2021新高考化学复习练习课件：专题十　化学能与电能.pptx

1、考点考点1 1 原电池原电池 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护 五五 年年 高高 考考 1.(2020课标,12,6分)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下,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。 2- 4 ) 下列说法错误的是 ( ) A.放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH-Zn(OH 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2Zn(OH2Zn+O2+4OH-+2H2O D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高 2-

2、4 ) 答案答案 D A项,放电时Zn极为负极,负极反应式为Zn-2e-+4OH- Zn(OH,正确;B项,放电时,正 极反应为CO2+2e-+2H+HCOOH,每转化1 mol CO2,转移2 mol电子,正确;C项,充电时,阳极反应 式为2H2O-4e-4H+O2,阴极反应式为2Zn(OH+4e-2Zn+8OH-,将两极电极反应式相加得 总反应,正确;D项,充电时,正极溶液中OH-浓度降低,错误。 2- 4 ) 2- 4 ) 2.(2020课标,12,6分)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:VB2+16OH-11e- V+2B(OH+4H2O。

3、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4VB2+11O2+20OH-+6H2O 8B(OH+4V 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 3- 4 O - 4 ) - 4 ) 3- 4 O 答案答案 B 正极发生的电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,因此当负载通过0.04 mol电子时,消耗0.01 mol O2,即标准状况下0.224 L O2,A项正确;正极O2发生反应产生OH-,c(OH-)增大,正极区溶液pH 升

4、高,负极VB2发生反应消耗OH-,c(OH-)减小,负极区溶液pH降低,B项错误;正极反应式11即11O2+ 22H2O+44e- 44OH-,负极反应式4即4VB2+64OH-44e- 4V+8B(OH+16H2O,相加可得 电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O 8B(OH+4V,C项正确;外电路中,电流由电池正极 (复合碳电极)经负载流到负极(VB2电极),电池内部,电流由电池负极经电解质溶液(KOH溶液)流回 正极,D项正确。 3- 4 O - 4 ) - 4 ) 3- 4 O 易错提醒易错提醒 原电池中电流方向:外电路中由电池正极流向负极;电池内部,由负极流回正极。 原

5、电池中电子移动方向:外电路中由电池负极流向电池正极,内电路电解质溶液中无电子通过。 3.(2020山东,10,2分)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CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2+7H+ 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1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g 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21 答案答案 B A项,结合

6、题给微生物脱盐电池装置可知,a极的电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2 +7H+,故a极为负极,b极为正极,正确。B项,a极区有H+产生,阳离子增多,为保证溶液呈电中 性,Cl-需定向迁移到a极区,隔膜1为阴离子交换膜;同理,b极的电极反应式为2H+2e- H2,需Na +定向迁移到b极区,隔膜2为阳离子交换膜,错误。C项,当电路中转移1 mol电子时,有1 mol Na+和1 mol Cl-发生定向迁移,故理论上除盐58.5 g,正确。D项,结合电极反应式,得8e-2CO24H2,故电池工 作一段时间后,正、负极产生的气体的物质的量之比为21,正确。 4.(2020天津,1

7、1,3分)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2 Na+xSNa2Sx(x=53,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是( ) S S S S 答案答案 C A项,Na2S4中有类似Na2O2中O原子间形成的非极性键,正确;B项,由电池的总反应方程式 可知,x个S原子得到2个电子,故放电时正极反应为xS+2Na+2e-Na2Sx(因Na2Sx难溶于熔融硫,故 不拆),正确;C项,由电池的总反应方程式可知,放电时,钠失去电子是负极反应物,硫得到电子是正 极反应物,故Na和S分别作电池的负极和正极,错误;D项,由题图可知Na-Al2O3是隔膜,且电池可以 充电,属于二次电

8、池,正确。 A.Na2S4的电子式为Na+ 2-Na+ B.放电时正极反应为xS+2Na+2e-Na2Sx C.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极 D.该电池是以Na-Al2O3为隔膜的二次电池 5.(2020江苏单科,11,4分)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。在下图 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Fe-2e-Fe2+ 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 答案答案 C A项,题图中金属的防护方法是牺牲阳极的阴极保护法,金属M失去电子被氧化,水在钢

