2016年化學(xué)高考題分類解析考點9 電化學(xué)

高考試題分類解析PAGE考點9電化學(xué)一、選擇題1.(2016·海南高考·10)某電池以K2FeO4和Zn為電極材料,KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列說法正確的是()A.Zn為電池的負(fù)極B.正極反應(yīng)式為2+10H++6e-Fe2O3+5H2OC.該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度不變D.電池工作時OH-向負(fù)極遷移【解題指南】解答本題時應(yīng)遵循以下思路:【解析】選A、D。Zn在反應(yīng)中化合價升高為負(fù)極材料,A正確;K2FeO4為正極材料,KOH溶液為電解質(zhì)溶液,則正極電極反應(yīng)方程式為2+6e-+8H2O2Fe(OH)3+10OH-,B錯誤;該電池放電過程中正極生成OH-,電解質(zhì)溶液濃度增大,C錯誤;電池工作時陰離子OH-向負(fù)極遷移,D正確。2.(2016·浙江高考·11)金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點,有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。已知:電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是()A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B.比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高C.M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)nD.在Mg-空氣電池中,為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下幾點:(1)原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。(2)理解理論比能量的含義?！窘馕觥窟xC。根據(jù)題給放電的總反應(yīng)4M+nO2+2nH2O4M(OH)n,氧氣在正極得電子,由于有陰離子交換膜,正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,故C項錯誤;多孔電極能夠增大接觸面積,從而加快反應(yīng)速率,故A項正確;理論比能量是指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能,等質(zhì)量的Mg、Al、Zn三種金屬釋放電子的物質(zhì)的量之比為,因此Al-空氣電池的理論比能量最高,故B項正確;由于在堿性條件下Mg2+會生成Mg(OH)2沉淀,因此應(yīng)采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜,故D項正確。3.(2016·江蘇高考·7)下列說法正確的是()A.氫氧燃料電池工作時,H2在負(fù)極上失去電子B.0.1mol·L-1Na2CO3溶液加熱后,溶液的pH減小C.常溫常壓下,22.4LCl2中含有的分子數(shù)為6.02×1023個D.室溫下,稀釋0.1mol·L-1CH3COOH溶液,溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng)【解析】選A。氫氧燃料電池中,H2作為負(fù)極,失去電子,A項正確;加熱會促進(jìn)水解,溶液的堿性增強(qiáng),pH增大,B項錯誤;常溫常壓下,22.4LCl2不是1mol,C項錯誤;稀釋CH3COOH溶液時,CH3COO-和H+的濃度減小,導(dǎo)電能力減弱,D項錯誤。4.(2016·天津高考·3)下列敘述正確的是()A.使用催化劑能夠降低化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH)B.金屬發(fā)生吸氧腐蝕時,被腐蝕的速率與氧氣濃度無關(guān)C.原電池中發(fā)生的反應(yīng)達(dá)平衡時,該電池仍有電流產(chǎn)生D.在同濃度的鹽酸中,ZnS可溶而CuS不溶,說明CuS的溶解度比ZnS的小【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點:(1)影響反應(yīng)速率的因素。(2)陰、陽離子個數(shù)相同的難溶電解質(zhì)可以通過實驗直接比較溶解度大小?！窘馕觥窟xD。催化劑能降低反應(yīng)的活化能,不能改變該反應(yīng)的反應(yīng)熱,A錯誤;金屬發(fā)生吸氧腐蝕時,氧氣的濃度越大,腐蝕速率越快,B錯誤;原電池發(fā)生的反應(yīng)達(dá)到平衡時,此時正、逆反應(yīng)速率相等,各組分的濃度不變,就是相當(dāng)于不消耗反應(yīng)物和生成物,無法形成電流,C錯誤;ZnS與CuS化學(xué)式形式相似,在同濃度的鹽酸中,硫化鋅能溶解,即硫化鋅的溶解平衡發(fā)生移動,而硫化銅不溶解,則硫化銅的溶解度比硫化鋅的溶解度小,D正確?！菊`區(qū)提醒】催化劑能改變反應(yīng)速率,不能改變平衡狀態(tài),也不能改變該反應(yīng)的反應(yīng)熱。5.(2016·四川高考·5)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池總反應(yīng)為Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是()A.放電時,Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移B.放電時,負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6-xe-xLi++C6C.充電時,若轉(zhuǎn)移1mole-,石墨(C6)電極將增重7xgD.充電時,陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下三點:(1)準(zhǔn)確判斷反應(yīng)前后各元素的化合價。(2)明確放電時發(fā)生原電池反應(yīng),充電時發(fā)生電解池反應(yīng)。(3)可充電電池的負(fù)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)相反,正極反應(yīng)和陽極反應(yīng)相反?！窘馕觥窟xC。放電時,陽離子向原電池的正極移動,A選項正確;Li1-xCoO2中Li顯+1價,氧顯-2價,則Co顯+(3+x)價,LixC6中Li顯+1價,則C顯-QUOTEx6價,LiCoO2中LixC6-xe-xLi++C6,B選項正確;充電時,C6為電解池的陰極,電極反應(yīng)式為xLi++C6+xe-LixC6,若轉(zhuǎn)移1mol電子,則消耗molC6,其質(zhì)量減小QUOTE1xmol×72g·mol-1=QUOTE72xg,C選項錯誤;正極發(fā)生還原反應(yīng),其電極反應(yīng)式為Li1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO2,則充電時,陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,D選項正確。6.(2016·北京高考·12)用石墨電極完成下列電解實驗。實驗一實驗二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍(lán);b處變紅,局部褪色;c處無明顯變化兩個石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生;n處有氣泡產(chǎn)生;……下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是()A.a、d處:2H2O+2e-H2↑+2OH-B.b處:2Cl--2e-Cl2↑C.c處發(fā)生了反應(yīng):Fe-2e-Fe2+D.