2020届化学高考二轮专题复习与测试：第二部分 题型4 电化学 Word版含解析

高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 1 - 题型 4　电化学 新型化学能源 1．用 FeS2 纳米材料制成的高容量锂电池，电极分别是二硫化亚 铁和金属锂，电解液是含锂盐的有机溶剂。下列说法错误的是(　　) A．金属锂作电池的负极 B．电池正极反应为 FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S C．放电时，Li＋向负极迁移 D．电池总反应为 FeS2＋4Li===Fe＋2Li2S 解析：该电池中金属锂为负极，二硫化亚铁为正极，A 项正确； 电池正极上 FeS2 发生还原反应，且电解液中 Li＋向正极移动参与反应， 电极反应式为 FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S，B 项正确，C 项错误； 电池负极反应为 Li－e－===Li＋，则电池总反应为 FeS2＋4Li===Fe＋ 2Li2S，D 项正确。 答案：C 2．(2018·福建三明质检)有一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳 能电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．电池工作时，能量的转化形式至少有 3 种 B．放电时，I－和 I －3 的浓度均减小 C．Y 电极为电池的正极，发生的反应为 I－3 ＋2e－===3I－ D．电池工作时，X 电极上发生氧化反应高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 2 - 解析：电池工作时，能量的转化形式至少有 3 种：太阳能转化为 化学能，化学能转化为电能及热能，A 项正确；放电时，正极电极反 应式为 I－3 ＋2e－===3I－，I－浓度增大，I －3 的浓度减小，B 项错误；Y 电极为电池的正极，电极反应式为 I－3 ＋2e－===3I－，C 项正确；电池 工作时，X 电极为负极，发生氧化反应，D 项正确。 答案：B 3．某太阳能电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．光照时，b 极的电极反应式为 VO2＋－e－＋H2O===VO＋2 ＋ 2H＋ B．光照时，每转移 2 mol 电子，有 2 mol H＋由 a 极区经质子交 换膜向 b 极区迁移 C．夜间，a 极的电极反应式为 V3＋＋e－===V2＋ D．硅太阳能电池供电原理与该电池相同 解析：光照时，b 极失去电子，发生氧化反应，b 极为负极，电极 反应式为 VO2＋－e－＋H2O===VO＋2 ＋2H＋，A 正确；光照时，b 极失 去电子，为了维持电荷平衡，H＋必须由 b 极区经质子交换膜向 a 极区 迁移，B 错误；夜间，电池放电，a 极的电极反应式为 V2＋－e－===V3 ＋，C 错误；该电池工作时，发生了氧化还原反应，化学能转化为电能， 而硅太阳能电池直接将光能转化成电能，二者供电原理不相同，D 错 误。 答案：A高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 3 - 可充电电池 4．用吸附了 H2 的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所 示。下列说法正确的是(　　) A．放电时，甲电极反应为 NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH － B．放电时，甲电极为正极，OH－移向乙电极 C．电池总反应为 H2＋2NiO(OH)放电 充电2Ni(OH)2 D．充电时，电池的碳电极与直流电源的正极相连 解析：吸附了 H2 的碳纳米管等材料制作的二次电池，放电时，甲 电极为原电池的负极，发生氧化反应，A 错误；放电时，乙电极为正 极，OH －移向甲电极，B 错误；电池总反应为 H2＋2NiO(OH)放电 充电 2Ni(OH)2，C 正确；充电时，电池的碳电极与直流电源的负极相连，D 错误。 答案：C 5．构成原电池的条件有很多，其中一种就是利用电解质的浓度差 构成“浓差电池”。当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或还原性 越强。如图，甲池为 3 mol·L－1 的 AgNO3 溶液，乙池为 1 mol· L－1 的 AgNO3 溶液，A、B 均为 Ag 电极。实验开始先闭合 K2，断开 K1，发现电流计指针发生偏转。下列说法不正确的是(　　)高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 4 - A．一段时间后电流计指针将归零，此时可视为反应不再进行 B．当电流计指针归零后，闭合 K1，断开 K2 后，乙池溶液浓度上 升 C．当电流计指针归零后，闭合 K1，断开 K2 后，乙中 Ag 电极质 量增加 D．