v逆,即v(吸氢)v(放氢),d项不正确。 (5)由题意可知,阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH- Fe +4H2O,阴极的电极反应式为 6H2O+6e- 3H2+6OH-,故电解一段时间后阳极室c(OH-)降低。阴极产生H2,若不及时排出, 则会还原Na2FeO4,使产率降低。由题中信息可知Na2FeO4在强碱性条件下稳定,故c(OH-)较 低时Na2FeO4稳定性差;c(OH-)过高时,铁

12、电极上会产生Fe(OH)3或Fe2O3,导致Na2FeO4产率降 低。,易混易错 本题中第(3)小题b项中要注意可逆反应进行不彻底,参加反应的反应物的量应小 于其加入量。,7.(2017天津理综,7,14分)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附 作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如图),使浆液分离成 固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。回答和中的问题。 .固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明),(1)反应所加试剂NaOH的电子式为 ,BC的反应条件为 ,CAl的制备 方法称为 。 (2)该

13、小组探究反应发生的条件。D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加热有Cl2生成,当反应停 止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号) 。 a.温度 b.Cl-的浓度 c.溶液的酸度 (3)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态 化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为 。 .含铬元素溶液的分离和利用 (4)用惰性电极电解时,Cr 能从浆液中分离出来的原因是 ,分离后含铬元素的粒子是 ;阴极室生成的物质为,(写化学式)。,答案 (1)Na+ H- 加热(或煅烧) 电解法 (2)ac

14、 (3)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s) TiCl4(l)+2CO(g) H=-85.6 kJmol-1 (4)在直流电源作用下,Cr 通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液 Cr 和Cr2 NaOH和H2,解析 本题考查电子式的书写、热化学方程式的书写、电解原理及其应用等。 (1)NaOH是离子化合物,其电子式为Na+ H-;固体混合物中含有Al(OH)3和MnO2,加入 NaOH 溶液,Al(OH)3转化为易溶于水的NaAlO2,MnO2不能溶于NaOH溶液,故固体D为MnO2,溶液A中 含有NaAlO2,向溶液A中通入CO2后生成的沉淀B为Al(OH)3,Al(OH)3受热分解

15、生成Al2O3(固 体C),工业上常用电解熔融的Al2O3制备金属铝。,(2)固体D为MnO2。MnO2与浓盐酸混合,不加热无变化,加热有Cl2生成,说明该反应能否有效进 行与温度有关;反应停止后,固体有剩余,滴加硫酸又产生Cl2,说明该反应能否有效进行与溶液 的酸度有关。 (3)通过分析可知反应生成的还原性气体为CO,易水解成TiO2xH2O的液态化合物为TiCl4,故反 应的热化学方程式为2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s) TiCl4(l)+2CO(g) H=-85.6 kJmol-1。 (4)依据离子交换膜的性质和电解池的工作原理知,在直流电场作用下,Cr 通过阴离子交换 膜向阳

16、极室移动,脱离浆液;在电解过程中,OH-在阳极室失去电子生成O2,溶液的酸性增强,通 过阴离子交换膜移向阳极室的Cr 有部分转化为Cr2 ,故分离后含铬元素的粒子是Cr 和Cr2 ;H+在阴极室得到电子生成H2,溶液中的OH-浓度增大,混合物浆液中的Na+通过阳离子,交换膜移向阴极室,故阴极室生成的物质为NaOH和H2。,易错易混 在电化学问题中,注意阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离 子通过。,B组 统一命题、省(区、市)卷题组,考点一 原电池的工作原理 金属的电化学腐蚀与防护,1.(2019浙江4月选考,12,2分)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

17、不正确的是 ( ) A.甲:Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加 B.乙:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH- C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄,D.丁: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 甲中Cu为正极,电极表面发生反应:2H+2e- H2,导致Cu电极附近溶液中H+浓 度减小,A错误;乙中Zn粉为负极,Ag2O为正极,正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+ 2OH-,B正确;丙中锌筒作负极,电极反应为Zn-2e- Zn2+,故锌筒逐渐变薄,C正确;丁中铅蓄电 池总反应式为Pb+PbO2+2H2

18、SO4 2PbSO4+2H2O,导致使用一段时间后,H2SO4溶液浓度减小, 导电能力下降,D正确。,解题点睛 本题考查常见化学电源,掌握各原电池的工作原理是解题的关键。,2.(2019上海选考,17,2分)关于下列装置,叙述错误的是 ( ) A.石墨电极反应O2+4H+4e- 2H2O B.鼓入少量空气,会加快Fe的腐蚀 C.加入少量NaCl,会加快Fe的腐蚀 D.加入HCl,石墨电极反应式:2H+2e- H2,答案 A A项,该原电池装置的电解质是接近中性的自来水,石墨电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,故错误;B项,鼓入空气,水中O2浓度增大,O2得电子机会增大,会加快Fe的腐