根據(jù)實驗一的原理,實驗二中m處能析出銅【解題指南】解答本題時應(yīng)明確以下兩點:(1)由實驗一的現(xiàn)象,推理可知a、b、c、d分別為陰極、陽極、陽極、陰極。(2)利用實驗一的原理,分析出實驗二中的m、n極都為陰極?！窘馕觥窟xB。a、d處試紙變藍(lán),說明溶液顯堿性,是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣,氫氧根離子剩余造成的,故A正確;b處變紅,局部褪色,說明是溶液中的氫氧根和氯離子同時放電,分別產(chǎn)生氧氣和氯氣,氫離子濃度增大,酸性增強(qiáng),氯氣與水反應(yīng)生成的次氯酸具有漂白性,故B錯誤;c處為陽極,鐵失去電子生成亞鐵離子,故C正確;實驗一中a、c形成電解池,d、b形成電解池,所以實驗二中相當(dāng)于形成三個電解池(一個球兩面為不同的兩極),m為電解池的陰極,另一球朝m的一面為陽極(n的背面),相當(dāng)于電鍍,即m上有銅析出,故D項正確?！菊`區(qū)提醒】本題表面上考查電化學(xué)的有關(guān)知識,但實際在考查實驗探究,題目非常新穎,要求學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析的能力非常強(qiáng)。通過實驗一、二的現(xiàn)象可以分析出這是多個“串聯(lián)電路的電解池”,實驗一的圖可以表示如下:7.(2016·全國高考Ⅰ·11)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是()A.通電后中間隔室的離子向正極遷移,正極區(qū)溶液pH增大B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e-O2+4H+,負(fù)極區(qū)溶液pH降低D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時,會有0.5mol的O2生成【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點:(1)陰陽兩極的電極反應(yīng);(2)溶液中離子的移動方向?！窘馕觥窟xB。電解池中陰離子向陽極移動,所以通電后中間隔室的向正極區(qū)遷移,陽極上氫氧根離子放電產(chǎn)生氧氣,溶液中氫離子濃度增大,pH減小,A項錯誤;電解時在負(fù)極區(qū)生成NaOH,在正極區(qū)生成H2SO4,B項正確;陰極反應(yīng)是氫離子得到電子生成氫氣,溶液中氫氧根離子濃度增大,pH升高,C項錯誤;當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時,會有0.25mol的O2生成,D項錯誤。8.(2016·全國卷Ⅱ·11)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是()A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+B.正極反應(yīng)式為Ag++e-AgC.電池放電時Cl-由正極向負(fù)極遷移D.負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑【解題指南】解答本題注意以下兩點:(1)原電池原理的判斷。(2)原電池電極反應(yīng)的書寫方法?！窘馕觥窟xB。根據(jù)題意,電池總反應(yīng)式為Mg+2AgClMgCl2+2Ag,正極反應(yīng)式為2AgCl+2e-2Cl-+2Ag,負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+,A項正確,B項錯誤;對原電池來說,在電解質(zhì)溶液的內(nèi)部,陰離子由正極移向負(fù)極,C項正確;由于鎂是活潑金屬,則負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑,D項正確。【誤區(qū)提醒】本題解答的關(guān)鍵是正確掌握原電池的原理,本題易錯選的主要原因有二,一是認(rèn)為正極反應(yīng)為陽離子得電子,從而錯誤地認(rèn)為正極就是陰離子放電而不選B,二是認(rèn)為鎂只有在加熱的條件下反應(yīng),認(rèn)為負(fù)極不會有副反應(yīng)發(fā)生而錯選D。9.(2016·全國卷Ⅲ·11)鋅-空氣燃料電池可用作電動車動力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH-+2H2O2。下列說法正確的是()A.充電時,電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動B.充電時,電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小C.放電時,負(fù)極反應(yīng)為Zn+4OH--2e-D.放電時,電路中通過2mol電子,消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下4點:(1)電池放電時發(fā)生原電池反應(yīng),充電時發(fā)生電解池反應(yīng)。(2)可充電電池的充放電時的反應(yīng)相反。(3)陽極和負(fù)極都發(fā)生氧化反應(yīng),陰極和正極都發(fā)生還原反應(yīng)。(4)原電池中陽離子向正極移動,電解池中陽離子向陰極移動?！窘馕觥窟xC。充電時,發(fā)生電解池反應(yīng),K+向陰極移動,A選項錯誤;充電時,發(fā)生的反應(yīng)是22Zn+O2↑+4OH-+2H2O,反應(yīng)后c(OH-)逐漸增大,B選項錯誤;放電時,活潑金屬Zn作負(fù)極,發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成,C選項正確;根據(jù)O2~4e-,則放電時電路中通過2mol電子,消耗0.5molO2,其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L,D選項錯誤。10.(2016·上海高考·8)圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中,x軸表示實驗時流入正極的電子的物質(zhì)的量,y軸表示()A.銅棒的質(zhì)量 B.c(Zn2+)C.c(H+)D.c()【解題指南】圖1裝置構(gòu)成原電池,Zn是負(fù)極,Cu是正極。【解析】選C。在正極Cu上溶液中的H+獲得電子變?yōu)闅錃?銅棒的質(zhì)量不變,A項錯誤;由于Zn是負(fù)極,不斷發(fā)生反應(yīng)Zn-2e-Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,B項錯誤;由于反應(yīng)不斷消耗H+,所以溶液的c(H+)逐漸降低,C項正確;不參加反應(yīng),其濃度不變,D項錯誤。二、非選擇題11.(2016·江蘇高考·20)鐵炭混合物(鐵屑和活性炭的混合物)、納米鐵粉均可用于處理水中污染物。(1)鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有的酸性廢水通過鐵炭混合物,在微電池正極上轉(zhuǎn)化為Cr3+,其電極反應(yīng)式為。(2)在相同條件下,測量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的鐵炭混合物對水中Cu2+和Pb2+的去除率,結(jié)果如圖所示。①當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是

