专题08 电化学及其应用-2022年高考真题和模拟题化学分项汇编(原卷版).doc
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1、专题08 电化学及其应用1(2021·全国高考甲卷真题)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可果用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的解离为和,并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的是A在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B阳极上的反应式为:+2H+2e-=+H2OC制得乙醛酸,理论上外电路中迁移了电子D双极膜中间层中的在外电场作用下向铅电极方向迁移2(2021·全国高考乙卷真题)沿海电厂采用海水为冷却水,但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率,为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示),通入一定的电流。下列叙述错误的是
2、A阳极发生将海水中的氧化生成的反应B管道中可以生成氧化灭杀附着生物的C阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气D阳极表面形成的等积垢需要定期清理3(2021·广东高考真题)火星大气中含有大量,一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,放电时A负极上发生还原反应B在正极上得电子C阳离子由正极移向负极D将电能转化为化学能4(2021·广东高考真题)钴()的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是A工作时,室和室溶液的均增大B生成,室溶液质量理论上减少C移除两交换膜后,石墨
3、电极上发生的反应不变D电解总反应:5(2021·河北高考真题)KO2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是A隔膜允许K+通过,不允许O2通过B放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极C产生1Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9g水6(2021·湖南高考真题)锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池,广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所:下列说法错误的是A放电时,N极为正极B放电时,
4、左侧贮液器中的浓度不断减小C充电时,M极的电极反应式为D隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过7(2021·浙江高考真题)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示,电极A为非晶硅薄膜,充电时得电子成为Li嵌入该薄膜材料中;电极B为薄膜;集流体起导电作用。下列说法不正确的是A充电时,集流体A与外接电源的负极相连B放电时,外电路通过电子时,薄膜电解质损失C放电时,电极B为正极,反应可表示为D电池总反应可表示为8(2021·浙江高考真题)镍镉电池是二次电池,其工作原理示意图如下(L 为小灯泡,K1、K2为开关,a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是A断开K2、合上K1,镍镉电池
5、能量转化形式:化学能电能B断开K1、合上K2,电极A为阴极,发生还原反应C电极B发生氧化反应过程中,溶液中KOH浓度不变D镍镉二次电池的总反应式:Cd+ 2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)21(2021·黑龙江哈尔滨市·哈尔滨三中高三其他模拟)中国科学院大连化物所的研究团队创新性提出锌碘单液流电池的概念,实现锌碘单液流中电解液的利用率近100%,其原理如图所示。下列说法正确的是A放电时A电极反应式为:Zn2+2e-=ZnB放电时电解质储罐中离子总浓度减小CM为阴离子交换膜,N为阳离子交换膜D充电时A极增重65g,C区增加离子数为2NA【答案】C【解析】A放
6、电时A电极是负极,A极反应式为:Zn-2e-=Zn2+,故A错误;B放电时,A区发生反应Zn-2e-=Zn2+,C区Cl-进入A区,所以电解质储罐中离子总浓度增大,故B错误;C放电时,C区Cl-进入A区、K+进入B区,所以M为阴离子交换膜,N为阳离子交换膜,故C正确;D充电时A极增重65g,A区发生反应Zn2+2e-=Zn,电路中转移2mol电子,根据电荷守恒,2molCl-自A区进入C区,2molK+自B区进入C区,C区增加离子数为4NA,故D错误;选C。2(2021·天津高三一模)微生物电化学产甲烷法是将电化学法和生物还原法有机结合,装置如图所示(左侧CH3COO-转化为CO2和
