2020年高考化学真题模拟题专项汇编08电化学及其应用含解析

1专题08电化学及其应用1．（2020年新课标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24Zn2e4OHZn(OH)B．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2molC．充电时，电池总反应为24222ZnOH)2ZnO4OHO(2HD．充电时，正极溶液中OH−浓度升高【答案】D【解析】【分析】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2-4Zn(OH)；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，2-4Zn(OH)发生还原反应生成Zn，以此分析解答。【详解】A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：--2-4Zn-2e+4OH=Zn(OH)，故A正确，不选；B．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，不选；C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上2-4Zn(OH)转化为Zn，电池总反应为：2020年高考真题22--4222Zn(OH)=2Zn+O+4OH+2HO，故C正确，不选；D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：-+222HO-4e=4H+O，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，符合题意；答案选D。2．（2020年新课标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】【分析】从题干可知，当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3器件呈现蓝色，说明通电时，Ag电极有Ag+生成然后经固体电解质进入电致变色层，说明Ag电极为阳极，透明导电层时阴极，故Ag电极上发生氧化反应，电致变色层发生还原反应。【详解】A．通电时，Ag电极有Ag+生成，故Ag电极为阳极，故A项正确；B．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；C．过程中，W由WO3的+6价降低到AgxWO3中的+(6-x)价，故C项错误；D．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。【点睛】电解池的试题，重点要弄清楚电解的原理，阴、阳极的判断和阴、阳极上电极反应式的书写，阳极反应式+阴极反应式=总反应式，加的过程中需使得失电子数相等。3．（2020年新课标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VB23电极发生反应：--3--2442VB+16OH-11e=VO+2B(OH)+4HO该电池工作时，下列说法错误的是A．负载通过0．04mol电子时，有0．224L(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3222444VB11O20OH6HO8B(OH)4VO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【答案】B【解析】【分析】根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成3-4VO和-4B(OH)，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=8-4B(OH)+43-4VO，据此分析。【详解】A．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；B．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；C．根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8-4B(OH)+43-4VO，C正确；D．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；故选B。【点睛】本题在解答时应注意正极的电极方程式的书写，电解质溶液为碱性，则空气中的氧4气得电子生成氢氧根；在判断电池中电流流向时，电流流向与电子流向相反。3．（2020年天津卷）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2x2Na+xSNaS放电充电(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+-2xxS+2Na+2e=NaSC．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极D．该电池是以23Na-β-AlO为隔膜的二次电池【答案】C【解析】【分析】根据电池反应：2x2Na+xSNaS放电充电可知，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+-2xxS+2Na+2e=NaS，据此分析。【详解】A．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；B．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：+-2xxS+2Na+2e=NaS，故B正确；C．放电时，Na为电池的负极，正极为硫单质，故C错误；D．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，23Na-β-AlO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。4．（2020年江苏卷）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5A．阴极的电极反应式为2Fe2eFe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】A．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；B．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；C．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；D．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。5．（2020年山东新高考）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-+-322CHCOO+2HO-8e=2CO+7HB．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58．5g6D．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】【分析】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。【详解】A．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；B．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；C．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；D．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年山东新高考）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A．阳极反应为222HO4e4HO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】【分析】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7化氢，氧元素的化合价降低，被还原，做电解池的阴极。【详解】A．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，但不符合题意；B．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B正确，但不符合题意；C．有B的分析可知，C正确，但不符合题意；D．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，符合题意；故选：D。7．（2020年浙江卷）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】A．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说法不正确；B．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说法正确；C．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↑，8故C说法正确；D．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+2NaOHCH3CH2-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说法正确。答案为A。8．（2020届河北省名校联盟高三联考）我国科学家发明了一种“可固氮”的镁－氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是A．固氮时，电池的总反应为3Mg+N2=Mg3N2B．脱氮时，钌复合电极的电极反应式为Mg3N2-6e-=3Mg2++N2C．固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极D．当无水LiCl—MgCl2混合物受热熔融后电池才能工作【答案】C【解析】A．固氮时该装置为原电池装置，镁为活泼金属，作负极，被氧化成Mg2+，钌复合电极为正极，氮气在电极上