【推荐】2017-2019三年高考真题化学分项汇编专题08电化学及其应用(解析版)

1、专题08电化学及其应用1. 2019新课标I 利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时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®氢化呼固氮的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B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H+2MV +C.正极区，固氮酶为催化剂，心发生还原反应生成 NH3D .电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答案】B【解析】【分析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为 MV+-e-= MV 2+,放电生成的

2、MV2+在氢化酶的彳用下与 H2反应生成H +和MV+, 反应的方程式为 H2+2MV 2+=2H +2MV + ;右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为 MV2+e-= MV+,放电生成的MV +与N2在固氮酶的作用下反应生成 NH3和MV2+, 反应的方程式为 N2+6H+6MV + =6MV2+NH 3,电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。【详解】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MV +和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故 A正确；B项、左室为负极区，MV +在负极失电子发生氧化反

3、应生成MV2+,电极反应式为 MV + - e-= MV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的彳用下与 H2反应生成H +和MV + ,反应的方程式为 H2+2MV 2+=2H+2MV + ,故B 错误；C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV + ,电极反应式为 MV2+e- = MV+,放电生成的MV +与N2在固氮酶的作用下反应生成 NH3和MV2+,故C正确；D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D正确。故选Bo【点睛】本题考查原池原理的应用，注意原电池反应的原理和离子流动的方向，明确酶的作用是解题的 关键。n (3D- n)可以高效沉2. 2

4、01咖课标出为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状积nO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D- nNiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为放电n(s)+2NiOOH(s)+H 2。(1)1二二_ nO(s)+2Ni(OH) 2。Ju电卜列说法错误的是A.三维多孔海绵状n具有较高的表面积，所沉积的nO分散度高B.充电时阳极反应为 Ni(OH) 2(s)+OH-(aq)-e-=NiOOH(s)+H 2。(1)C.放电时负极反应为 n(s)+2OH - (aq)- 2e-=nO(s)+H 2。(1)D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区【答案】D【解析】A、三维多孔海

5、绵状 n具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的nO分散度高，A正确；B、充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni(OH) 2失去电子转化为 NiOOH ,电极反应式为 Ni(OH) 2(s)+ OH- (aq)- e- = NiOOH(s) +H2OQ), B 正确；C、放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为n(s)+2OH-(aq)- 2e- = nO(s)+H2OQ), C 正确;D、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中 OH-通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。答案选D。3. 2019天津我国科

6、学家研制了一种新型的高比能量锌-碘澳液流电湛工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。用电器卜列叙述不韭区的是A.放电时，a电极反应为I2Br + 2e2I 一 Br 一B.放电时，溶液中离子的数目增大C.充电时，b电极每增重0.65g ,溶液中有0.02mol I 一被氧化D.充电时，a电极接外电负极【答案】D【解析】【分析】放电时，n是负极，负极反应式为n-2e-n2+,正极反应式为LBr-+2e-=2I- +Br-,充电时，阳极反应式为Br- +2I- - 2e- =I 2Br-、阴极反应式为n2+2e- =n ,只有阳离子能穿过交换膜，阴离子不能 穿过交换膜，据此

7、分析解答。【详解】A、放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为LBr- +2e- =2I- +Br-,故A正确；B、放电时，正极反应式为 l2Br- +2e- =2I- +Br-,溶液中离子数目增大，故 B正确；C、充电时，b电极反应式为 n2+ +2e- =n,每增加0.65g,转移0.02mol电子，阳极反应式为 Br- +2I- - 2e-=I 2Br-,有0.02molI-失电子被氧化，故 C正确；D、充电时，a是阳极，应与外电的正极相连，故D错误；故选D。【点睛】本题考查化学电新型电池，会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键，会正确书写电极反应式，易错选项是 B,

8、正极反应式为l2Br- +2e- =2I- +Br-,溶液中离子数目增大。4. 2019江苏将铁粉和活性炭的混合物用 NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是A.铁被氧化的电极反应式为Fe- 3e-=Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀【答案】C【解析】【分析】根据实验所给条件可知，本题铁发生的是吸氧腐蚀，负极反应为:Fe-2e- =Fe2+;正极反应为:O2+2H 2O +4e- =4OH - ;据此解题;【详解】A.在铁的电化学腐蚀中，铁单质失去电子转化为二