19、蚀,故正 确;C项,加入少量NaCl,增加电解质溶液的导电性,会加快Fe的腐蚀,故正确;D项,加入HCl后,电 解质溶液中存在大量H+,石墨电极反应式为2H+2e- H2,故正确。,3.(2019江苏单科,10,2分)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 本题涉及的考点为金属的电化学腐蚀,考查了考生接受、吸收、整合化学信息的 能力,

20、体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。 铁作负极,Fe-2e- Fe2+,A不正确;电化学腐蚀过程中化学能不可能全部转化为电能,还有部 分转化为热能,B不正确;活性炭的存在构成了原电池,加快了负极铁的腐蚀,C正确;以水代替 NaCl溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,只是吸氧腐蚀的速率会减慢,D不正确。,知识总结 在中性或极弱的酸性环境中钢铁发生吸氧腐蚀,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-;在酸性环境中钢铁发生析氢腐蚀,正极的电极反应式为2H+2e- H2。,4.(2019课标,12,6分)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

21、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 本题涉及原电池的工作原理及应用,以生物燃料电池为载体考查学生接受、吸 收、整合化学信息的能力。借助不同形式的能量转化过程,体现了宏观辨识与微观探析的学 科核心素养和关注社会发展、科技进步、生产生活的价值观念。 A项,现有工业合成氨的反应条件是高温、高压、催化剂,则题述方法合成氨条件更为温和,同 时可将化学能转化为电能

22、,正确;B项,阴(正)极区,在固氮酶催化作用下发生反应N2+6H+6MV+ 2NH3+6MV2+,错误;C项,由B项分析可知正极区N2被还原为NH3,正确;D项,原电池工作时, 质子(H+)通过交换膜由负极区向正极区移动,正确。,思路点拨 根据电极反应类型确定电极名称。左电极:MV+MV2+发生氧化反应,故为负极,则 右电极为正极。,5.(2016课标,11,6分)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

23、Mg(OH)2+H2,答案 B Mg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式为AgCl+e- Ag+Cl-,B项 错误。,6.(2016课标,11,6分)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c(OH-)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2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况),答案 C 充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应

24、为2Zn(OH 2Zn+O2+ 4OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e- Zn(OH ,故C项正确;放电时,每消耗1 mol O2电路中通过4 mol电子,故D项错误。,思路分析 放电时为原电池,根据题给反应确定正、负极反应式;充电时为电解池,阳离子在阴 极上放电,阴离子在阳极上放电,即阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。,规律方法 1.,2.失电子,3.原电池充电时:正极接电源正极,电池正极变阳极。,7.(2016四川理综,5,6分)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+LixC6

25、LiCoO2+C6(x1)。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1 mol e-,石墨(C6)电极将增重7x g D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+,答案 C 由放电时电池总反应可知,放电时负极反应式为LixC6-xe- C6+xLi+,正极反应式 为Li1-xCoO2+xe-+xLi+ LiCoO2,在原电池内部阳离子由负极向正极迁移,A、B项均正确;充电 时阴极反应式为C6+xLi+xe- LixC6,阳极反应式为

26、LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+,转移x mol e-, 石墨电极增重7x g,若转移1 mol e-,石墨电极将增重7 g,C项不正确,D项正确。,8.(2015课标,11,6分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作 原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是 ( ) A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区,答案 A 根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H12O6在负极上发生氧化反应,电极反应式 为 -24e-+6H2O 6CO2+24H+;O2在正极上发生还原反应,电极反应式为6O

27、2+24e-+ 24H+ 12H2O。负极有CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质 子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,正 确。,D.电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,9.(2017课标,11,6分)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 ( ),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

28、 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 本题考查外加电流的阴极保护法。将被保护的金属(钢管桩)与电源的负极相连,防 止钢管桩被腐蚀,外加保护电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流,故其表面腐蚀电流接近 于零,A项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,阳极上发生氧化反应,失去电子,电子从高硅铸铁流 向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,只是用于传递电流,故阳极材料不损耗,C项错 误;金属的腐蚀受环境的影响,故通入的电流要根据环境条件的变化及时进行调整,D项正确。,考点二 电解原理及其应用,10.(2019课标,13,6分)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

29、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-ZnNiOOH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 ( ) 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 本题涉及二次电池知识,以新型三维多孔海绵状Zn的信息为切入

