高考化学满分专练专题：电化学含解析.doc

教学资料范本高考化学满分专练专题04电化学含解析编 辑：_时 间：_专题04 电化学120xx年3月，我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是A放电时B电极反应式为：I2+2e-=2I-B放电时电解质储罐中离子总浓度增大CM为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜D充电时，A极增重65g时，C区增加离子数为4NA【答案】C【解析】由装置图可知，放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，石墨是正极，反应式为I2+2e-=2I-，外电路中电流由正极经过导线流向负极，充电时，阳极反应式为2I-2e-=I2、阴极反应式为Zn2+2e-=Zn，据此分析解答。A.放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I-，电极反应式为I2+2e-=2I-，A正确；B.放电时，左侧即负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，所以储罐中的离子总浓度增大，B正确；C.离子交换膜是防止正负极I2、Zn接触发生反应，负极区生成Zn2+、正电荷增加，正极区生成I-、负电荷增加，所以Cl-通过M膜进入负极区，K+通过N膜进入正极区，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C错误；D.充电时，A极反应式Zn2+2e-=Zn，A极增重65g转移2mol电子，所以C区增加2molK+、2molCl-，离子总数为4NA，D正确。2电解合成 1 , 2二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中正确的是A该装置工作时，化学能转变为电能BCuCl2能将C2H4还原为 l , 2二氯乙烷CX、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜D该装置总反应为CH2CH2 + 2H2O + 2NaClH2 + 2NaOH + ClCH2CH2Cl【答案】D【解析】A. 该装置为电解池，则工作时，电能转变为化学能，故A项错误；B. C2H4中C元素化合价为-2价，ClCH2CH2Cl中C元素化合价为-1价，则CuCl2能将C2H4氧化为1，2一二氯乙烷，故B项错误；C. 该电解池中，阳极发生的电极反应式为：CuCl - e- + Cl-= CuCl2，阳极区需要氯离子参与，则X为阴离子交换膜，而阴极区发生的电极反应式为：2H2O + 2e- = H2+ 2OH-，有阴离子生成，为保持电中性，需要电解质溶液中的钠离子，则Y为阳离子交换膜，故C项错误；D. 该装置中发生阳极首先发生反应：CuCl - e- + Cl-= CuCl2，生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1，2一二氯乙烷和CuCl，在阳极区循环利用，而阴极水中的氢离子放电生成氢气，其总反应方程式为：CH2CH22H2O2NaClH22NaOHClCH2CH2Cl，故D项正确。3以石墨负极（C）、LiFePO4正极组成的锂离子电池的工作原理如图所示（实际上正负极材料是紧贴在锂离子导体膜两边的）。充放电时，Li+在正极材料上脱嵌或嵌入，随之在石墨中发生了LixC6生成与解离。下列说法正确的是A锂离子导电膜应有保护成品电池安全性的作用B该电池工作过程中Fe元素化合价没有发生变化C放电时，负极材料上的反应为6C+xLi+ xe- =LixC6D放电时，正极材料上的反应为LiFePO4 - xe- = Li1-xFePO4 + xLi+【答案】A【解析】根据上述分析，总反应为LiFePO4+6C Li1-xFePO4+LixC6。A. 为了防止正负极直接相互接触，因此用锂离子导电膜隔开，锂离子导体膜起到保护成品电池安全性的作用，故A正确；B. 