9、价铁离子，即负极反应为:Fe- 2e- =Fe2+,故A错误;B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一部分转化为热能，故B错误;C.活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了铁的腐蚀，故C正确;D.以水代替氯化钠溶液，水也呈中性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故D错误;综上所述，本题应选 C.【点睛】本题考查金属铁的腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性可判断电化学腐蚀的类型,电解质溶液为酸性条件下，铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀，负极反应为:Fe-2e-=Fe2+;正极反应为：2H+ +2e-=H 2 T ;电解质溶液为碱性或中性条件下，发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e

10、-=Fe2+;正极反应为：O2+2H2O +4e- =4OH -。5. 2019浙江4月选考化学电在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是A.n2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H +浓度增加C.B.班扣式相好电他女工濡L正极的电极反应式为 Ag2。+ 2e- + H 2O= 2Ag + 2OH - RTniilMK钟候干也池营七德锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D.健辑电池锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；D.铅蓄电池总反应式为 PbO2 + Pb + 2H2SO4 -三 2PbSO4 +充电使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降【答案】A【解析】A.

11、n较Cu活泼，做负极，n失电子变n2+,电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而 n2+和H+迁移至铜电极，H +氧化性较强，得电子变 H2,因而c(H+)减小，A项错误；B. Ag2。作正极，得到自n失去的电子，被还原成 Ag,结合OH作电解液，故电极反应式为AgzO + 2e- + H2O-2Ag+2OH-, B项正确；C.n为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为n-2e-=n2+,2H2O,可知放电一段时间后， H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。故答案选Ao6. 2018海南一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁

12、和吸附氧气的活性炭，电解液为OH浓溶液。卜列说法错误的是活性炭MS电解质A.电池总反应式为： 2Mg+O2+ 2H2O = 2Mg(OH)2B.正极反应式为： Mg2e= Mg2+C.活性炭可以加快 O2在负极上的反应速率D.电子的移动方向由 a经外电路到b【答案】BC【解析】A.电池总反应式为：2Mg+O2 + 2H2O = 2Mg(OH)2,不符合题意；B.正极应该是氧气得电子，发生还原反应，反应式为：O2+4e-+4OH =2H 2。，符合题意;C.氧气在正极参与反应，符合题意；D.外电路中，电子由负极移向正极，该反应中a为负极，b为正极，故不符合题意；故答案为BC。【点睛】尽管原电池外

13、观形形色色，五花八门，但其原理是相同的，即要紧紧抓住原电池中负极失电子 发生氧化反应，正极得电子发生还原反应；外电路中，电子由负极流向正极，电流方向与电子流动方向 相反这一基本规律。7 . 2018新课标出一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，。2与Li +在多孔碳材料电极处生成口2。2- (=0或1)。下列说法正确的是A.放电时，多孔碳材料电极为负极8 .放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时，电池总反应为 Li2O/2Li+ (1- -) O22【答案】D【解析】本题考查的是电池的基本构造和原理，应该先根据题目叙述和对

14、应的示意图，判断出电池的正 负极，再根据正负极的反应要求进行电极反应方程式的书写。A.题目叙述为：放电时，。2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，选项 A错误。B.因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极(由负极流向正极)，选项B错误。C.充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li +向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，选项C错误。D.根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li +得电子车t化为 U2O2-,电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li + ,所以总反应为：2Li +

15、(1 - -)O2 = U2O2-,充电的反应与放电的反应相反，所2以为 LizOz- = 2Li + (1 )。2,选项 D 正确。 2点睛：本题是比较典型的可充电电池问题。对于此类问题，还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂，进 而判断出电池的正负极。本题明显是空气中的氧气得电子，所以通氧气的为正极，单质锂就一定为负极。放电时的电池反应，逆向反应就是充电的电池反应，注意：放电的负极，充电时应该为阴极；放电的正极充电时应该为阳极。8. 2018新课标n 我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将 NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的馍网分别作为电极材料，电池的

16、总反应为： 3CO2+4Na =2NazCO3+C。下列说法错误的是A.放电时，C1O4一向负极移动B.充电时释放 CO2,放电时吸收 CO2C.放电时，正极反应为：3CO2+4e- =2CO32 +CD.充电时，正极反应为：Na+e- = Na【答案】D【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。 A.放电时是原电池，阴离子 C1O4一向负极移动，A正确；B.电池的总反应为 3CO2+4Na=：2Na2CO3+C,因此充电时释放 CO2,放电时吸收CO2, B正确；C.放电时是原电池， 正极