7、H+,右侧CO2和H+转化为CH4)。有关说法正确的是A电源a为负极B该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景C外电路中每通过lmol e-与a相连的电极将产生2.8L CO2Db电极的反应为:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O【答案】D【分析】电解池中,与电源正极相连的电极是阳极,阳极上失去电子发生氧化反应,左侧电极上CH3COO-转化为CO2和H+,发生氧化反应,左侧为阳极,与电源负极相连的电极是阴极,阴极上氧化剂得到电子发生还原反应,右侧CO2和H+转化为CH4;为还原反应,右侧为阴极;【解析】A 据分析,左侧电极为阳极,则电源a为正极,A错误;B电化学反应时,电极上
8、电子数守恒,则有左侧 ,右侧有,二氧化碳不能零排放,B错误;C 不知道气体是否处于标准状况,则难以计算与a相连的电极将产生的CO2的体积,C错误;D 右侧为阴极区,b电极上发生还原反应,结合图示信息可知,电极反应为:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,D正确;答案选D。3(2021·天津高三三模)我国化学工作者提出一种利用有机电极(PTO/HQ)和无机电极(MnO2/石墨毡),在酸性环境中可充电的电池其放电时的工作原理如图所示:下列说法错误的是A放电时,MnO2/石墨毡为正极,发生还原反应B充电时,有机电极和外接电源的负极相连C放电时,MnO2/石墨毡电极的电极反应式为MnO2
9、+2e-+4H+=Mn2+2H2OD充电时,有机电极的电极反应式为PTO+4e-+4H2O=HQ+4OH-【答案】D【解析】A从工作原理图可知,MnO2生成Mn2+,得到了电子,则MnO2/石墨毡为电源正极,发生还原反应,故A正确;B充电时,有机电极得到电子,PTO得到电子和H+生成HQ结构,则有机电极和外接电源的负极相连,故B正确;C放电时,MnO2/石墨毡电极为电源正极,MnO2的电子被还原成Mn2+,则其电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2+2H2O,故C正确;D充电时,有机电极的电极反应式为PTO+4e-+4H+=HQ,故D错误;本题答案D。4(2021·天津高三一模
10、)近日,南开大学陈军院士团队以KSn合金为负极,以含羧基多壁碳纳米管(MWCNTsCOOH)为正极催化剂构建了可充电KCO2电池(如图所示),电池反应为4KSn+3CO22K2CO3+C+4Sn,其中生成的K2CO3附着在正极上。该成果对改善环境和缓解能源问题具有巨大潜力。下列说法正确的是A放电时,电子由KSn合金经酯基电解质流向MWCNTsCOOHB电池每吸收22.4LCO2,电路中转移4mole-C充电时,阳极电极反应式为:C-4e-+2K2CO3=3CO2+4K+D为了更好的吸收温室气体CO2,可用适当浓度的KOH溶液代替酯基电解质【答案】C【解析】A放电时,KSn合金作负极,MWCNT
11、s-COOH作正极,在内电路中电流由负极流向正极,选项A错误;B气体未指明状况,无法根据体积确定其物质的量,选项B错误;C充电时,阳极发生氧化反应,电极反应为C-4e-+2K2CO3=3CO2+4K+,选项C正确;D若用KOH溶液代替酯基电解质,则KOH会与正极上的MWCNTs-COOH发生反应,因此不能使用KOH溶液代替酯基电解质,选项D错误;答案选C。5(2021·天津高三一模)锌电池具有价格便宜、比能量大、可充电等优点。一种新型锌电池的工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是A放电过程中,向a极迁移B充电过程中,b电极反应为:Zn2+2e-=ZnC充电时,
12、a电极与电源正极相连D放电过程中,转移0.4mole-时,a电极消耗0.4molH+【答案】C【解析】A放电过程中,a为正极, b极为负极,溶液中阳离子移向正极,阴离子移向负极,所以放电过程中,向b极迁移,A项错误;B充电过程中b电极得到电子发生还原反应,由于在碱性环境中Zn以形式存在,则充电过程中, b电极应为: +2e-=Zn+4OH-,B项错误;C由图示可知,充电时,a电极失电子发生氧化反应,即a电极与电源正极相连,C项正确;D放电过程中b电极为负极,其电极反应式为Zn+4OH-2e-= , a极为正极,则其电极反应式为, MnO2+4H+2e-=Mn2+ +2H2O,所以放电过程中,转
13、移0.4mole-时,a电极消耗0.8molH+,D项错误;答案选C。6(2021·四川德阳市·高三二模)锌铈液流二次电池,放电工作原理如图所示。下列说法正确的是A充电时,b极发生还原反应B放电时,溶液中离子由b极向a电极方向移动C放电时,电池的总离子反应方程式为Zn+2Ce4+=Zn2+2Ce3+D充电时,当a极增重3.25g时,通过交换膜的离子为0.05mol【答案】C【分析】根据图示,充电时a极得电子,发生还原反应,b极失电子,发生氧化反应;放电时,a极为负极,失电子,发生氧化反应,b极为正极,得电子,发生还原反应;【解析】A充电时,b极失电子,为阳极,发生氧化反应,