根据总反应方程式LiFePO4+6C Li1-xFePO4+LixC6可知，LiFePO4与Li1-xFePO4中铁元素的化合价一定发生变化，否则不能构成原电池反应，故B错误；C. 放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为：LixC6- xe- =6C+xLi+，故C错误；D. 放电时，Li1-xFePO4在正极上得电子发生还原反应，电极反应为：Li1-xFePO4+xLi+xe-LiFePO4，故D错误。4以柏林绿FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法正确的是A放电时，Mo箔上的电势比Mg箔上的低B充电时，Mo箔接电源的负极C放电时，正极反应为FeFe(CN)6+2Na+2e-=Na2FeFe(CN)6D充电时，外电路中通过0.2mol电子时，阴极质量增加3.55g【答案】C【解析】A. 放电时，Mg作负极，Mo作正极，所以Mo箔上的电势比Mg箔上的高，故A错误；B.充电时，电池的负极接电源的负极，电池的正极接电源的正极，即Mo箔接电源的正极，故B错误；C.根据原电池工作原理，放电时Mg作负极，Mo作正极，正极反应式为FeFe(CN)6+2Na+ +2e - = Na2FeFe(CN)6, 故C正确; D.放电时负极上应是2Mg-4e - +2C1-=Mg2Cl22+,通过0.2mol电子时，消耗0.1 mol Mg,质量减少2.4g，则充电时质量增加2.4g，故D错误。5以CH4、O2、熔融Na2CO3组成的燃料电池电解制备N2O5，装置如图所示。下列说法正确的是A石墨1为电池负极，Pt2为电解池阳极B石墨2上的电极反应为：C阳极的电极反应为：N2O4+H2O-2e-=N2O5+2H+D每制得1molN2O5，理论上消耗标况下28L的CH4【答案】D【解析】A.根据上面分析可知石墨1为电池负极，Pt2为电解池阴极，故A错误；B.石墨2上的电极反应为：O2+4e-+2CO2=2CO32-，故B错误；C.阳极的电极反应为：N2O4+2NO3-2e-2N2O5，故C错误；D.电极反应式：CH4+4CO32-8e-=6CO2，N2O4+2HNO3-2e-2N2O5+2H+，根据转移电子数相等，每制得1molN2O5，理论上消耗标况下CH4 =2.8L，故选D。6下图甲是一种在微生物作用下将废水中的尿素CO(NH2)2转化为环境友好物质，实现化学能转化为电能的装置，并利用甲、乙两装置实现在铁上镀铜。下列说法中不正确的是A乙装置中溶液颜色不变B铜电极应与Y相连接CM电极反应式：CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2+N2+6HD当N电极消耗0.25 mol气体时，铜电极质量减少16g【答案】D【解析】甲装置中N极上O2得到电子被还原成H2O，N为正极，M为负极；A.乙装置中Cu2+在Fe电极上获得电子变为Cu单质，阳极Cu失去电子变为Cu2+进入溶液，所以乙装置中溶液的颜色不变，A正确；B.乙装置中铁上镀铜，则铁为阴极应与负极X相连，铜为阳极应与正极Y相连，B正确； C.CO(NH2)2在负极M上失电子发生氧化反应，电极反应式为CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+，C正确；D.N极电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，当N电极消耗0.25 mol氧气时，则转移n(e-)=0.25mol4=1mol电子，Cu电极上的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，所以Cu电极减少的质量为m(Cu)=mol64g/mol=32g，D错误。7微生物燃料电池的一种重要应用就是废水处理中实现碳氮联合转化为CO2和N2，如图所示，1、2为厌氧微生物电极，3为阳离子交换膜，4为好氧微生物反应器。下列有关叙述错误的是（ ）A协同转化总方程式：4CH3COONH4+11O2=8CO2+2N2+14H2OB电极1的电势比电极2上的低C温度越高，装置的转化效率越高D正极的电极反应：2NO3+10e+12H=N2+6H2O【答案】C【解析】根据上述分析可知，A. 