2019-2020年高考化学 考点总动员系列 专题13 电化学基本原理及应用（含解析） .doc

2019-2020年高考化学 考点总动员系列 专题13 电化学基本原理及应用（含解析）【母题再现】题型介绍：电化学是高考的必考考点，大多数省市卷中以选择题的形式出现，少数省市卷中与氧化还原反应等结合，以大题的形式考查。考查涉及的知识点有电极的判断，电子、离子流向，电极反应的书写以及得失电子守恒相关的计算。近几年的一个总体趋势为结合最新的信息，考查新型电池、燃料电池及可充电电池。高考选题：【xx年高考浙江卷第11题】镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + MNiOOH + MH已知：6NiOOH + NH3 + H2O + OH=6 Ni(OH)2 + NO2，下列说法正确的是ANiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e= Ni(OH)2 + OHB充电过程中OH离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e= MH + OH，H2O中的H被M还原DNiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液反应式的书写，意在考查学生对已知信息的理解、应用以及严谨的逻辑思维能力和分析问题、解决问题的能力。解题技巧：1、电极的书写（1）判断正负极或阴阳极，根据负极和阳极发生氧化反应、正极和阴极发生还原反应，进行分析；（2）判断反应的物质，如负极一般金属反应，正极阳离子或氧气反应；阳极阴离子放电、阴极阳离子放电进行判断；（3）根据质量守恒和电子得失守恒进行书写、检验，两极反应相加得到总反应。2、电解规律电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式或离子方程式电解质浓度pH电解质溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大减小加H2O强碱(如NaOH)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大不变加H2O无氧酸(如HCl) ，除HF外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2酸2HClCl2H2减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=Cu盐CuCl2CuCl2减小加CuCl2活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2水和盐2Cl2H2OCl2H22OH生成新电解质增大通入HCl气体不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：2Cu24e=2Cu水和盐2Cu22H2O2CuO24H生成新电解质减小加CuO或CuCO3【考点揭秘】高频考点一：可充电电池【典例】(xx龙岩质检)LiSO2电池具有输出功率高且低温性能好的特点，其电解质为LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，Li可在其中移动。电池总反应式为2Li2SO2Li2S2O4。下列有关该电池的说法正确的是()A放电时Li向正极移动B该电池溶剂可用水替代C该电池放电时，1 mol SO2参与反应，转移2 mol eD充电时，阳极发生还原反应高频考点二：燃料电池【典例】一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为C2H618OH14e=2CO12H2O。有关此电池的推断不正确的是()A通入氧气的电极为正极B参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为72C放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降D放电一段时间后，正极区附近溶液的pH减小高频考点三：原电池与电解结合考查【典例】(xx南通一模)如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2Pb4H2SO=2PbSO42H2O。下列有关说法正确的是()AK与N连接时，能量由电能转化为化学能BK与N连接时，H向负极区迁移CK与M连接时，所用电源的a极为负极DK与M连接时，阳极附近的pH逐渐增大高频考点四：电解规律及应用【典例】500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()A原混合溶液中c(K)为0.2 molL1B上述电解过程中共转移0.2 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.05 molD电解后溶液中c(H)为0.2 molL1【直击高考】1【xx年高考新课标卷第12题】xx年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li从b向a迁移2【xx年高考福建卷第11题】某原电池装置如右图所示，电池总反应为2AgCl22AgCl。