2021年高考化学试题分类汇编：电化学基础

2021年高考化学试题分类汇编：电化学基础2010年高考化学试题分类汇编：电化学基础1（2010全国卷1）右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个点极由有机光敏燃料（S ）涂覆在2TiO 纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：22TiO /S TiO /S h *?（激发态）+-22TiO /S TiO /S +e *?3I +2e 3I -?2232TiO /S 3I 2TiO /S+I +-+? 下列关于该电池叙述错误的是： A 电池工作时，是将太阳能转化为电能B 电池工作时，I -离子在镀铂导电玻璃电极上放电C 电池中镀铂导电玻璃为正极D 电池的电解质溶液中I -和I 3-的浓度不会减少【解析】B 选项错误，从示意图可看在外电路中电子由负极流向正极，也即镀铂电极做正极，发生还原反应：I 3-+2e -=3I -；A 选项正确，这是个太阳能电池，从装置示意图可看出是个原电池，最终是将光能转化为化学能，应为把上面四个反应加起来可知，化学物质并没有减少；C 正确，见B 选项的解析；D 正确，此太阳能电池中总的反应一部分实质就是：I 3-3I -的转化（还有I 2+I -I 3-），另一部分就是光敏有机物从激发态与基态的相互转化而已，所有化学物质最终均不被损耗！【答案】B【命题意图】考查新型原电池，原电池的两电极反应式，电子流向与电流流向，太阳能电池的工作原理，原电池的总反应式等，还考查考生变通能力和心理素质，能否适应陌生的情境下应用所学知识解决新的问题等【点评】本题立意很好，但是考查过为单薄，而且取材不是最新的，在3月份江苏省盐城市高三第二次调研考试化学试题第17题（3）问，与此题极为相似的模型，这对一些考生显得不公平！氧化 还原（2010浙江卷）9. Li-Al/FeS 电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2Li +FeS+2e -Li 2S+Fe 有关该电池的下列中，正确的是A. Li-Al 在电池中作为负极材料，该材料中Li 的化合价为+1价B. 该电池的电池反应式为：2Li+FeS Li 2S+FeC. 负极的电极反应式为Al-3e -=Al 3+D. 充电时，阴极发生的电极反应式为：2Li s+Fe-22e Li FeS -+=+试题解析：本题涵盖电解池与原电池的主体内容，涉及电极判断与电极反应式书写等问题。根据给出的正极得电子的反应，原电池的电极材料Li-Al/FeS 可以判断放电时（原电池）负极的电极反应式为Al-3e -=Al 3+。A 、Li 和Al 分别是两极材料。B 、应有Al 的参加。D 、应当是阳极失电子反应。本题答案：C教与学提示：原电池与电解池的教学一定要重视电极反应式书写。电极反应式书写是原电池和电解池内容或原理的核心。原电池的教学可以从原电池反应的总反应式：可以自发进行的氧化还原反应，负极反应（因负极就是参加反应的电极）开始。电解池的教学要从外加电源的正负极，分析阳极（活性电极时本身参加反应）开始，最终获得被进行的氧化还原反应。简单记住：沸（负）羊（阳）羊（氧化）。（2010广东理综卷）23.铜锌原电池（如图9）工作时，下列叙述正确的是A 正极反应为：Zn 2e -=Zn 2+B 电池反应为：Zn+Cu 2+=Zn 2+ +CUC 在外电路中，电子从负极流向正极D 盐桥中的K +移向ZnSO 4溶液解析：Zn 是负极，故A 错；电池总反应和没有形成原电池的氧化还原反应相同，故B 正确；根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电子由负极流向正极，故C 正确；在溶液中，阳离子往正极移动，故D 错误。答案：BC（2010安徽卷）11.某固体酸燃料电池以CaHSO 4固体为电解质传递H ，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H 2O 22H 2O ，下列有关说法正确的是A.电子通过外电路从b 极流向a 极B.b 极上的电极反应式为：O 22H 2O 4e 4OH C.每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 L 的H 2D.H 由a 极通过固体酸电解质传递到b 极答案：D解析：首先明确a 为负极，这样电子应该是通过外电路由a 极流向b ，A 错；B 选项反应应为O 2+4e -+4H +=2H 2O ; C 没有告知标准状况。（2010福建卷）11铅蓄电池的工作原理为：22442222Pb PbO H SO PbSO H O +=+研读 右图，下列判断不正确的是A K 闭合时，d 电极反应式：24224224PbSO H O e PbO H SO -+-+-=+ B 当电路中转移02mol 电子时，I 中消耗的24H SO 为02 molC K 闭合时，II 中24SO -向c 电极迁移D K 闭合一段时间后，II 可单独作为原电池，d 电极为正极【解析】答案：C本题考查电化学（原电池、电解池）的相关知识K 闭合时为电解池，为电解池，中发生充电反应，d 电极为阳极发生氧化反应，其反应式为PbSO 4 + 2H 2O -2e - = PbO 2 + 4H + + SO 42-所以A 正确。在上述总反应式中，得失电子总数为2e -，当电路中转移02mol 电子时，可以计算出中消耗的硫酸的量为02mol ，所以B 对。K 闭合一段时间，也就是充电一段时间后可以作为原电池，由于c 表面生成Pb ，放电时做电源的负极，d 表面生成PbO 2，做电源的正极，所以D 也正确。K 闭合时d 是阳极，阴离子向阳极移动，所以C 错。（2010江苏卷）8下列说法不正确的是 A 铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加B 常温下，反应()()()2C s CO g 2CO g +=不能自发进行，则该反应的0H ?C 一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率D 相同条件下，溶液中3+Fe 、2+Cu 、2+Zn的氧化性依次减弱 【答案】AC【解析】本题主要考查的是相关的反应原理。