结合A、B极反应式可知，总反应为CH3COONH4被氧气氧化转化为CO2和N2的过程，其化学方程式为：4CH3COONH4+11O2=8CO2+2N2+14H2O，A项正确；B. 微生物燃料电池中氢离子移向电极2，说明电极1为原电池的负极，即电极1的电势比电极2 上的低，B项正确；C. 微生物存活需要最适温度，不是温度越高活性越好，C项错误；D. 电极2为正极，NO3-得电子被还原成N2，其电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O，D项正确。8科学家开发出NaCO2电池如下图所示。下列说法错误的是A电池放电时，钠发生氧化反应B正极的电极反应式：2CO2 + 2H2O + 2e = 2HCO3 + H2C理论上消耗23g钠，同时产生22.4L氢气（标准状况）D该装置既可以吸收二氧化碳，又能产生电能、氢燃料【答案】C【解析】A.根据图示可知Na电极失去电子，变为Na+，所以电池放电时，钠失去电子，发生氧化反应，A正确；B.在正极上，CO2、H2O（碳酸电离产生的H+）获得电子，发生还原反应，产生HCO3-、H2，电极反应式是：2CO2 +2H2O+2e-= 2HCO3- + H2,B正确；C.23gNa的物质的量是1mol，根据电子守恒，产生H2的物质的量为0.5mol，则其在标准状况下的体积为V(H2)=0.5mol22.4L/mol=11.2L，C错误；D.通过该装置可以吸收二氧化碳，减少温室效应，同时产生电能，和氢气，产生了清洁能源的燃料氢燃料，D正确。9元素周期表中钌(Ru)与铁相邻位于铁的下一周期，某钌光敏太阳能电池的工作原理如下图所示，图中RuII*表示激发态。下列说法正确的是（ ）A电池工作时，直接将太阳能转化为电能B镀铂导电玻璃的作用是传递IC电池的电解质溶液中I 和I3的浓度不断减小D电解质溶液中发生反应：2Ru3+ + 3I= 2Ru2+ + I3【答案】D【解析】由图中电流移动方向可知，镀Pt导电玻璃为正极，I3-在正极上放电发生还原反应生成I-，电极反应式为I3-+2e-=3I-，透明导电玻璃为负极，钌（RuII）的配合物获得太阳能转化为激发态RuII*，激发态RuII*在负极上放电发生氧化反应生成RuIII，I-在电池电解质溶液中部与RuIII反应生成I3-和RuII，电解质溶液中发生反应为2Ru3+3I-=2Ru2+I3-。A 项、由图可知，透明导电玻璃上钌（RuII）的配合物获得太阳能转化为激发态RuII*，激发态RuII*在负极上放电发生氧化反应生成RuIII，能量转化形式是太阳能先转化为化学能，化学能再转化为电能，故A错误；B项、镀Pt导电玻璃为正极，I3-在正极上放电发生还原反应生成I-，电极反应式为I3-+2e-=3I-，故B错误；C项、由电池工作原理可知，I3-在正极上放电发生还原反应生成I-，I-在电池电解质溶液中部与RuIII反应生成I3-和RuII，电池的电解质溶液中I和I3的浓度不变，故C错误；D项、I3-在正极上放电发生还原反应生成I-，激发态RuII*在负极上放电发生氧化反应生成RuIII，I-在电池电解质溶液中部与RuIII反应生成I3-和RuII，电解质溶液中发生反应为2Ru3+3I-=2Ru2+I3-，故D正确。10Journal of Energy Chemistry报导我国科学家设计CO2熔盐捕获与转化装置如图。下列有关说法正确的是Aa为负极B熔盐可用KOH溶液代替Cd极电极反应式为CO32-+4e=C+3O2D转移lmol电子可捕获CO2 11.2L(标况下)【答案】C【解析】A.由图所示，c电极上氧离子失电子被氧化，故c作阳极，则a为正极，故A错误；B. 若用KOH溶液做电解质，则该装置成为电解水的装置，阴极上是氢离子得电子生成氢气，当电解质溶液吸收足量的二氧化碳后变为碳酸氢钠溶液，不能再吸收二氧化碳，故该装置不能连续长时间吸收二氧化碳，故B错误；C. 由图所示，d极电极得电子，反应式为CO32+4e=C+3O2，故C正确；D. 碳元素化合价由+4变为0，则转移lmol电子可捕获CO25.6L(标况下)，故D错误。11金属氟化物一般都具有高容量、高质量密度的特点。氟离子热电池是新型电池中的一匹黑马，其结构如图所示。