高考化学二轮复习课件：第一篇 理综化学选择题突破 第5题 新型电源、电解的应用与金属腐蚀 Word版含答案

第第5题新型电源、电解的应用与金属腐蚀题新型电源、电解的应用与金属腐蚀复习建议：复习建议：3课时课时(题型突破题型突破2课时习题课时习题1课时课时)1(2019课标全国课标全国，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。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，氢化酶作用下发生反应阴极区，氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H+2MV+C.正极区，固氮酶催化剂，正极区，固氮酶催化剂，N2发生还原反应生成发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动解析解析A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；正确；B项、左项、左室为负极区，室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为，电极反应式为MV+e=MV2+，放电生成的，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与在氢化酶的作用下与H2反应生成反应生成H+和和MV+，反应的方程式，反应的方程式为为H2+2MV2+=2H+2MV+，故，故B错误；错误；C项、右室为正极区，项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发在正极得电子发生还原反应生成生还原反应生成MV+，电极反应式为，电极反应式为MV2+e=MV+，放电生成的，放电生成的MV+与与N2在固氮在固氮酶的作用下反应生成酶的作用下反应生成NH3和和MV2+，故，故C正确；正确；D项、电池工作时，氢离子（即质子）项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。正确。答案答案C答案答案D3(2018课标全国课标全国，13)最近我国科学家设计了一种最近我国科学家设计了一种CO2H2S协同转化装置，实协同转化装置，实现对天然气中现对天然气中CO2和和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO石墨烯石墨烯(石墨烯包裹的石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：EDTAFe2e=EDTAFe32EDTAFe3H2S=2HS2EDTAFe2该装置工作时，下列叙述错误的是该装置工作时，下列叙述错误的是()A 阴极的电极反应：阴极的电极反应：CO22H2e=COH2OB协同转化总反应：协同转化总反应：CO2H2S=COH2OSC石墨烯上的电势比石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低石墨烯上的低D若采用若采用Fe3/Fe2取代取代EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需为酸性，溶液需为酸性解析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CO22e2H=COH2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为总反应为CO2H2S=SCOH2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO石墨烯的，石墨烯的，C项错误；项错误；Fe3、Fe2在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只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，稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。项正确。答案答案C答案答案D5(2018课标全国课标全国，11)一种可充电锂一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，空气电池如图所示。当电池放电时，O2与与Li在多孔碳材料电极处生成在多孔碳材料电极处生成Li2O2x(x0或或1)。下列说法正确的是。下列说法正确的是()答案答案D6(2017课标全国课标全国，11)支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保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通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整解析解析钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁高硅铸铁(阳极阳极)流向正极，从负极流向钢管桩流向正极，从负极流向钢管桩(阴极阴极)，A、B正确；正确；C项，题给信息项，题给信息高硅铸铁为高硅铸铁为“惰性辅助阳极惰性辅助阳极”不损耗，错误。不损耗，错误。答案答案C7(2017课标全国课标全国，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧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，电解质溶液一般为化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为：阴极的电极反应式为：Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析解析A项，根据原理可知，项，根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电项，电解时，阴离子移向阳极，正确。解时，阴离子移向阳极，正确。答案答案C8(2017课标全国课标全国，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图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 极所 示，其 中 电 极 a 常 用 掺 有 石 墨 烯 的常 用 掺 有 石 墨 烯 的 S8材 料，电 池 反 应 为：材 料，电 池 反 应 为：1 6 L i xS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是。