下列说法正确的是A正极反应为AgCl eAg ClB放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D当电路中转移001 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少002 mol离子3【xx年高考广东卷第11题】某同学组装了图4所示的电化学装置电极I为Al，其他电极均为Cu，则 A电流方向：电极IV电极IB电极I发生还原反应C电极II逐渐溶解D电极III的电极反应：Cu2+2e-=Cu4【xx年高考天津卷第6题】已知：锂离子电池的总反应为：LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2 锂硫电池的总反应为：2Li+SLi2S 有关上述两种电池说法正确的是A锂离子电池放电时，Li+向负极迁移B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C理论上两种电池的比能量相同D右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电5【xx年高考海南卷第3题】以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）。下列说法错误的是A阴极附远溶液呈红色 B阴极逸出气体C阳极附近溶液呈蓝色 D溶液的pH变小6（xx北京卷）7下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是A水中的钢闸门连接电源的负极B金属护拦表面涂漆C汽车底盘喷涂高分子膜 D地下钢管连接镁块7（xx海南卷）4Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl+ Mg = Mg2+ 2Ag +2Cl-。有关该电池的说法正确的是AMg为电池的正极B负极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-C不能被KCl 溶液激活D可用于海上应急照明供电【考点定位】本题考查新型电池。8（xx海南卷）12下图所示的电解池I和II中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重bd。符合上述实验结果的盐溶液是选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2 (SO4)3DCuSO4AgNO39（xx江苏卷）9Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是（ ）AMg 电极是该电池的正极BH2O2 在石墨电极上发生氧化反应C石墨电极附近溶液的pH 增大D溶液中Cl向正极移动10（xx天津卷）6为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。其反应原理如下： 电池： Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) =2PbSO4(s) + 2H2O(l)；电解池：2Al+3O2Al2O3+3H2电解过程中，以下判断正确的是（ ） 电池 电解池AH+移向Pb电极H+移向Pb电极B每消耗3molPb生成2molAl2O3C正极：PbO2+4H+2e=Pb2+2H2O阳极：2Al+3H2O-6e=Al2O3+6H+D11（xx全国新课标卷）11“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是（ ）A电池反应中有NaCl生成B电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C正极反应为：NiCl2+2e-=Ni+2Cl-D钠离子通过钠离子导体在两电极间移动12（xx山东卷）28（12分）金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是 ，aFe2O3 bNaCl cCu2S dAl2O3（2）辉铜矿（Cu2S）可发生反应2Cu2S+2H2SO4+5O2=4CuSO4+2H2O，该反应的还原剂是 ，当1mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为 mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是 。（3）右图为电解精炼银的示意图， （填“a”或“b”）极为含有杂质的粗银，若b极 有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为 ，（4）为处理银器表面的黑斑（Ag2S），将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S转化为Ag，食盐水的作用为 。13（xx全国新课标卷）36化学选修2：化学与技术（15分）锌锰电池（俗称干电池）在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造图如图（a）所示。