下列说法正确的是A图示中与电子流向对应的氟离子移动方向是(B)B电池放电过程中，若转移1mol电子，则M电极质量减小12gC电池充电过程中阳极的电极反应式为：B+3F3e=BiF3D该电池需要在高温条件下工作，目的是将热能转化为电能【答案】C【解析】A.根据电子流向可知M为原电池的正极，N为原电池的负极，阴离子由正极移向负极，由图可知氟离子移动方向是(A),故A错误；B。根据负极反应：Mg-2e-= Mg2+,电池放电过程中，若转移1mol电子，则N电极质量减小12g,故B错误；C. 电池充电过程中阳极的电极反应式为：Bi+3F3e=BiF3,故C正确；D. 该电池需要在高温条件下工作，目的是将化学能转化为电能，故D错误。12用Li和石墨的复合材料以及纳米Fe2O3材料作电极的锂离子电池，在循环充放电过程中可实现对磁性的可逆调控(如图)。下列有关说法一定错误的是A该电池的电解质溶液可以是硫酸溶液B放电时，总反应式是6Li+Fe2O3=3Li2O+2FeC充电时，阳极的电极反应是2Fe+3Li2O-6e-= Fe2O3+6Li+D充放电过程中，电池可在被磁铁不吸引和吸引之间循环调控【答案】A【解析】A.因为该电池中含有Li和Fe2O3，都可以与硫酸反应，故A错误；B.放电时，Li作为负极，失电子被氧化，阳极Fe2O3得电子被还原，故放电时，总反应式是6Li+Fe2O3=3Li2O+2Fe，故B正确；C.充电时，阳极与正极相反，阳极的电极反应是2Fe+3Li2O-6e-= Fe2O3+6Li+，故C正确；D.根据题目的示意图，充电过程是从右往左的过程，可以看到电池没有被磁铁吸引，因为充电过程的物质转化过程是由Fe和Li2O转化为Li和Fe2O3，因此充电时电池不能被磁铁吸引，放电过程的物质转化是由Li和Fe2O3转化为Fe和Li2O，有铁生成，因此放电时电池被磁铁吸引，故D正确。13电致变色玻璃以其优异的性能将成为市场的新宠。如图所示为五层膜的玻璃电致变色系统，其工作原理是：在外接电源下，通过在膜材料内部发生氧化还原反应，实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节。（已知：WO3和Li4Fe4Fe(CN)63均为无色透明，LiWO3和Fe4Fe(CN)63均为蓝色）下列有关说法正确的是A当B外接电源负极时，膜由无色变为蓝色B当B外接电源负极时，离子储存层发生反应为：Fe4Fe(CN)63+4Li+4eLi4Fe4Fe(CN)63C当A接电源的负极时，此时Li+得到电子被还原D当A接电源正极时，膜的透射率降低，可以有效阻挡阳光【答案】B【解析】根据上述分析可知，A. 当B外接电源负极时，Fe4Fe(CN)63转化为Li4Fe4Fe(CN)63，膜由蓝色变为无色，A项错误；B. 当B外接电源负极时，根据电解原理可知，离子储存层Fe4Fe(CN)63得电子转化为Li4Fe4Fe(CN)63，发生反应为：Fe4Fe(CN)63+4Li+4eLi4Fe4Fe(CN)63，B项正确；C. 当A接电源的负极时，WO3得电子被还原为LiWO3，Li+只是作为电解质溶液导电，未发生氧化还原反应，C项错误；D. 当A接电源正极时，LiWO3失电子发生氧化反应得到WO3，膜由蓝色变为无色，透射率增强，不能有效阻拦阳光，D项错误。14“碳呼吸电池”是一种新型化学电源，其工作原理如图。下列说法正确的是A该装置能将电能转变为化学能B正极的电极反应为：C2O42-2e-=2CO2C每得到1 mol草酸铝，电路中转移3 mol电子D利用该技术可捕捉大气中的CO2【答案】D【解析】A、该装置为原电池，化学能转变为电能，A错误。B、Al为活泼金属做负极，通入的CO2极做正极，得到电子，化合价降低，可知CO2得电子生成C2O42-，电极反应为：2CO2+2e-=C2O42-，B错误。C、1 mol草酸铝含2molAl3+，由2molAl单质失去6mol电子生成，C错误。D、该装置中CO2最后生成C2O42-，可以捕捉大气中的CO2，减少温室效应，D正确。