实验开始先闭合 K2，断开 K1，此时 NO －3 向 B 电极移动 解析：电流计指针归零时达到平衡，可视为反应不再进行，A 正 确；当电流计指针归零后，闭合 K1，断开 K2 后形成电解池，B 为阳极， 质量减轻，乙池中 AgNO3 的浓度增加，B 正确、C 错误；由于甲、乙 两池硝酸银浓度不同，故闭合 K2 时形成原电池，NO －3 移向“阳极” 即 B 电极，D 正确。 答案：C 6．我国对“可呼吸”的钠－二氧化碳电池的研究取得突破性进展。 该电池的总反应式为 4Na＋3CO2 放电 充电2Na2CO3＋C，其工作原理如图 所示(放电时产生的 Na2CO3 固体贮存于碳纳米管中)。下列说法不正确 的是(　　)高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 5 - A．放电时，钠金属片作负极，碳纳米管作正极 B．充电时，阳极反应为 2Na2CO3＋C－4e－===3CO2↑＋4Na＋ C．放电时，Na＋从负极区向正极区移动 D．该电池的电解质溶液也可使用 NaClO4 的水溶液 解析：根据电池的总反应式可知，放电时 Na 发生氧化反应，则钠 金属片作负极，碳纳米管作正极，A 项正确；充电时，阳极上发生氧 化反应，C 转化为 CO2，电极反应为 2Na2CO3＋C－4e－===3CO2↑＋ 4Na＋，B 项正确；放电时，Na＋从负极区向正极区移动，C 项正确； 金属钠能与水反应，故电解质溶液不能使用水溶液，D 项错误。 答案：D 带离子交换膜的电化学装置 7．(2019·浙江暨阳联考)用原电池原理可以处理硫酸工业产生的 SO2 尾气。现将 SO2 通入如图装置(电极均为惰性材料)进行实验。下列 说法不正确的是(　　) A．M 极为负极，电极上发生氧化反应 B．溶液中 H＋移向 N 区，SO 2－4 移向 M 区 C．N 极发生的电极反应为 O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．相同条件下，M、N 两极上消耗的气体体积之比为 2∶1 解析：该电池的本质是二氧化硫、氧气与水反应生成硫酸，M 电 极上二氧化硫失去电子发生氧化反应生成 SO2－4 ，为负极，电极反应式 为 SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋，N 电极为氧气得电子结合氢离子高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 6 - 生成水为正极，电极反应式为 O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故 A 项正确； 根据上述分析，M 极为负极，溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向 负极移动，因此溶液中 H＋移向 N 区，但阴离子不能通过质子交换膜， 故 B 项错误；N 电极为氧气得电子结合氢离子生成水，电极反应式为 O2 ＋4H＋＋4e－===2H2O，故 C 项正确；根据上述分析，在相同条件下， M、N 两极上消耗的气体体积之比为 2∶1，故 D 项正确。 答案：B 8．(2019·太原模拟)LED 系列产品是一类新型节能产品。图甲是 NaBH4/H2O2 燃料电池的装置示意图，图乙是 LED 发光二极管的装置 示意图。下列叙述错误的是(　　) A．电池应选用阳离子交换膜，Na＋向 A 极区移动 B．电池 A 极区的电极反应式为 H2O2＋2e－===2OH－ C．每有 1 mol NaBH4 参加反应，转移电子数为 4NA D．要使 LED 发光二极管正常发光，图乙中的导线 a 应与图甲中 的 B 极相连 解析：电池放电过程中，负极发生氧化反应生成 BO－2 ，电极反应 式为 BH－4 ＋8OH－－8e－===BO－2 ＋6H2O，A 电极为正极，正极电极反 应式为 H2O2＋2e－===2OH－，为维持电荷平衡，应选用阳离子交换膜， 原电池中阳离子移向正极，Na＋从负极区向正极区移动，故 A 项、B 项正确；负极发生氧化反应生成 BO－2 ，电极反应式为 BH－4 ＋8OH－－ 8e－===BO－2 ＋6H2O，有 1 mol NaBH4 参加反应转移电子数为 8NA，故 C 项错误；要使 LED 发光二极管正常发光，图乙中的导线 a(阴极)应高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 7 - 与图甲中的 B 极(负极)相连，故 D 项正确。 答案：C 9．(2019·模拟)化学在环境保护中起着十分重要的作用， 电化学降解 NO －3 的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．A 为电源的正极 B．溶液中 H＋从阳极向阴极迁移 C．Ag­Pt 电极的电极反应式为 2NO－3 ＋12H＋＋10e－===N2↑＋ 6H2O D．电解过程中，每转移 2 mol 电子，则左侧电极就产生 32 g O2 解析：该装置中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则 Ag­Pt 电 极为阴极、Pt 电极为阳极，连接阴极的 B 极为负极，A 极为正极，故 A 项正确；电解时阳离子向阴极移动，所以 H＋从阳极向阴极迁移， 故 B 项正确；阴极上硝酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为 2NO－3 ＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，故 C 项正确；左侧电极为阳极， 发生反应 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，所以每转移 2 mol 电子时，左 侧电极就产生 0.5 mol 即 16 g O2，故 D 项错误。 