2020版高考化学二轮复习 题型7 电化学原理应用——化学电源与电解技术课件

题型7电化学原理应用——化学电源与电解技术真题·考情『全国卷』1．[2019·全国卷Ⅰ]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，示意图如图所示。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NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动解析：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，然而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向正极区移动，正确。答案：B2．[2019·全国卷Ⅲ]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)放电充电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解析：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。答案：D3．[2018·全国卷Ⅰ]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：①EDTA­Fe2＋－e－===EDTA­Fe3＋②2EDTA­Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋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＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，溶液需为酸性解析：阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。答案：C4．[2018·全国卷Ⅱ]我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na­CO2二次电池。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，ClO－4向负极移动B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－===2CO2－3＋CD．充电时，正极反应为：Na＋＋e－===Na解析：电池放电时，ClO－4向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时需吸收CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO2＋4e－===2CO2－3＋C，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。答案：D5．[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－x2O2解析：根据电池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此获得电子，所以多孔碳材料电极为电池的正极，A项错误；放电时电子从负极(锂电极)流出，通过外电路流向正极(多孔碳材料电极)，B项错误；Li＋带正电荷，充电时，应该向电解池的阴极(锂电极)迁移，C项错误；充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋1－x2O2，D项正确。答案：D6．[2017·全国卷Ⅰ]支撑海港码头基础的防腐技术，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解析：A对：外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流。B对：被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，电解池中外电路电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩。C错：高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极。D对：保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，应根据环境条件变化进行调整。答案：C7．[2017·全国卷Ⅱ]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H2SO4­H2C2O4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－===AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析：A对：该电解池阳极发生的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，氧气将铝制品表面氧化形成致密的氧化膜，所以待加工铝质工件应为阳极。B对，C错：阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极可选用不锈钢网作电极。D对：电解质溶液中的阴离子向阳极移动。答案：C8．[2017·全国卷Ⅲ]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－===3Li2S4B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．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的量越多解析：A对：原电池工作时，Li＋向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，a极发生的电极反应有S8＋2Li＋＋2e－===Li2S8、3Li2S8＋2Li＋＋2e－===4Li2S6、2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4、Li2S4＋2Li＋＋2e－===2Li2S2等。B对：电池工作时，外电路中流过0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol，质量为0.14g。C对：石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性。D错：电池充电时电极a发生反应：2Li2S2－2e－===Li2S4＋2Li＋，充电时间越长，电池中Li2S2的量越少。答案：D『省市卷』1．[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0.65g，溶液中有0.02molI－被氧化D．充电时，a电极接外电源负极解析：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0.65g，转移0.02mol电子，a极为阳极，电极反应式为2I－＋Br－－2e－===I2Br－，转移0.02mol电子，有0.02molI－被氧化，C项正确。答案：D2．[2019·江苏卷]氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是()A．一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH0B．氢氧燃料电池的负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2LH2，转移电子的数目为6.02×1023D．反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH＝反应中形成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和解析：本题涉及的考点有化学反应自发进行的判据、燃料电池电极反应式的书写、气体摩尔体积的应用、焓变的计算，考查学生运用化学反应原理的相关知识分析和解决化学问题的能力，通过氢能源应用的科学实践活动体现科学探究与创新意识的学科核心素养。A项，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔS0，一定温度下该反应能自发进行，则ΔH－TΔS0，故ΔH0；B项，氢氧燃料电池的负极发生氧化反应：H2－2e－===2H＋；C项，11.2LH2在常温常压下不是0.5mol，转移电子数目不为6.02×1023；D项，ΔH＝反应中断裂旧共价键的键能之和－反应中形成新共价键的键能之和。答案：A3．[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解析：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，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。答案：C4．[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()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，导电能力下降解析：铜锌原电池(电解质溶液为硫酸)中铜作正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故铜电极附近H＋浓度降低，A项错误。答案：A5．[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)。①②③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FeB．对比①②，K3[Fe(