15发展新能源汽车是国家战略，经过近10年的发展，目前我国新能源汽车产销量均达到80万辆，LiFePO4电池是新能源汽车关键部件之一，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）A充电时，电极a与电源的负极连接，电极b与电源正极连接B电池驱动汽车前进时，正极的电极反应为：Li1-xFePO4+x Li+x e= LiFePO4C电池驱动汽车后退时，负极材料减重1.4g ，转移0.4mol电子D电池进水将会大大降低其使用寿命【解析】A.放电时Li+向电极b移动,则电极b为正极，电极a为负极,充电时，电极a与电源的负极连接，电极b与电源正极连接，故A正确；B.电池工作时,Li+向正极移动，正极上Li1-xFePO4,发生还原反应:Li1-xFePO4+xLi+xe-=LiFePO4,故B正确;C. 电池工作时，负极反应为LixC6 xe- =xLi+ + C6, 负极减重1.4 g，说明消耗锂的物质的量为0.2mol,则外电路中流过0.2 mol电子,故C错误。D. 因为Li的金属性很强，容易与水发生反应，所以电池进水将会大大降低其使用寿命，故D正确。16科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如左图，用CuSi合金作硅源，在950利用三层液熔盐进行电解精炼，并利用某CH4燃料电池（右图）作为电源。有关说法不正确的是A电极c与a相连，d与b相连B左侧电解槽中：Si 优先于Cu被还原，Cu优先于Si被氧化C三层液熔盐的作用是增大电解反应面积，提高硅沉积效率D相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，会影响硅提纯速率【答案】B【解析】A、电子从电解槽的阳极流向阴极，只能走导线，即由液态Cu-Si合金流出，从液态铝流入，因此电极c为阴极，与电极a(负极)相连，电极d为阳极，与电极b(正极)相连，故A正确；B、氧化性是：Si4+Cu2+，氧化性越强，离子的得电子能力越强，Cu2+优先被还原，故B错误；C、三层液熔盐在电解槽中充当电解质，可以供自由移动的离子移动，并增大电解反应面积，提高硅沉积效率，故C正确；D、相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，导致转移电子的量不同，会造成电流强度不同，影响硅提纯速率，故D正确。17一种新型可逆电池的工作原理如图所示。放电时总反应为:Al+3Cn(AlCl4)+4AlCl4-4Al2Cl7-+3Cn(Cn表示石墨)。下列说法正确的是（ ）A放电时负极反应为:2Al-6e-+7Cl-= Al2Cl7-B放电时AlCl4-移向正极C充电时阳极反应为: AlCl4-e-+Cn=Cn(AlCl4)D电路中每转移3mol电子，最多有1molCn(AlCl4)被还原【答案】C【解析】A. 放电时铝为负极，失去电子被氧化为Al2Cl7-，方程式为Al-3e-+ 7AlCl4-=4Al2Cl7-，A错误；B. 放电时，AlCl4-移向负极，与铝反应生成Al2Cl7-，B错误；C. 充电时阳极失去电子，发生氧化反应，石墨没有化合价变化，失去电子的是的AlCl4-，反应为Cn+ AlCl4- e-= Cn(AlCl4)，C正确；D. Cn(AlCl4)被还原仅得到1mol电子，故D错误。18现有一种锂离子二次电池,其工作原理如图。放电时生 成的Li2CO3固体和碳储存于碳纳米管中。下列说法错误的是A该电池中的有机溶剂不能含活性较大的氢B充电时,Y为阳极,Li+向X电极移动C放电时,负极反应为2Li+CO32-2e-=Li2CO3D放电时,电池总反应为3CO2+4Li=2Li2CO3+C【答案】C【解析】A、锂是活泼金属，该电池中的有机溶剂不能含活性较大的氢，否则锂会与有机溶剂发生反应，故A正确；B、充电时阳极发生氧化反应，Y为阳极，Li向阴极X电极移动，故B正确；C、放电时，碳酸根离子不能通过有机溶剂，负极反应为Lie-=Li+，故C错误；D、放电时，锂作还原剂，二氧化碳作氧化剂，电池总反应为3CO2+4Li=2Li2CO3+C，故D正确。19下列有关四个常用电化学装置的叙述中，正确的是 图碱性锌锰电池图铅蓄电池图电解精炼铜图氢氧燃料电池A图所示电池中，MnO2是正极，电极反应式是2H2O+2e-=H2+2OH-B图所示电池放