9、 铁设施表面得到电子,错误;B项,金属M和钢铁设施构成原电池,金属M作负极,故金属M的活动性 比铁的活动性强,错误;C项,电子流向钢铁设施,钢铁设施表面积累大量电子而被保护,正确;D项,海 水中含有大量电解质,故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢,错误。 6.(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

10、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,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养 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,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

11、向正极区移动,正确。 7.(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

12、中OH-通过隔膜从负极区移向正极区 答案答案 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,体现了证据推理与模型认知的学科核 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,错误。 解题关键解题关键 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。 8.(2019海南单科,8,4分)(双选)微型银锌电池可用作电子仪器的电源,其电极分别是Ag/Ag2O和 Zn,

13、电解质为KOH溶液,电池总反应为Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2,下列说法正确的是 ( ) A.电池工作过程中,KOH溶液浓度降低 B.电池工作过程中,电解液中OH-向负极迁移 C.负极发生反应Zn+2OH-2e- Zn(OH)2 D.正极发生反应Ag2O+2H+2e- Ag+H2O 答案答案 BC A项,依据电池总反应知,电池工作过程中消耗水,故KOH溶液浓度增大,错误;B项,原电 池工作过程中,电解液中阴离子移向负极,即OH-向负极迁移,正确;C项,锌在负极失去电子被氧化, 生成氢氧化锌,电极反应式为Zn+2OH-2e- Zn(OH)2,正确;D项,氧化银在正极得到电子生成银

14、 单质,但电解质溶液显碱性,故正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-,错误。 9.(2018海南单科,8,4分)(双选)一种镁氧电池如图所示,电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭,电 解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是( ) A.电池总反应式为:2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2 B.正极反应式为:Mg-2e- Mg2+ C.活性炭可以加快O2在负极上的反应速率 D.电子的移动方向由a经外电路到b 答案答案 BC Mg、活性炭和KOH浓溶液构成原电池,Mg易失电子作负极,C作正极,负极反应式为 Mg-2e-+2OH- Mg(OH)2,正极反应式为O2+4e-+2H2

15、O 4OH-,得失电子相同的条件下将正负 极电极反应式相加得电池总反应式:2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2,故A正确、B错误;通入空气的 电极是正极,活性炭可以加快O2在正极上的反应速率,故C错误;外电路中,电子由负极移向正极,Mg 作负极,活性炭作正极,电子从负极a经外电路到正极b,故D正确。 10.(2018课标,12,6分)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( ) A.放电时,Cl 向负极移动 B.充电时释

16、放CO2,放电时吸收CO2 C.放电时,正极反应为:3CO2+4e-2C +C D.充电时,正极反应为:Na+e-Na - 4 O 2- 3 O 答案答案 D 本题考查原电池的工作原理及其应用、二次电池的工作原理等,体现了证据推理与模 型认知和科学态度与社会责任的学科核心素养。 放电时,负极反应为4Na-4e-4Na+,正极反应为3CO2+4e-C+2C,Na+移向正极,C、Cl 移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相反,充电时释放CO2,放电时吸收CO2,B正确;充电时,阳 极反应为2C+C-4e- 3CO2,D错误。 2- 3 O 2- 3 O - 4 O 2- 3 O 11.(201

17、8课标,11,6分)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 2 x 答案答案 D 本题以新型化学电源为载体,涉及的知识点有原电池工作原理及应用、电解原理及其 应用、二次电池等,体现了证据推理与模型认知和科学态度与社会责任的学科核心素养。 A项,依据题意和可充电电池装置图判断出,放电时锂电极作负极,多孔碳材料电

18、极作正极,错误;B 项,在原电池中,外电路电子由负极流向正极,即放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极, 错误;C项,充电时,电解质溶液中的阳离子向阴极区迁移,即Li+向锂电极区迁移,错误;D项,充电时,Li+在 阴极区得到电子生成Li,阳极区生成O2,即电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1-)O2,正确。 2 x 方法技巧方法技巧 可充电电池的工作原理 可充电电池中,放电过程用原电池原理分析,充电过程用电解原理分析;分析电化学问题时,先 判断出电极,然后根据工作原理分析。 12.(2018北京理综,12,6分)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