答案：D 10．(2018·郑州模拟)全钒液流电池充电时间短，续航能力强，其 充放电原理为 VO2＋＋V3＋＋H2O充电 放电VO＋2 ＋V2＋＋2H＋。以此电池为 电源，用石墨电极电解 Na2SO3 溶液可得到 NaOH 和 H2SO4，示意图 如下。下列说法错误的是(　　)高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 8 - A．全钒液流电池放电时，正极的电极反应式为 VO＋2 ＋2H＋＋e－ ===VO2＋＋H2O B．图中 a 电极为阴极，N 物质是 H2 C．全钒液流电池充电时，V3＋被氧化为 VO＋2 D．电解时，b 电极的反应式为 SO2－3 ＋H2O－2e－===SO2－4 ＋2H＋ 解析：根据全钒液流电池的充放电原理，放电时的电池反应为 VO ＋2 ＋V2＋＋2H＋===VO2＋＋V3＋＋H2O，放电时正极发生得电子的还原 反应，正极的电极反应式为 VO＋2 ＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，A 项正 确；根据图示，图中 b 电极上 SO 2－3 发生失电子的氧化反应生成 H2SO4，b 电极为阳极，a 电极为阴极，由于放电顺序：H＋>Na＋，故 a 电极上的电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，N 物质是 H2， B 项正确；全钒液流电池充电时的反应为 VO2＋＋V3＋＋H2O===VO＋2 ＋V2＋＋2H＋，根据“只靠拢、不交叉”，V3＋被还原为 V2＋，VO2＋被 氧化为 VO＋2 ，C 项错误；电解时，b 电极上 SO 2－3 发生失电子的氧化 反应生成 H2SO4，电极反应式为 SO2－3 －2e－＋H2O===SO2－4 ＋2H＋，D 项正确。 答案：C 11．(2019·宿州高三检测)太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、 安装维护简便等优点，现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构 如图所示。下列说法正确的是(　　)高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 9 - A．该装置系统中只存在光能与电能之间的转化 B．Cu 电极反应式为 CO2＋8H＋－8e－===CH4＋2H2O C．工作时，产生的 O2、CH4 体积比为 1∶1(同温同压) D．离子交换膜为质子交换膜，H＋从左池移向右池 解析：由氮化镓(GaN)光电池的工作原理装置图可知，左池中 GaN 为负极，该电极上水失电子发生氧化反应生成氧气，右池 Cu 电极为正 极发生还原反应，该电极上 CO2 得到电子被还原生成 CH4，电极反应 式为 CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O。由氮化镓(GaN)光电池的工作 原理装置图可知，该装置系统中存在太阳能转变为化学能，化学能转 变为电能，电能又转变为热能、光能等，A 项错误；根据上述分析，B 项错误；根据转移电子守恒可知，同温同压下产生的 O2、CH4 的体积 比为 2∶1，C 项错误；阳离子向正极移动，所以离子交换膜为质子交 换膜，H＋从负极左池移向正极右池，D 项正确。 答案：D 12．双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜 复合层间的 H2O 解离成 H＋和 OH－，作为 H＋和 OH－离子源。利用双 极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH 和 HCl，其工作原理如 图所示，M、N 为离子交换膜。高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 10 - 下列说法错误的是(　　) A．阴极室发生的反应为 2H＋＋2e－===H2↑ B．M 为阳离子交换膜，N 为阴离子交换膜 C．若去掉双极膜(BP)，阳极室会有 Cl2 生成 D．电路中每转移 1 mol 电子，两极共得到 0.5 mol 气体 解析：阴极室氢离子得电子生成氢气，发生的反应为 2H＋＋2e－ ===H2↑，故 A 正确；阴极生成氢氧化钠，钠离子穿过 M 进入阴极室， 所以 M 为阳离子交换膜，N 为阴离子交换膜，故 B 正确；若去掉双极 膜(BP)，氯离子进入阳极室放电生成氯气，故 C 正确；电路中每转移 1 mol 电子，阳极生成 0.25 mol 氧气、阴极生成 0.5 mol 氢气，两极共得 到 0.75 mol 气体，故 D 错误。 答案：D 电化学原理在生产中的应用 13．