14、A错误;B放电时,a极失电子,b极得电子,为平衡电荷,氢离子由质子交换膜从a到b,故溶液中离子由a电极向b电极方向移动,B错误;C根据分析可知a电极Zn被氧化成Zn2+,为负极,b电极Ce4+被还原成Ce3+,为正极,故电池的总离子反应方程式为Zn+2Ce4+=Zn2+2Ce3+,C正确;D充电时,a电极发生反应Zn2+2e-=Zn,增重3.25g,即生成0.05molZn,转移电子为0.1mol,交换膜为质子交换膜,只允许氢离子通过,所以有0.1molH+通过交换膜以平衡电荷,D错误;答案选C。7(2021·四川达州市·高三二模)磷酸铁锂锂离子电池是目前电动汽车动力电池的
15、主要材料,其特点是放电容量大,价格低廉,无毒性。放电时的反应为:xFePO4+(1-x)LiFePO4+ LixC6= C6+LiFePO4。放电时工作原理如图所示。下列叙述正确的是A充电时,Li+通过隔膜向左移动B放电时,铜箔所在电极是负极C充电时,阳极反应式为:LiFePO4+xe-=xFePO4+(1-x)LiFePO4+xLi+D放电时电子由正极经导线、用电器、导线到负极【答案】A【分析】根据放电时原电池的总反应方程式和工作原理图,左侧铝箔上LixC6发生氧化反应,故铝箔做负极,铜箔做正极,充电时铝箔做阴极,铜箔做阳极。【解析】A充电时为电解池,阳离子向阴极移动,故Li+向铝箔移动,向
16、左移动,A正确;B放电时为原电池,铜箔做正极,B错误C充电时为电解池,阳极失去电子,发生氧化反应,LiFePO4-xLi+-xe-=xFePO4+(1-x)LiFePO4,C错误;D放电时为原电池,电子由负极经过导线、用电器、导线到正极,D错误;故选A。8(2021·天津高三二模)一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法正确的是A电流方向是从吸附层M通过导线到吸附层NB放电时,吸附层M发生的电极反应:C从右边穿过离子交换膜向左边移动D“全氢电池”放电时的总反应式为:【答案】B【分析】由工作原理图可知,左边吸附层M上氢气失电子与氢氧根结合生成水,发生了氧化反应为负极,电极反应是H2
17、-2e-+2OH-2H2O,右边吸附层N为正极,发生了还原反应,电极反应是2e-+2H+H2,结合原电池中阳离子移向正极,阴离子移向负极解答该题。【解析】A由工作原理图可知,左边吸附层M为负极,右边吸附层N为正极,则电流方向为从吸附层N通过导线到吸附层M,故A错误;B左边吸附层M为负极极,发生了氧化反应,电极反应是H2-2e-+2OH-=2H2O,故B正确;C原电池中阳离子移向正极,阴离子移向负极,所以电解质溶液中Na+向右正极移动,故C错误;D负极电极反应是H2-2e-+2OH-2H2O,正极电极反应是2e-+2H+H2,电池的总反应无氧气参加,故D错误;故选:B。8(2021·山
18、东潍坊市·高三三模)将电化学法和生物还原法有机结合,利用微生物电化学方法生产甲烷,装置如图所示。下列说法错误的是A离子交换膜可允许H+通过B通电时,电流方向为:a电子导体离子导体电子导体bC阳极的电极反应式为D生成0.1molCH4时阳极室中理论上生成CO2的体积是4.48L(STP)【答案】C【分析】由图示知,左池中CH3COO-在电极上失电子被氧化为CO2,故左池为电解的阳极室,右池为电解的阴极室,电源a为正极,b为负极。【解析】A由图示知,阳极反应产生H+,阴极反应消耗H+,故H+通过交换膜由阳极移向阴极,A正确;B这个装置中电子的移动方向为:电源负极(b)电解阴极,电解阳极电
19、源正极(a),故电流方向为:电源正极(a)外电路(电子导体)电解质溶液(离子导体,阳极阴极)外电路(电子导体)电源负极(b),形成闭合回路,B正确;C由分析知,左池为阳极,初步确定电极反应为:CH3COO-8e-2CO2,根据图示知可添加H+配平电荷守恒,添加H2O配平元素守恒,得完整方程式为:CH3COO-8e-+2H2O2CO2+7H+,C错误;D由图示知,右池生成CO2转化为CH4,根据转移电子关系CH48e-,0.1 mol CH4生成转移0.8 mol电子,由C选项知:CO24e-,故生成CO2的n(CO2)=,故V(CO2)=0.2 mol×22.4 L/mol=4.48
20、 L,D正确;故答案选C。9(2021·辽宁高三三模)如图是电化学膜法脱硫过程示意图,电化学膜的主要材料是碳和熔融的碳酸盐。下列说法错误的是A工作一段时间后,生成H2和S2的物质的量之比为2:1B净化气中CO2含量明显增加,是电化学膜中的碳被氧化C阴极反应式为H2S+2e-=S2-+H2Db电极为阳极,发生氧化反应【答案】B【分析】由图示可知,该装置为电解池,H2S发生反应生成S2-和H2,可知a电极为阴极,电极反应式为H2S+2e-=S2-+H2,则b电极为阳极,S2-在阳极失去电子发生氧化反应生成S2,电极反应式为2 S2-4e-= S2。【解析】A根据得失电子守恒可知,电解池上
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