17、是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e-=2CO32 +C ,C正确；D.充电时是电解，正极与电的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO32+C-4e- = 3CO2, D 错误。答案选 D。9. 2018新课标I 最近我国科学家设计了一种 CO2+H 2s协同转化装置，实现对天然气中 CO2和H2s的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为nO石墨烯（石墨烯包裹的 nO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为： EDTA-Fe 2+-e-= EDTA-Fe 3+2EDTA-Fe 3+H 2S= 2H+S+2EDTA-Fe 2+该装置工作时，下列叙述错误的是A.阴极的电极

18、反应：CO2+2H+2e-=CO+H 2。B.协同转化总反应：CO2+H 2S= CO+H 2O+SC.石墨烯上的电势比 nO石墨烯上的低D .若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe 3+/EDTA-Fe 2+,溶液需为酸性【答案】C【解析】该装置属于电解池，CO2在nO石墨烯电极上转化为 CO,发生得到电子的还原反应，为阴极，石墨烯电极为阳极，发生失去电子的氧化反应，据此解答。A、CO2在nO石墨烯电极上转化为 CO,发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为 CO2+H +2e=CO+H 2O, A 正确；B、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知+即得到 H2S- 2e =2H+S,因

19、此总反应式为 CO2+H 2s=CO+H 2O+S , B 正确；C、石墨烯电极为阳极，与电的正极相连，因此石墨烯上的电势比nO石墨烯电极上的高， C错误；D、由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用 Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe 3+ /EDTA-Fe 2+,溶液需要酸性，D正确。答案选Co点睛：准确判断出阴阳极是解答的关键，注意从元素化合价变化的角度去分析氧化反应和还原反应，进 而得出阴阳极。电势高低的判断是解答的难点，注意从物理学的角度借助于阳极与电的正极相连去分析。10. 2018年11月浙江选考最近，科学家研发了 “全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正哪.的 是A.

20、右边吸附层中发生了还原反应B.负极的电极反应是 H2 2e + 2OH = 2H 2OC.电池的总反应是 2H2+ O2 = 2H 2OD.电解质溶液中Na+向右移动，ClO：向左移动【答案】C【解析】由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应，故选项A、B正确；电池的总反应没有 。2参与，总反应方程式不存在氧气，故C选项不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故 D选项正确。答案选 Co11. 2017年11月浙江选考金属(M)空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确.的是A.金属M作电池负极B.电解质是熔融的 MOC.正极的电极反应： O2

21、+2HzO + 4e=4OH D .电池反应：2M + O2+2HzO= 2M(OH)2【答案】B【解析】A、金属M失去电子，作电池负极，A正确；B、OH向负极移动，所以电解质不可能是熔融的MO, B错误；C、氧气在正极发生得到电子的还原反应，正极的电极反应：O2+2HzO + 4e= 4OH , C正确；D、根据以上分析可知电池反应：2M+O2+ 2HQ=2M(OH)2, D正确，答案选 B。点睛：掌握原电池的工作原理是解答的关键，即原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。12. 2017新课标H 用

22、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H2SO4 -H2c2O4混合溶液。下列叙述错误的是A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为：Al 3+3e-=AlD .硫酸根离子在电解过程中向阳极移动【答案】C【解析】A、根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故 B说法正确；C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H +放电，即2H+2e-=H2f ,故C说法错误；D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。【名师点睛】本题考查电解原理的应用，

23、如本题得到致密的氧化铝，说明铝作阳极，因此电极方程式应是2A1- 6 + 3H2。AI2O3+ 6H+ ,这就要求学生不能照搬课本知识，注意题干信息的挖掘，本题难度不大。13. 2017海南一种电化学制备 NH 3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H+o下列叙述错误的Pd电极aPd电极唬A. Pd电极b为阴极B.阴极的反应式为：N2+6H +6e-=2NHC. H +由阳极向阴极迁移D.陶瓷可以隔离N2和H2【答案】A【解析】A、此装置为电解池，总反应是 N2+ 3H22NH 3, Pd电极b上是氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；B、根据A选项分析，