。②當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%時,隨著鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是

。(3)納米鐵粉可用于處理地下水中的污染物。①一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液,溶液中(B元素的化合價為+3)與Fe2+反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和,其離子方程式為

。②納米鐵粉與水中反應(yīng)的離子方程式為4Fe++10H+4Fe2+++3H2O研究發(fā)現(xiàn),若pH偏低將會導(dǎo)致的去除率下降,其原因是

。③相同條件下,納米鐵粉去除不同水樣中的速率有較大差異(如圖),產(chǎn)生該差異的可能原因是

?！窘馕觥?1)酸性條件下,轉(zhuǎn)化為Cr3+,鉻元素的化合價降低3價,1mol得到6mol電子,用H+平衡電荷,可寫出電極反應(yīng)式。(2)①活性炭本身具有吸附作用。②當(dāng)鐵的含量過高時,鐵與碳構(gòu)成的微電池數(shù)目減少,離子去除率反而下降。(3)①Fe2+被還原為Fe,中H為-1價,升至0價,B的化合價沒有變,根據(jù)得失電子守恒配平反應(yīng)。②若酸性過強(qiáng),鐵粉會消耗H+生成H2,而減少了與Fe、H+之間的氧化還原反應(yīng)。③從圖象知,含有Cu2+的水樣中去除的速率快,原因可能是Cu2+對反應(yīng)有催化作用。答案:(1)+14H++6e-2Cr3++7H2O(2)①活性炭對Cu2+和Pb2+有吸附作用②鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,鐵炭混合物中微電池數(shù)目減少(3)①2Fe2+++4OH-2Fe+2H2↑+②納米鐵粉與H+反應(yīng)生成H2③Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除的反應(yīng)(或形成的Fe-Cu原電池增大納米鐵粉去除的反應(yīng)速率)12.(2016·天津高考·10)氫能是發(fā)展中的新能源,它的利用包括氫的制備、儲存和應(yīng)用三個環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉栴}:(1)與汽油相比,氫氣作為燃料的優(yōu)點是