下列说法错误的是()A电池工作时，正极可发生反应：电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重电子，负极材料减重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性的导电性D电池充电时间越长，电池中电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多的量越多答案答案D答案答案B10(2016课标全国课标全国，11)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是下列叙述错误的是()A负极反应式为负极反应式为Mg2e=Mg2B正极反应式为正极反应式为Age=AgC电池放电时电池放电时Cl由正极向负极迁移由正极向负极迁移D负极会发生副反应负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2解析解析根据题意，根据题意，Mg海水海水AgCl电池总反应式为电池总反应式为Mg2AgCl=MgCl22Ag。A项，负极反应式为项，负极反应式为Mg2e=Mg2，正确；，正确；B项，正极反应式为项，正极反应式为2AgCl2e=2Cl 2Ag，错误；，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2，正确。，正确。答案答案B11(2015全国卷全国卷，11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A正极反应中有正极反应中有CO2生成生成B微生物促进了反应中电子的转移微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O解析解析由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与与C6H12O6发生氧化还发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H通过，则正极反应为通过，则正极反应为O24e4H=2H2O，没有，没有CO2生成，生成，A项错误；负极项错误；负极发生反应：发生反应：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在负极区生成，移向正极在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，区，在正极被消耗，C项正确；总反应为项正确；总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O，D项正确。项正确。答案答案A命题调研命题调研(20152019五年大数据五年大数据)命题角度命题角度设项方向设项方向频数频数难度难度1.新型化新型化学电源学电源正、负极判断正、负极判断50.43离子移动方向离子移动方向电极反应式、总原电池方程电极反应式、总原电池方程式的正误判断式的正误判断电极及电解液转移电子计算电极及电解液转移电子计算2.电解原理在工、农电解原理在工、农业生产中的应用业生产中的应用阴、阳极的判断阴、阳极的判断30.51离子交换膜的作用离子交换膜的作用副反应分析及溶液酸碱性的改变副反应分析及溶液酸碱性的改变电极方程式的正误判断电极方程式的正误判断3.金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 电化学腐蚀的原因分析电化学腐蚀的原因分析10.60防止金属腐蚀的措施防止金属腐蚀的措施在在2020年高考中，对于电化学的考查将继续坚持以新型电池及电解应用装置为背年高考中，对于电化学的考查将继续坚持以新型电池及电解应用装置为背景材料，以题干景材料，以题干(装置图装置图)提供电极构成材料、交换膜等基本信息，基于电化学原理广提供电极构成材料、交换膜等基本信息，基于电化学原理广泛设问，综合考查电化学基础知识及其相关领域的基本技能，包括电极与离子移动泛设问，综合考查电化学基础知识及其相关领域的基本技能，包括电极与离子移动方向判断、电极反应式书写、溶液的酸碱性和方向判断、电极反应式书写、溶液的酸碱性和pH变化、有关计算及其与相关学科的变化、有关计算及其与相关学科的综合考查等。预测以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景的命题将成为热综合考查等。预测以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景的命题将成为热点题型，因为二次电池不仅实现电极材料循环使用，符合点题型，因为二次电池不仅实现电极材料循环使用，符合“低耗高效低耗高效”的时代需求，的时代需求，而且命题角度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理；含有离子交换膜的电而且命题角度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理；含有离子交换膜的电解池设问空间大，便于考查考生的探究能力。解池设问空间大，便于考查考生的探究能力。判判断依断依据据电电极材极材料料 电电极反极反应应 电电子流子流向向离离子移子移向向电极现象电极现象原电原电池池负极负极 活泼金属活泼金属 氧氧化反化反应应流出流出阴离阴离子移子移向向电极质电极质量减量减小小正极正极不活泼不活泼金属金属或非金属或非金属还还原反原反应应流入流入阳离阳离子移子移向向电极电极增重增重或质或质量不变量不变电解池电解池阳极阳极与电源正与电源正极相连极相连氧化氧化反应反应流出流出阴离子阴离子移向移向电极溶电极溶解或解或pH减减小小阴极阴极与电源负与电源负极相连极相连还原还原反应反应流入流入阳离子阳离子移向移向电极增电极增重或重或pH增增大大(1)燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例以氢氧燃料电池为例)注意介质环境注意介质环境掌握书写程序掌握书写程序(2)其他新型一次电池其他新型一次电池(3)充电充电(可逆可逆)电池电池解题模型解题模型模型解题模型解题答案答案C(1)常见的离子交换膜常见的离子交换膜种类种类允许通过的离子及移动方向允许通过的离子及移动方向说明说明阳离子交阳离子交换膜换膜阳离子阳离子移向电解池的阴极或原电池的正移向电解池的阴极或原电池的正极极阴离子和气体不阴离子和气体不能通过能通过阴离子交阴离子交换膜换膜阴离子阴离子移向电解池的阳极或原电池的负移向电解池的阳极或原电池的负极极阳离子和气体不阳离子和气体不能通过能通过质子交质子交换膜换膜质子质子移向电解池的阴极或原电池的正极移向电解池的阴极或原电池的正极只允许只允许H通过通过(2)解题模型解题模型模型解题模型解题典例演示典例演示1 世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池，其结构如空气电池，其结构如图所示。图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是下列有关该电池放电时的说法正确的是()Aa极发生氧化反应极发生氧化反应B正极的电极反应式为正极的电极反应式为FeOx2xe=FexO2C若有若有22.4 L(标准状况标准状况)空气参与反应，则电路中有空气参与反应，则电路中有4 mol电子转移电子转移D铁表面发生的反应为铁表面发生的反应为xH2O(g)Fe=FeOxxH2解析解析a极通入空气，极通入空气，O2在该电极发生得电子的还原反应，在该电极发生得电子的还原反应，A错误；错误；O2在正极发在正极发生反应，电极反应式为生反应，电极反应式为O24e=2O2，B错误；由错误；由B项分析可知，电路中有项分析可知，电路中有4 mol电子转移时正极上消耗电子转移时正极上消耗1 mol O2，在标准状况下的体积为，在标准状况下的体积为22.4 L，则通入空气，则通入空气的体积约为的体积约为22.4 L5112 L，C错误；由图可知，铁表面错误；由图可知，铁表面H2O(g)参与反应生成参与反应生成H2，则发生的反应为，则发生的反应为xH2O(g)Fe=FeOxxH2，D正确。