30、点,考查了学生接 受、吸收、整合化学信息的能力,运用电化学原理解决实际问题,体现了变化观念与平衡思想 的学科核心素养。 A项,依题干信息可知正确;B项,充电时阳极发生氧化反应,正确;C项,放电时Zn作负极失去电 子,发生氧化反应,正确;D项,放电时,OH-由正极区向负极区迁移。,解题关键 掌握原电池和电解池的反应原理及二次电池知识,同时注意从题干中获取关键信 息。,11.(2015浙江理综,11,6分)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和 CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是 ( ) A.X是电源的负极 B.阴极的电极反应式是:H2O

31、+2e- H2+O2- CO2+2e- CO+O2- C.总反应可表示为:H2O+CO2 H2+CO+O2,D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11,答案 D H2OH2、CO2CO均为还原过程,X应为电源负极,A项正确;阴极电极反应式为 H2O+2e- H2+O2-和CO2+2e- CO+O2-,阳极电极反应式为2O2-4e- O2,总反应为H2O+ CO2 H2+CO+O2,B、C项正确;阴、阳两极生成气体的物质的量之比为21,D项不正确。,12.(2018课标,13,6分)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。示意图如下图所示,

32、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: EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+ 2EDTA-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 本题考查电解原理的应用。由石墨烯电极区反应可知该极发生氧化反应,为阳 极,则ZnO石墨烯为阴极。阴极的电极反应为:CO2+

33、2H+2e- CO+H2O,A正确;装置工作时 涉及三个反应,Fe2+与Fe3+的转化循环进行,总反应为CO2与H2S之间的反应,根据得失电子守恒 可知总反应为:CO2+H2S CO+H2O+S,B正确;石墨烯与电源正极相连,ZnO石墨烯与电源 负极相连,故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高,C错误;Fe2+、Fe3+均在酸性环境中稳定存 在,D正确。,13.(2016课标,11,6分)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S 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

34、的是 ( ) A.通电后中间隔室的S 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1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成,答案 B A项,通电后S 向正极移动,正极区OH-放电,溶液酸性增强,pH减小;C项,负极反应 为4H+4e- 2H2,溶液pH增大;D项,当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol O2生 成。,C组 教师专用题组,考点一 原电池的工作原理 金属的电化学腐蚀与防护,1.(2014课标,12,6分)2013

35、年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下 列叙述 的是 ( ) A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLi C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移,答案 C 由图可知,b极(Li电极)为负极,a极为正极,放电时,Li+从负极(b)向正极(a)迁移,A项、 D项正确;该电池放电时,负极:xLi-xe- xLi+,正极:Li1-xMn2O4+xLi+xe- LiMn2O4,a极Mn元 素的化合价发生变化,C项错误;由放电反应可得充电时的反应,B项正确。,2.(2014福建理综,11,6分)某原电池装置如图所示

36、,电池总反应为2Ag+Cl2 2AgCl。下列说 法正确的是 ( ),A.正极反应为AgCl+e- Ag+Cl- B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变 D.当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶 液中约减少0.02 mol离子,答案 D 原电池的正极反应为Cl2+2e- 2Cl-,故A项错误;放电时,白色沉淀AgCl在左侧电 极处产生,故B项错误;当电路中转移0.01 mol e-时,原电池左侧发生的反应为Ag-e-+Cl- AgCl, 减少了0.01 mol的Cl-,根据电荷守恒原理,左侧溶液中的H+通过阳离子交换膜向

37、右侧转移 0.01 mol,故D项正确。,3.(2014大纲全国,9,6分)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种,金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确的是 ( ) A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH- B.电池的电解液可为KOH溶液 C.充电时负极反应为:MH+OH- H2O+M+e- D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高,答案 C 在金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)中,MH(M为零价,H为零价)在负极发生反应:MH +OH-e- M+H2O,NiOOH在正极发生反应:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+

38、OH-,电解液可为 KOH溶液,A、B正确;充电时,阴极反应式为M+H2O+e- MH+OH-,C错误;MH中氢密度越大, 单位体积电池所储存电量越多,即电池能量密度越高,D正确。,4.(2013课标,11,6分)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之 间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述 的是 ( ) A.电池反应中有NaCl生成 B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C.正极反应为:NiCl2+2e- Ni+2Cl- D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动,答案 B 该原电池的负极反应为Na-e- Na+,正极反应为NiCl2+2e-