(至少答出兩點)。但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池,寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式:

。(2)氫氣可用于制備H2O2。已知:H2(g)+A(l)B(l)ΔH1O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)ΔH2其中A、B為有機(jī)物,兩反應(yīng)均為自發(fā)反應(yīng),則H2(g)+O2(g)H2O2(l)的ΔH0(填“>”“<”或“=”)。(3)在恒溫恒容的密閉容器中,某儲氫反應(yīng):MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)ΔH<0達(dá)到化學(xué)平衡。下列有關(guān)敘述正確的是。a.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變b.吸收ymolH2只需1molMHxc.若降溫,該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大d.若向容器內(nèi)通入少量氫氣,則v(放氫)>v(吸氫)(4)利用太陽能直接分解水制氫,是最具吸引力的制氫途徑,其能量轉(zhuǎn)化形式為。(5)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4,同時獲得氫氣:Fe+2H2O+2OH-+3H2↑,工作原理如圖1所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色,鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知:Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。①電解一段時間后,c(OH-)降低的區(qū)域在(填“陰極室”或“陽極室”)。②電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出,其原因是

。③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2,任選M、N兩點中的一點,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:

?！窘忸}指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點:(1)氫氣具有還原性,具有強(qiáng)氧化性,二者能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(2)電解池工作原理的理解與應(yīng)用?！窘馕觥?1)與汽油相比,氫氣作為燃料的優(yōu)點有污染小、可再生、來源廣、資源豐富、燃燒熱值高等;堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-2H2O。(2)根據(jù)蓋斯定律將①+②得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)ΔH=ΔH1+ΔH2,反應(yīng)①②的ΔS<0,根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS,因為兩反應(yīng)均為自發(fā)反應(yīng),因此ΔH1、ΔH2均小于0,即ΔH=ΔH1+ΔH2<0。(3)MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)ΔH<0,該反應(yīng)屬于氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化的反應(yīng),平衡時氣體物質(zhì)的量不再發(fā)生變化,壓強(qiáng)不變,a正確;該反應(yīng)為可逆反應(yīng),吸收ymolH2需要大于1mol的MHx,b錯誤;該反應(yīng)是放熱反應(yīng),降溫平衡向正方向移動,該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大,c正確;向容器內(nèi)通入少量氫氣,平衡向正方向移動,則v(放氫)<v(吸氫),d錯誤。(4)利用太陽能直接分解水制氫,是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(5)①根據(jù)題意鎳電極有氣泡產(chǎn)生是氫離子放電生成氫氣,鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng),溶液中的氫氧根離子減少,因此電解一段時間后,c(OH-)降低的區(qū)域在陽極室。②Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,氫氣具有還原性,具有強(qiáng)氧化性,易被H2還原。電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出,防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低。③根據(jù)題意,Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,在M點,c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢,在N點:c(OH-)過高,鐵電極上有氫氧化鐵(或氧化鐵)生成,使Na2FeO4產(chǎn)率降低。答案:(1)污染小、可再生、來源廣、資源豐富、燃燒熱值高(任寫其中2個)H2+2OH--2e-2H2O(2)<(3)a、c(4)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(5)①陽極室②防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低③M點:c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢[或N點:c(OH-)過高,鐵電極上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4產(chǎn)率降低]13.(2016·北京高考·26)用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽()已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點之一。(1)Fe還原水體中的反應(yīng)原理如下圖所示。①作負(fù)極的物質(zhì)是。②正極的電極反應(yīng)式是。(2)將足量鐵粉投入水體中,經(jīng)24小時測定的去除率和pH,結(jié)果如下:初始pHpH=2.5pH=4.5的去除率接近100%<50%24小時pH接近中性接近中性鐵的最終物質(zhì)形態(tài)pH=4.5時,的去除率低。其原因是

。(3)實驗發(fā)現(xiàn):在初始pH=4.5的水體中投入足量鐵粉的同時,補充一定量的Fe2+可以明顯提高的去除率。對Fe2+的作用提出兩種假設(shè):Ⅰ.Fe2+直接還原;Ⅱ.Fe2+破壞FeO(OH)氧化層。①做對比實驗,結(jié)果如下圖所示,可得到的結(jié)論是

。②同位素示蹤法證實Fe2+能與FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4。結(jié)合該反應(yīng)的離子方程式,解釋加入Fe2+提高去除率的原因:

。(4)其他條