正确。答案答案DA充电时，充电时，Zn2向向ZnMn2O4电极迁移电极迁移B充电时，阳极反应：充电时，阳极反应：ZnMn2O42xe=Zn1xMn2O4xZn2C放电时，每转移放电时，每转移1 mol e，ZnMn2O4电极质量增加电极质量增加65 gD充放电过程中，只有充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化元素的化合价发生变化解析解析放电时锌失电子发生氧化反应，所以锌是负极材料，尖晶石型锰酸锌放电时锌失电子发生氧化反应，所以锌是负极材料，尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为正极，充电时，为正极，充电时，Zn为阴极，阳离子为阴极，阳离子(Zn2)向向Zn(阴极阴极)迁移，迁移，A错误；错误；B正确；放电时，每转移正确；放电时，每转移2 mol e，ZnMn2O4电极质量增加电极质量增加65 g，C错误；充放电时错误；充放电时锌与锰的化合价都发生变化，锌与锰的化合价都发生变化，D错误。错误。答案答案B典例演示典例演示2 CO2是重要的温室气体，对地球温室效应的是重要的温室气体，对地球温室效应的“贡献贡献”最大，如何利用最大，如何利用CO2是摆在科技工作者面前的重要课题。下图所示电解装置可将是摆在科技工作者面前的重要课题。下图所示电解装置可将CO2转化为乙转化为乙烯，该装置的电解质溶液为强酸性水溶液，电极材料为惰性电极。下列有关说烯，该装置的电解质溶液为强酸性水溶液，电极材料为惰性电极。下列有关说法正确的是法正确的是()Aa为电池的正极为电池的正极B电解过程中电解过程中H移向阳极移向阳极C反应前后溶液的反应前后溶液的pH保持不变保持不变D阴极反应式：阴极反应式：2CO212H12e=C2H44H2O解析解析二氧化碳得电子生成乙烯，为阴极反应，所以二氧化碳得电子生成乙烯，为阴极反应，所以a为电池的负极，为电池的负极，A错误；错误；电解过程中电解过程中H移向阴极，移向阴极，B错误；阴极二氧化碳得电子生成乙烯，阳极氢氧根失错误；阴极二氧化碳得电子生成乙烯，阳极氢氧根失电子放出氧气，总反应为电子放出氧气，总反应为2CO22H2O=C2H43O2，消耗水，消耗水，H浓度增大，浓度增大，pH减小，减小，C错误；错误；D正确。正确。答案答案D题型训练题型训练2(2017海南卷海南卷)一种电化学制备一种电化学制备NH3的装置如下图所示，图中陶瓷在高温的装置如下图所示，图中陶瓷在高温时可以传输时可以传输H。下列叙述错误的是。下列叙述错误的是()APd电极电极b为阴极为阴极B阴极的反应式：阴极的反应式：N26H6e=2NH3CH由阳极向阴极迁移由阳极向阴极迁移D陶瓷可以隔离陶瓷可以隔离N2和和H2解析解析此装置为电解池，总反应式是此装置为电解池，总反应式是N23H2=2NH3，Pd电极电极b上是氢气发生上是氢气发生氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极电极b为阳极，故为阳极，故A说法错误；根据说法错误；根据A选项分析，选项分析，Pd电极电极a为阴极，反应式为为阴极，反应式为N26H6e=2NH3，故，故B说法正确；说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故C说法正确；说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离根据装置图，陶瓷可以隔离N2和和H2，故，故D说法正确。说法正确。答案答案A典例演示典例演示3(2018北京理综，北京理综，12)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内烧杯内均为经过酸化的均为经过酸化的3%NaCl溶液溶液)。在在Fe表面生成蓝色沉淀表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A对比对比，可以判定，可以判定Zn保护了保护了FeB对比对比，K3Fe(CN)6可能将可能将Fe氧化氧化C验证验证Zn保护保护Fe时不能用时不能用的方法的方法D将将Zn换成换成Cu，用，用的方法可判断的方法可判断Fe比比Cu活泼活泼解析解析中中Zn作负极，发生氧化反应生成作负极，发生氧化反应生成Zn2，Fe作正极被保护，所以取出的少作正极被保护，所以取出的少量量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但中没有中没有Zn保护保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成作负极被氧化生成Fe2，所以取出的少量，所以取出的少量Fe附近附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比可知可知Zn保护了保护了Fe，A项正确；项正确；与与的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，中出现了蓝色沉淀，说明有中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2生成。对生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了生成了Fe2，B项正确；通过上述分析可知，项正确；通过上述分析可知，验证验证Zn保护保护Fe时不能用时不能用的方法，的方法，C项正确；若将项正确；若将Zn换成换成Cu，铁氰化钾仍会将，铁氰化钾仍会将Fe氧化为氧化为Fe2，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2是不是负极产物，是不是负极产物，即无法判断即无法判断Fe与与Cu的活泼性，的活泼性，D项错误。项错误。答案答案D题型训练题型训练3 深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如下图所示，下列与此原理有关的说法错误的是蚀，其电化学腐蚀原理如下图所示，下列与此原理有关的说法错误的是()A正极反应：正极反应：SO5H2O8e=HS9OHB输送暖气的管道不易发生此类腐蚀输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C这种情况下，这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为腐蚀的最终产物为Fe2O3xH2OD管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀答案答案C