回答下列问题：（1）普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH。该电池中，负极材料主要是_，电解质的主要成分是_，正极发生的主要反应是_。与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_。14（xx重庆卷）11 (14分)化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。（2）电化学降解NO3的原理如题11图所示。Pt电极Ag-Pt电极直流电源质子交换膜题11图AB电源正极为 （填A或B），阴极反应式为 。若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左m右)为 g。【课后反馈】夯实基础：1（xx届福州市期末）A1-H2O2电池功率大，可作为许多机械的动力电池，其结构如右图所示。下列说法不正确的是A铝作负极，电池工作时将不断溶解B该电池不是二次电池，不可充电C碳纤维电极的电极反应是H2O2+2 e一+2H+ = 2 H2O D电池工作时OH一从碳纤维电极透过离子交换膜移向Al电极2（xx届临沂市一模）下列有关电化学装置的说法正确的是 A利用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S，银器表面发生的反应为Ag2S2e2AgS2B图b电解一段时间，铜电极溶解，石墨电极上有亮红色物质析出C图c中的X极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼D图d中若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀3（xx届江苏苏北四市联考期末）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如右图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是A发生氧化反应 Ba极的反应式：N2H44OH4eN24H2OC放电时，电流从a极经过负载流向b极D其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜4（xx届陕西省宝鸡市第一次质检理综）优质的锂碘电池可用于心脏起搏器延续患者的生命，它的正极是聚2-乙烯吡啶（简写P2VP）和I2的复合物，电解质是固态薄膜状的碘化锂，电池的总反应为：2Li+P2VPnI2 P2VP(n-1)I2 +2LiI,则下列说法正确的A该电池的电势低，使用寿命比较短B电池工作时，碘离子移向P2VP一极C聚2-乙烯吡啶的复合物与有机物性质相似，因此不会导电D正极的反应为：P2VPnI2 + 2Li+ + 2e P2VP(n-1)I2 + 2LiI5（xx届海淀区期末）利用右图装置电解硫酸铜溶液，下列说法正确的是Ab电极上发生氧化反应B该装置能将化学能转变成电能C电解质溶液中Cu2+从b电极向a电极迁移D若a为铜，则a的电极反应式为：Cu-2e- = Cu2+ 能力拓展：6（xx届洛阳市期末）如图是一种可充电的锂离子电池充、放电的工作示意图。该电池的反应式为：LiMnO2 C6Li1x MnO2 LixC6 （LixC6表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）下列有关说法正确的是AK与N相接时，A极为负极，该电极反应式为：LixC6 xe C6 xLi+B在整个充电或放电过程中都只存在一种形式的能量转化CK与N相接时，Li由A极区迁移到B极区DK与M相接时，A极发生氧化反应，LiMnO2 xe Li1xMnO2 xLi+7（xx届吉林市期末）氢镍电池是一种碱性可充电电池，污染小，比能量较大。氢镍电池的总反应式是：H22NiO(OH) 2Ni(OH)2 。据此反应式判断，下列叙述中正确的是A电池放电时，H2是正极B电池充电时，镍元素被还原C充电时，电池负极的电极反应式为2H2O2e H22OHD电池放电时，H2是负极，负极周围溶液的pH不断增大8(xx届资阳二诊)甲醇燃料电池工作原理如右图，下列说法不正确的是A盐桥中的K+向负极移动B负极电极反应方程式为：CH3OH6e-8OH-CO32-6H2OC每消耗1 mol 甲醇，需消耗33.6 L 标况下的氧气D正极烧杯中溶液pH增大9（xx届福建龙岩市期末）全世界短年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是A土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池B. 金属棒X的材料应该是比镁活泼的金属C金属棒X上发生反应：M一ne一Mn+D这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法10（xx届烟台期末）用下图装置模拟人工肾脏的工作原理，电解生成的Cl2将尿素CO(NH2)2氧化成N2排出，则下列说法错误的是A电源的正极为bB尿素被氧化的化学方程式为CO(NH2)23Cl2H2ON2CO26HClC电解结束后，阴极室溶液与电解前相比pH增大D阳极收集到气体4.48 L（标准状况）时，被氧化的尿素为6.0 g自我提升：11(xx届宁波期末)如图用石墨作电极的电解池中，放入某足量蓝色溶液500mL进行电解，观察到A电极表面有红色固体生成，B电极有无色气体生成；通电一段时间后，取出A电极，洗涤、干燥、称量，A电极增重1.6g。