39、Ni+2Cl-,电池总反 应为2Na+NiCl2 2NaCl+Ni。B项错误。,5.(2013北京理综,7,6分)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是 ( ) A.水中的钢闸门连接电源的负极 B.金属护栏表面涂漆 C.汽车底盘喷涂高分子膜 D.地下钢管连接镁块,答案 A 外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上,使其作为 电解池的阴极被保护,A项符合题意;金属表面涂漆或喷涂高分子膜可防止金属与其他物质接 触发生反应,B、C选项不符合题意;钢管连接镁块利用的是原电池原理,镁为负极被氧化,钢管 为正极被保护,D项不符合题意。,6.(2016浙江理综,11,6分)金

40、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 ( ) 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

41、子交换膜,答案 C A项,采用多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于O2扩散至电 极表面;B项,单位质量的Mg、Al、Zn反应,Al转移的电子数最多,故Al-空气电池的理论比能量 最高;C项,由于电池中间为阴离子交换膜,故Mn+不能通过,则正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-;D项,在Mg-空气电池中,负极的电极反应式为Mg-2e- Mg2+,为防止负极区沉积 Mg(OH)2,可采用阳离子交换膜阻止OH-进入负极区。,7.(2015课标,26,14分)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围 是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的

42、糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回 收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示: 溶解度/(g/100 g水),回答下列问题: (1)该电池的正极反应式为 ,电池反应的离子方程式为 。 (2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌 g。(已知F=96 500 Cmol-1) (3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过 分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、 和 ,欲从中得到较纯的 MnO2,最简便的方法为 ,其原理是 。 (4)用废电池的锌皮制备ZnSO47H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀 H

43、2SO4和H2O2溶解,铁变为 ,加碱调节至pH为 时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于 110-5 molL-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为 时,锌开始沉淀(假定Zn2+ 浓度为0.1 molL-1)。若上述过程不加H2O2后果是 ,原因是 。,答案 (1)MnO2+H+e- MnOOH 2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)注:式中Zn2+可写为Zn(NH3 、Zn(NH3)2Cl2 等,H+可写为N (2)0.05(2分) (3)加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 空气中加热 碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(每空1分,共5分) (

44、4)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分离不开 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分),解析 (1)该电池为酸性锌锰干电池,电极反应式为负极:Zn-2e- Zn2+,正极:2MnO2+2e-+2H+ 2MnOOH。(2)电量Q=It=0.5 A560 s=150 C,则m(Zn)= 65 gmol-1 0.05 g。(3)由表格中信息可知,ZnCl2的溶解度受温度影响较大,NH4Cl的溶解度受温度影响较小, 故可通过加热浓缩、冷却结晶的方法分离。(4)KspFe(OH)3=c(Fe3+)c3(OH-)=110-5c3(OH-)= 110-39,c(OH-)=10-

45、11.3molL-1,pOH=11.3,则pH=2.7。KspZn(OH)2=c(Zn2+)c2(OH-)=0.1c2(OH-)=1 10-17,c(OH-)=10-8 molL-1,pOH=8,则pH=6。因Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp接近,若不用H2O2将Fe2+氧 化为Fe3+,沉淀Zn2+时,Fe2+也可转化为Fe(OH)2沉淀,而使制得的ZnSO47H2O不纯净。,8.(2015重庆理综,11,14分)我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值。但出土 的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。 (1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第 周期

46、。 (2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119 g、20.7 g,则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为 。 (3)研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作 用,下列叙述正确的是 。 A.降低了反应的活化能 B.增大了反应的速率 C.降低了反应的焓变 D.增大了反应的平衡常数 (4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,Ag2O 与有害组分CuCl发生复分解反应,该化学方程式为 。 (5)如图所示为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。,腐蚀过程中,负极是 (填图中字母“a”或“b”或“c”); 环

47、境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl, 其离子方程式为 ; 若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为 L(标准状况)。,答案 (14分)(1)四 (2)101 (3)A、B (4)Ag2O+2CuCl 2AgCl+Cu2O (5)c 2Cu2+3OH-+Cl- Cu2(OH)3Cl 0.448,解析 (2)Sn和Pb原子的数目之比为 =101。(3)催化剂可以降低反 应的活化能,增大反应速率,但不能改变反应物与生成物的总能量,即对反应的H无影响;反应 的平衡常数只随温度的变化而变化。(4)复分解反应中各元素化合价均不变

48、。(5)铜作负极 失电子,产物是Cu2+;4.29 g Cu2(OH)3Cl中含有0.04 mol Cu2+,Cu-2e- Cu2+,则转移0.08 mol电 子,需耗氧0.02 mol,标准状况下为0.448 L。,9.(2013广东理综,33,17分)化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力, 提升科学素养。 (1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。 下列收集Cl2的正确装置是 。 将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 。 设计实验比较Cl2和Br2的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl4于试管中, 。 (2)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转 化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。,材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(