有一种瓦斯分析仪(如图甲)能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定 浓度时，通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池 的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是 Y2O3、Na2O， O2－可以在其中自由移动。 下列有关叙述正确的是(　　) A．瓦斯分析仪工作时，电池外电路中电流由电极 b 流向电极 a B．电极 b 是正极，O2－由电极 a 流向电极 b C．电极 a 的反应式为 CH4＋5O2－－8e－===CO2－3 ＋2H2O D．当固体电解质中有 1 mol O2－通过时，电子转移 4 mol高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 11 - 解析：电池外电路中电流由正极流向负极，氧气得电子，b 极为正 极，A 正确；电极 b 氧气得电子，生成 O2－，而电极 a 需要 O2－作为 反应物，故 O2－由正极(电极 b)流向负极(电极 a)，B 错误；甲烷所在电 极 a 为负极，电极反应为 CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，C 错误； 1 mol O2 得 4 mol 电子生成 2 mol O2－，故当固体电解质中有 1 mol O2 －通过时，电子转移 2 mol，故 D 错误。 答案：A 14．某传感器工作原理如图所示。利用该传感器可以测定空气中 NO、CO、NH3、SO2 等有害气体的含量。下列说法正确的是(　　) A．若 M 为熔融 KOH，X 为 NH3，Y 为 N2，则负极的电极反应 式为 2NH3－6e－===N2＋6H＋ B．若 M 是含 O2－的固体电解质，X 为 NO，则正极的电极反应 式为 O2＋4e－===2O2－ C．传感器工作中，电子由 Pt(Ⅰ)极经电流仪传到 Pt(Ⅱ)极 D．若 X 为 CO，M 为 KOH 溶液，则电池总反应为 2CO＋ O2===2CO2 解析：由于 M 是熔融的 KOH，即使放电生成 H＋也会与 OH－反 应生成水，所以负极的电极反应式为 2NH3－6e －＋6OH －===N2＋ 6H2O，A 错误；若 M 是含 O2－的固体电解质，则负极的电极反应式为 2NO－4e－＋2O2－===2NO2，正极的电极反应式为 O2＋4e－===2O2－， B 正确；题述装置属于原电池，Pt(Ⅰ)极为正极，Pt(Ⅱ)极为负极，电 子由负极经外电路流向正极，C 错误；若 X 为 CO，M 为 KOH 溶液，高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 12 - 则负极的电极反应式为 CO－2e－＋4OH－===CO2－3 ＋2H2O，电池总反 应为 2CO＋4KOH＋O2===2K2CO3＋2H2O，D 错误。 答案：B 电化学相关计算及电极反应式的书写 15．H2S 是一种剧毒气体，对 H2S 废气资源化利用的途径之一是 回收能量并得到单质硫，反应原理为 2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)　 ΔH＝－632 kJ·mol－1。如图为质子膜 H2S 燃料电池的示意图。下列说 法正确的是(　　) A．电池工作时，电流从电极 a 经过负载流向电极 b B．电极 a 上发生的电极反应式为 2H2S－4e－===S2＋4H＋ C．当反应生成 64 g S2 时，电池内部释放 632 kJ 热量 D．当电路中通过 4 mol 电子时，有 4 mol H＋经质子膜进入负极 区 解析： H2S 发生氧化反应，电极 a 是负极，电子从电极 a 经过负 载流向电极 b，电流方向与电子流向相反，A 错误；电极 a 上 H2S 发 生氧化反应生成 S2，电极反应式为 2H2S－4e－===S2＋4H＋，B 正确； 燃料电池中化学能主要转化为电能，C 错误；当电路中通过 4 mol 电子 时，有 4 mol H＋经质子膜进入正极区，D 错误。 答案：B 16．如图，a、b 是石墨电极，通电一段时间后，b 极附近溶液显 红色。下列说法正确的是(　　)高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 www.ks5u.com 版权所有@高考资源网- 13 - A．X 极是电源负极，Y 极是电源正极 B．a 极的电极反应是 2Cl－－2e－===Cl2↑ C．电解过程中 CuSO4 溶液的 pH 逐渐增大 D．Pt 极上有 6.4 g Cu 析出时，b 极产生 2.24 L(标准状况)气体 解析：a、b 是石墨电极，通电一段时间后，b 极附近溶液显红色， 依据电解质溶液为氯化钠的酚酞溶液，判断 b 电极是阴极，Y 为电源 负极，X 为电源正极，故 A 错误；a 电极是氯离子失电子发生的氧化 反应，电极反应为 2Cl－－2e－===Cl2↑，故 B 正确；电解过程中 CuSO4 溶液中的氢氧根离子在阳极 Pt 电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在 Cu 电极得到电子析出铜，溶液中氢离子浓度增大，溶液的 pH 逐渐减 小，故 C、D 错误。 答案：B