下列说法错误的是A图中B极同电源正极相连B该蓝色溶液可能是Cu(NO3)2或CuCl2溶液C电解后溶液的pH约为 1（溶液体积变化忽略不计）D要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则可加入2 g CuO12(xx届攀枝花二诊)下列关于铜的说法正确的是 A用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极B在镀件上镀铜时纯铜作阴极C在海轮的外壳上装上铜块可以减缓船体的腐蚀D铜的金属活动性比铁弱，因此可用铜罐代替铁罐储运浓硝酸13(xx届安徽示范高中2月联考)我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供氧气。我国科学家设计了一种装置(如图所示)，实现“太阳能一电能一化学能”转化，总反应为2CO=2CO+O2。下列有关说法正确的是A该装置属于原电池BX极反应式：O2+2H2O+4e-=4OHC反应完毕，该太阳能装置中的电解质溶液碱性增强D人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2+H2O+2e一=CO+2OH14（广东省佛山市xx高三检测一）下图是模拟电化学反应的装置图。下列有关叙述中，错误的是AX为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，溶液中阳离子移向碳棒BX为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀，该法称为牺牲阳极的阴极保护法CX为铜棒，Y为CuSO4溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，外电路中的电子流向铜棒DX为铜棒，Y为CuSO4溶液，开关K置于N处，铁棒质量将增加，溶液中Cu2+浓度不会改变【答案】AB15（中山市xx高三期末）（12分）硫化氢(H2S)是一种有毒的可燃性气体，用H2S、空气和KOH溶液可以组成燃料电池，其总反应式为2H2S+3O2+4KOH=2K2SO3+4H2O。（1）该电池工作时正极应通入 。（2）该电池的负极电极反应式为： 。（3）该电池工作时负极区溶液的pH （填“升高”“不变”“降低”）（4）有人提出K2SO3可被氧化为K2SO4，因此上述电极反应式中的K2SO3应为K2SO4，某学习小组欲将电池工作一段时间后的电解质溶液取出检验，以确定电池工作时反应的产物。实验室有下列试剂供选用，请帮助该小组完成实验方案设计。0.01molL1KMnO4酸性溶液，1molL1HNO3，1molL1H2SO4，1molL1HCl，0.1molL1Ba(OH)2，0.1 molL1 BaCl2。实验步骤实验现象及相关结论取少量电解质溶液于试管中，用pH试纸测其pH。试纸呈深蓝色，经比对溶液的pH约为14，说明溶液中有残余的KOH。继续加入 溶液，再加入 溶液，振荡。若有白色沉淀产生，则溶液中含有K2SO4。若无白色沉淀产生，则溶液中没有K2SO4。另取少量电解质溶液于试管中，先加1 molL1的H2SO4酸化，再滴入23滴0.01 molL1KMnO4酸性溶液，振荡。 ； 。（5）若电池开始工作时每100mL电解质溶液含KOH56g，取电池工作一段时间后的电解质溶液20.00mL，加入BaCl2溶液至沉淀完全，过滤洗涤沉淀，将沉沉在空气中充分加热至恒重，测得固体质量为11.65g，计算电池工作一段时间后溶液中KOH的物质的量浓度 。 (结果保留四位有效数字，假设溶液体积保持不变，已知：M(KOH)=56，M(BaSO4)=233，M(BaSO3)=217)16（惠州市xx届高三第三次调研）（16分）碘酸钾（KIO3）晶体是我国规定的食盐加碘剂。它通常是以碘为原料与过量KOH溶液通过下列反应制得：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，再将 KI 和 KIO3的混合溶液电解，将其中的I转化为IO3，装置如图。（1）在反应3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O中，氧化剂和还原剂 的物质的量之比为 。（2）电解前，将KI和KIO3混合溶液加入阳极区；将氢氧化钾溶液加入阴极区。电解槽用水冷却。电解时，阳极上的电极反应 ；阴极上得到的气体产物为 ；（3）某同学查资料获知：KIO3在酸性介质中与碘化物作用生成单质碘，该反应的离子反应方程式为 ，为确定电解是否完成，需检验阳极区电解液中是否含有I，该同学选用淀粉溶液和稀硫酸进行实验，其它仪器及用品自选，请完成其方案：实验操作现象及结论（4）电解完毕，从电解液中得到KIO3晶体的过程为：步骤的操作名称 ，步骤中洗涤晶体的目的 。【名师小结】电化学试题在解题过程中有很强的规律性，解题过程中建立好思维模型，即首先分析池型，确定用电解原理还是原电池原理进行分析，然后分析电解材料及反应物质，写出电解反应；再分析电子及离子流动方向，最后分析整个过程中量的关系。电化学反应过程是以氧化还原反应为基础的，必须要用氧化还原的规律方法进行分析。