A 项，铅蓄电池在放电过程中，负极反应为其质量在增加；B 项，该反应是典型的吸热反应，在常温下不能自发进行；C 项，催化剂能改变反应速率，不一定加快，同时它不能改变转化率；D 项，可知3Fe +的氧化性大于2Cu +，综上分析可知，本题选AC 项。（2010江苏卷）11右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。 下列说法正确的是 A 该系统中只存在3种形式的能量转化B 装置Y 中负极的电极反应式为： 22O +2H O+4e 4OH -=C 装置X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D 装置X 、Y 形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化【答案】C【解析】本题主要考查的是电化学知识。A 项，在该装置系统中，有四种能量转化的关系，即太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化；B 项，装置Y 为氢氧燃料电池，负极电极反应为H 2 -2e - + 2OH -= 2H 2O ；C 项，相当于用光能电解水，产生H 2和O 2，实现燃料（H 2）和氧化剂（O 2）的再生；D 项，在反应过程中，有能力的损耗和热效应的产生，不可能实现化学能和电能的完全转化。综上分析可知，本题选C 项。（2010天津卷）7（14分）X 、Y 、Z 、L 、M 五种元素的原子序数依次增大。X 、Y 、Z 、L 是组成蛋白质的基础元素，M 是地壳中含量最高的金属元素。回答下列问题： L 的元素符号为_ ；M 在元素周期表中的位置为_；五种元素的原子半径从大到小的顺序是_（用元素符号表示）。 Z、X 两元素按原子数目比l3和24构成分子A 和B ，A 的电子式为_，B 的结构式为_。 硒（se）是人体必需的微量元素，与L同一主族，Se原子比L原子多两个电子层，则Se的原子序数为_，其最高价氧化物对应的水化物化学式为_。该族2 5周期元素单质分别与H2反应生成l mol气态氢化物的反应热如下，表示生成1 mol硒化氢反应热的是_（填字母代号）。a+99.7 molL1 b+29.7 molL1 c20.6 molL1 d241.8 kJmol 1 用M单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q 。写出阳极生成R的电极反应式：_；由R生成Q的化学方程式：_。解析：(1)X、Y、Z、L是组成蛋白质的四种元素且原子序数依次增大，故分别为：H、C、N、O元素；M是地壳中含量最高的元素，为Al，其在周期表的位置为第3周第A族；再根据五种元素在周期表的位置，可知半径由大到小的顺序是：AlCNOH。(2) N和H 1：3构成的分子为NH3，电子式为；2：4构成的分子为N2H4，其结构式为。(3)Se比O多两个电子层，共4个电子层，14电子层上的电子数分别为：2、8 、18、6，故其原子序数为34；其最高价氧化物对应的水化物的化学式类似H2SO4，为H2SeO4。非金属性越强，与氢气反应放出的热量越多，故25周期放出的热量依次是：d、c、b、a，则第四周期的Se对应的是b。(4)Al作阳极失去电子生成Al3+，Al3+3HCO3-=Al(OH)3+3CO2，2Al(OH)3Al2O3+3H2O。答案：(1)O 第三周第A族 AlCNOH(2)(3) 34 H2SeO4 b(4) Al-3e-Al3+ Al3+3HCO3-=Al(OH)3+3CO22Al(OH)3Al2O3+3H2O。命题立意：本题以元素的推断为背景，综合考查了元素符号的书写、元素位置的判断和原子半径大小的比较；考查了电子式、结构式的书写，元素周期律，和电极反应式、化学方程式的书写，是典型的学科内综合试题。（2010山东卷）29（12分）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（1）以下为铝材表面处理的一种方法： 碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_（用离子方程式表示）。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。a NH 3b CO 2c NaOHd HNO 3以铝材为阳极，在H 2SO 4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为_。取少量废电解液，加入NaHCO ，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X 为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K 应置于_处。若X 为锌，开关K 置于M 处，该电化学防护法称为_。解析：(1) 冒气泡的原因是Al 与NaOH 反应了，方程式为：2Al+2OH -+4H 2O=2Al(OH)4-+3H 2； 使Al(OH)4-生成沉淀，最好是通入CO 2，加HNO 3的话，沉淀容易溶解。阳极是Al 发生氧化反应，要生成氧化膜还必须有H 2O 参加，故电极反应式为：2Al+3H 2O-6e -Al 2O 3+6H +；加入NaHCO 3溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于废电解液中含有Al 3+，和HCO 3-发生了互促水解。(2)电镀时，阳极Cu 可以发生氧化反应生成Cu 2+。(3)铁被保护，可以是做原电池的负极，或者电解池的阴极，故若X 为碳棒，开关K 应置于N 处，Fe 做阴极受到保护；若X 为锌，开关K 置于M 处，铁是做负极，称为牺牲阳极保护法。 