19、液)。 下列说法不正确的是( ) A.对比,可以判定Zn保护了Fe B.对比,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化 C.验证Zn保护Fe时不能用的方法 D.将Zn换成Cu,用的方法可判断Fe比Cu活泼 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 答案答案 D 本题涉及的知识点有金属的腐蚀与防护、原电池原理及其应用、Fe2+的检验等,以探究 性实验的形式考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力,体现了证据推理与模型认知和科学探 究与创新意识的学科核心素养。 A项,实验中加入K3Fe(CN)6溶液,溶液无变化,说明溶液中没有Fe2+;实验中加入K3Fe(CN)6溶 液生成蓝色沉淀,说明

20、溶液中有Fe2+,正确;B项,对比可知,中K3Fe(CN)6可能将Fe氧化成Fe2+, Fe2+再与K3Fe(CN)6反应生成蓝色沉淀,正确;C项,由以上分析可知,验证Zn保护Fe时,可以用 做对比实验,不能用的方法,正确;D项,K3Fe(CN)6可将单质铁氧化为Fe2+,Fe2+与K3Fe(CN)6反应 生成蓝色沉淀,附着在Fe表面,无法判断铁比铜活泼,错误。 思路分析思路分析 本题应该从实验现象进行判断,如实验中试管内生成蓝色沉淀,说明产生Fe2+,然后结 合元素及其化合物的性质,进行判断即可。 规律方法规律方法 做对比实验时,一定要弄清哪些实验条件是相同的,哪些是变化的。 13.(201

21、7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 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 答案答案 C 本题涉及的知识点有金属的腐蚀与防护、电解原理及其应用等,以教材上的模型考查 学生对知识的识记、再现和理解能力及理论联系实际的学科思想,体现了证据推理与模型认知的 学科核心素养。 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,

22、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,外电路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。 14.(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 答案答案 B A项,Mg-AgCl电池中,Mg为负极,失去电子,正确;B项,AgCl为正极,故正极反应式为AgCl +e- Ag+Cl-,错误;C项,电池放电时,阴离子移向负极,正确;D项,镁是活泼金属,能与水发生反应, 故电池负极会发生副反应,正确。 思路分析思路分析 AgCl为正极材料,得电子生成Ag和Cl-,正极附近溶液中c(Cl-)逐渐增大,负极周围Mg2+浓 度逐渐增大,故Cl-向负极移动,Mg2+向正极移动。 15.(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(

24、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) 2- 4 ) 2- 4 ) 答案答案 C 本题涉及的知识点有原电池原理及其应用、化学电源、电解原理等,以电动车电源为 载体主要考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力和理论联系实际的学科思想,体现了证据推 理与模型认知的学科核心素养。 充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH 2Zn+O2+4OH-+2H2O, 电解质溶液中c(

25、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;每消耗1 mol O2电路中通过4 mol电子,故D项错误。 2- 4 ) 2- 4 ) 知识拓展知识拓展 1. : : 原电池 阳离子移向正极 电解池 阳离子移向阴极 2.失电子 原电池负极 电解池阳极 3.原电池充电时:正极接电源正极,电池正极变阳极。 16.(2020江苏单科,20,14分)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应 用。 (1)CO2催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成 HCOO-,其离子

26、方程式为 ;其他条件不变,HC 转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图1所示。反应温度在40 80 范围内,HC催化加 氢的转化率迅速上升,其主要原因是 。 图1 (2)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图2所示,两电极区间用允许K+、H+通 过的半透膜隔开。 - 3 O - 3 O 图2 电池负极电极反应式为 ;放电过程中 需补充的物质A为 (填化学式)。 图2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反 应的离子方程式为 。 (3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图3所示。

27、图3 HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成 (填化学式)。 研究发现:其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体优点是 。 答案答案 (1)HC+H2 HCOO-+H2O 温度升高反应速率增大,温度升高催化剂的活性增强 (2)HCOO-+2OH-2e- HC+H2O H2SO4 2HCOOH+2OH-+O2 2HC+2H2O或2HCOO-+O2 2HC (3)HD 提高释放氢气的速率,提高释放出氢气的纯度 - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O 解析解析 (1)根据题意,HC+H2 HCOO-,1个H2失去2个电子,1个HC得到2个电子,说明n(H