答案：（1）2Al+2OH -+4H 2O=2Al(OH)4-+3H 2；c2Al+3H 2O-6e -Al 2O 3+6H +；因为 Al 3+和HCO 3-发生了互促水解； Al 3+3HCO 3-= Al(OH)3+CO 2(2)阳极Cu 可以发生氧化反应生成Cu 2+ (3)N 牺牲阳极保护法。（2010安徽卷）27.（14分）锂离子电池的广泛应用使回收利用锂货源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：（1）第步反应得到的沉淀X的化学式为。（2）第步反应的离子方程式是。（3）第步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：、。（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiNB2O4的质量为18.1 g第步反应中加入20.0mL3.0molL-1的H2SO4溶液。定正极材料中的锂经反应和完全为Li2CO3,剩至少有Na2CO3参加了反应。答案：（1）Al(OH)3(2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li+8MnO2+2H2O(3) 漏斗玻璃棒烧杯；滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等（4）5.3解析：第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中第二步就是偏铝酸钠与二氧化碳生成氢氧化铝，第三步是氧化还原反应，注意根据第一步反应LiMn2O4不溶于水。第（4）小题计算时要通过计算判断出硫酸过量。（2010四川理综卷）27(16分)碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如右图所示。请回答下列问题：(1)碘是 (填颜色)固体物质，实验室常用方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。(2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I 2+6KOH=5KI+KIO 3+3H 2O ，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为 ；阴极上观察到的实验现象是 。(3)电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I 。请设计一个检验电解液中是否有I 的实验方案，并按要求填写下表。要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。试剂：淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。 (4)电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下： 步骤的操作名称是 ，步骤的操作名称是 。步骤洗涤晶体的目的是 。 答案：（1）紫黑色 升华（2）23222(663)I e I I OH e IO H O -=+-=+或有气泡产生（3）（4）冷却结晶 干燥 洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质解析：（1）考查物质的物理性质，较容易。（2）阳极发生氧化反应失电子23222(663)I e I I OH e IO H O -=+-=+或。阴极区加入氢氧化钾溶液，电解氢氧化钾实质是电解水。（3）考查I -的检验此题借助与碘单质遇淀粉变蓝色这一特性，要设法将碘离子转化为碘单质。（4）考查实验的基本操作。要求考生对整个流程分析透彻。（2010重庆卷）29（14分）钒（V ）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域（1）V 2O 5是接触法制硫酸的催化剂一定条件下，2SO 与空气反映t min 后，2SO 和3SO 物质的量浓度分别为a mol/L 和 b mol/L, 则2SO 起始物质的量浓度为 mol/L ；生成3SO 的化学反应速率为 mol/(Lmin) 工业制硫酸，尾气2SO 用_吸收（2）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如题29图所示 当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色放电过程中氢离子的作用是 和 ；充电时若转移的电子数为3.01?1023个，左槽溶液中n(H +)的变化量为 29答案（14分）（1）a b +；/b t氨水 （2）2222VO H e VO H O +-+=+绿 紫参与正极反应; 通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5mol 【解析】本题考查以钒为材料的化学原理题，涉及化学反应速率和电化学知识。（1） 由S 守恒可得，2SO 的起始浓度为（a+b ）mol/L 。2SO 的速率为单位时间内2SO 浓度的变化，即b/tmol/(L min)。2SO 可以用碱性的氨水吸收。（2） 左槽中，黄变蓝即为22VO +生成2VO +，V 的化合价从+5降低为+4，得一个电子，0原子减少，从图中知，其中H +发生了移动，参与反应，由此写成电极反应式。作为原电池，左槽得电子，而右槽失电子。充电作为电解池处理，有槽中则为得电子，对应化合价降低，即为3V +生成2V +，颜色由绿生成紫。由电极反应式知，H+参与了反应。溶液中离子的定向移动可形成电流。n=N/NA=3.012310/6.022310=0.5mol 。【规律总结】电化学试题的分析一般是从化合价着手，对于原电池，化合价升高的作为负极，化合价降低的作为正极，两极方程式相加即可得总反应。对于电解池，化合价升高作为阳极，降低的作为阴极。两者之间的关系是：正极反应式颠倒即为阳极反应式，负极反应式颠倒即为阴极反应式。