28、C )n(H2)n(HCOO-)=111。根据原子守恒及电荷守恒配平离子方程式:HC+H2 HCOO-+H2O;反应温度在40 80 范围内,随着温度升高,催化剂活性增强,反应速率加快,单位 时间内HC催化加氢的转化率迅速上升。 (2)通过观察物质的变化情况,可知HCOO-HC,HCOO-失电子,在负极发生反应,结合环境为 碱性环境,得电极反应式:HCOO-+2OH-2e- HC+H2O;右侧电极上Fe3+Fe2+,通入物质A和O2, 产生K2SO4,又因Fe3+在强酸性条件下存在,可知物质A为H2SO4。根据物质变化,确定反应物、产 物,得离子方程式:2HCOOH+2OH-+O2 2HC+2

29、H2O,溶液是碱性环境,本质是HCOO-反应,故反 应方程式可写为2HCOO-+O2 2HC。 - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O (3)观察题图所示反应机理,HCOOH电离出的H+结合形成,HCOO-结合 形成,然后脱去CO2形成与结合产 生H2,故是HCOOH的2个H结合产生了H2,则HCOOD的产物除了CO2还有HD。HCOOK与 HCOOH的不同之处在于前者完全电离,更易与催化剂结合脱去CO2,相比而言,可提高释放氢气的 速率;HCOOK溶液呈碱性,CO2不易放出,故还可提高释放出氢气的纯度。 以下为教师用书专用（

30、1719） 17.(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 答案答案 C 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

31、,D不正确。 知识总结知识总结 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。 18.(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 答案答案 D 本题涉

32、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 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,a极的电极反应式为I2Br-+2e- 2I-+Br-,A项正确;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,B项正确;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,

33、C项正确;充电时,a极接外接电源的 正极,D项错误。 解题思路解题思路 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应式,根据 两极转移电子守恒作出正确计算。 19.(2016海南单科,10,4分)(双选)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液,下列说 法正确的是( ) A.Zn为电池的负极 B.正极反应式为2Fe+10H+6e- Fe2O3+5H2O C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D.电池工作时OH-向负极迁移 2- 4 O 答案答案 AD A项,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,正确;B 项,KO

34、H溶液为电解质溶液,则正极电极反应式为2Fe+6e-+8H2O 2Fe(OH)3+10OH-,错误;C 项,电池总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,消耗H2O并且生成KOH, 则该电池放电过程中电解质溶液浓度增大,错误;D项,电池工作时阴离子OH-向负极迁移,正确。 2- 4 O 考点考点2 2 电解原理及其应用电解原理及其应用 1.(2020课标,12,6分)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

35、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 答案答案 C 本题重点考查电解原理及其应用。根据题给装置图可知,该装置有外接电源,为电解池, 且Ag电极作阳极,故A项正确;通电时,阳极反应式为Ag-e- Ag+,生成的Ag+通过固体电解质进入 电致变色层,与WO3结合得到AgxWO3,W的化合价降低,阴极反应式为WO3+xe- W,总反应为 xAg+WO3 AgxWO3,故B、D项正确,C项错误。 - 3 Ox 2.(2020山东,13,4分)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

36、所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是( ) A.阳极反应为2H2O-4e- 4H+O2 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 答案答案 D 根据题给电解装置图可知,电解池右侧O2参加反应生成H2O2,a极为阳极,b极为阴极。电 解时,阳极的电极反应式为2H2O-4e- 4H+O2,阴极的电极反应式为4H+2O2+4e- 2H2O2,A 正确;根据电极反应式及得失电子守恒可知,阳极生成的H+通过质子交换膜进入阴极区最终转化 为H2O2,阳极区H+的物质的量浓度不发生变化,pH不变,B、C正确;

37、设电解时转移电子为4 mol,则阳 极生成1 mol O2,阴极消耗2 mol O2,D错误。 3.(2020浙江7月选考,21,2分)电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液,在阳极RCOO-放电可得到 RR(烷烃)。下列说法不正确的是 ( ) A.电解总反应方程式:2RCOONa+2H2O RR+2CO2+H2+2NaOH B.RCOO-在阳极放电,发生氧化反应 C.阴极的电极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2 D.电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷 答案答案 A RCOO-在阳极放电,溶液呈碱性,RCOO-不能转化为CO2,A项

38、错误;RCOO-在阳极放电,发 生氧化反应,B项正确;水电离产生的H+在阴极得电子产生H2,其电极反应式为2H2O+2e-2OH-+ H2,C项正确;RCOO-转化为RR可以理解为脱去C、O,产生R,继而产生RR,故CH3COONa、 CH3CH2COONa溶液中的CH3COO-、CH3CH2COO-脱去C、O后产生CH3,CH2CH3,产物可能是 乙烷、丙烷、丁烷,D项正确。 4.(2020浙江1月选考,18,2分)在氯碱工业中,离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下,下列说法不 正确的是( ) A.电极A为阳极,发生氧化反应生成氯气 B.离子交换膜为阳离子交换膜 C.饱和NaCl溶液从a处进

39、,NaOH溶液从d处出 D.OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量 答案答案 D 由示意图知,电极A上生成Cl2,发生的反应为2Cl-2e- Cl2,A正确;电极B上发生的反 应为2H2O+2e- H2+2OH-,为防止阴极区生成的OH-与阳极区生成的Cl2反应且维持两侧溶液 呈电中性,中间的离子交换膜应不允许OH-通过,左室中的Na+通过离子交换膜迁移到右室,故离子 交换膜为阳离子交换膜,B正确;饱和NaCl溶液从a处进,得到的NaOH溶液从d处出,C正确;OH-没有 发生迁移,迁移的是Na+,且迁移的Na+数量等于导线上通过电子的数量,D错误。 解题点睛解题点睛 本题以离子交换膜法电解饱

40、和食盐水为命题背景,考查对电解原理的理解及应用所学 知识分析和解决化学问题的能力。试题中等难度,主要体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素 养。 5.(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,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

41、+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 答案答案 C 本题涉及的知识点有电解原理及其应用、电极反应式的书写、氧化还原反应等,主要 通过我国科学家的最新研究成果为背景考查学生的观察、识图、辨析能力和知识的灵活运用能 力,体现了证据推理与模型认知和科学态度与社会责任的学科核心素养。 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+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

42、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。 6.(2017课标,11,6分)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H2SO4-H2C2O4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:Al3+3e-Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 答案答案 C 本题涉及的知识点有电解原理及其应用等,以电解氧

43、化法在铝制品表面形成氧化膜为 载体,主要考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力和知识的灵活运用能力,体现了证据推理与 模型认知的学科核心素养。 A项,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,正确;B项,不锈钢网接触面 积大,能提高电解效率,正确;C项,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,错误;D项,根据电解原理,电解时,阴离子移向阳极,正确。 知识拓展知识拓展 关于电解原理的“不寻常”应用 1.电解原理在“金属防腐”中的应用。如:外加电流的阴极保护法。 2.电解原理在“物质制备”中的应用。如:尿素CO(NH2)2制氢气。 3.电解原

44、理在“环境治理”中的应用。如:用电解法消除CN-。 7.(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 2- 4 O 2- 4 O 答案答

45、案 B 本题涉及的知识点有电解原理的应用、电极反应式的书写和有关电解的计算等,以电 渗析法处理废水为背景考查学生对所学知识的灵活运用能力,体现了证据推理与模型认知和科学 态度与社会责任的学科核心素养。 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,错误;B项,在正极区OH-放电 后c(H+)增大,S向正极移动得到H2SO4,在负极区H+放电后c(OH-)增大,Na+向负极区移动得到 NaOH,正确;C项,负极反应为4H+4e- 2H2,溶液pH增大,错误;D项,当电路中通过1 mol电子的 电量时,会有0.25 mol O2生成,错误。 2- 4 O 2- 4 O 思路分

46、析思路分析 1.通电前:电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括由水电离出的H+和OH-)。 2.通电时:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作阳极 时,活泼金属优先放电)。 3.正确书写电极反应式,要注意原子数、电荷数是否守恒。 4.结合题目要求分析电解时的各种变化情况。如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变 化、pH的变化等。 8.(2019北京理综,27,14分)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。 (1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为41,甲烷和水蒸气反应的

47、方程式是 。 已知反应器中还存在如下反应: .CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H1 .CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H2 .CH4(g) C(s)+2H2(g) H3 为积炭反应,利用H1和H2计算H3时,还需要利用 反应 的H。 反应物投料比采用n(H2O)n(CH4)=41,大于初始反应的化学计量数之比,目的是 (选 填字母序号)。 a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成 用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。 从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率 (填“升高”“降低”或“不 变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因 : 。 (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。 制H2时,连接 。产生H2的电极反应式是 。 改变开关连接方式,可得O2。