24、Pd电极a为阴极，反应式为 N2+ 6H + +6e-=2NH3,故B说法正确；C、根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即有阳极移向 阴极，故C说法正确；D、根据装置图，陶瓷隔离 N2和H2,故D说法正确。【名师点睛】本题考查电解原理，首先判断阴阳两极，阴极连接电的负极，阴极上得到电子化合价降低，发生还原反应，阳极连接电的正极，阳极上失去电子化合价升高，发生氧化反应，然后判断电极材料， 惰性电极还是活动性金属作电极，活动性金属作阳极，活动性金属先失电子，如果是惰性材料作阳极， 则是还原性强的阴离子先失电子，氧化性强的离子在阴极上得电子；电极反应式的书写是高考的热点， 一般需要根据装置图完成，

25、需要看清反应环境。14. 2017新课标I 支撑海港码头基础的钢管桩，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B.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D .通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整【答案】C【解析】本题使用的是外加电流的阴极保护法，钢管柱与电的负极相连，被保护。A.外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管柱，A正确；B.通电后，被保护的钢管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，因此外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢

26、管桩，B正确；C.高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗， C错误；D.通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。答案选Co【名师点睛】该题难度较大，明确电化学原理是以及金属的防腐蚀原理是解答的关键，钢管桩表面腐蚀电流的理解是难点，注意题干信息的挖掘，即高硅铸铁为惰性辅助阳极，性质不活泼，不会被损耗。15. 2017新课标出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a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+S8=8Li2s (2WW8)。下列说法错误的是A.电池工作时，正极可发生反应：2Li2s+2Li+2

27、e-=3Li2s4B.电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重 0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D ,电池充电时间越长，电池中Li2s2的量越多【答案】D【解析】A.原电池工作时，Li +向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，随放电的进行可能发生多种反应，其中可能发生反应2Li2s6+2Li+2e-=3Li 2s4,故A正确；B.原电池工作时，转移 0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol,质量为0.14g,故B正确；C.石墨烯能导电，容不能导电，利用掺有石墨烯的&材料作电极，可提高电极 a的导电性，故 C正确；D.电池充电时

28、间越长，转移电子数越多，生成的Li和0越多，即电池中 Li2$的量越少，故 D错误。答案为 Ao【名师点睛】考查二次电池的使用，涉及原电池工作原理，原电池工作时负极发生氧化反应，正极发生 还原反应，而电池充电时，原的负极连接电的负极为电解池的阴极，发生还原反应，而原的正极连接电 的正极为电解池的阳极发生氧化反应，解题是通过结合反应原理，根据元素化合价的变化，判断放电时正负极发生的反应，再结合电解质书写电极反应方程式。16. 2019新课标n节选环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe（C5H5）2,结构简式为 /一）,

29、后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有澳化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。该电解池白W日极为 ，总反应为 。电解制备需要在无水条件下进行，原 因为。【答案】（4） Fe 电极 Fe+2 1 j （士卜 +H 2 T （ Fe+2c5H6Fe（C5H5%+H 2 T ）水会阻碍中间物 Na的生成；水会电解生成 OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe（OH）2【解析】（4）根据阳极升失氧可知 Fe为阳极；根据题干信息 Fe-2e-=Fe2+,电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气，同时与亚铁离子结合生成二茂

30、铁，故电极反应式为Fe+2早T +H2T;电解必须在无水条件下进行，因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气，亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀;答案：Fe 电极；Fe+2 = + +H 2 T ( Fe+2c5H6=Fe (C2H5) 2+ H2T)；水会阻碍中间物 Na 的生成；水会电解生成 OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe (OH) 2。17. 2019新课标出节选近年，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一

31、种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示:负极区发生的反应有电源(写反应方程式)C蛔HCl(g)O电路中转移1 mol电子，需消耗氧气(标准状况)。Fe3+ +e-=Fe2+, 4Fe2+ +O 2+4H +=4Fe3+ +2H 2。5.6【解析】(4)电解过程中，负极区即阴极上发生的是得电子反应,元素化合价降低，属于还原反应，则图中左侧为负极反应，根据图示信息知电极反应为:Fe3+e-=Fe2+和 4Fe2+O 2+4H + = 4Fe3+2H 2O ；电路1mol + 4= 0.25mol,在标准状况下的中转移1 mol电子，根据电子得失守恒可知需消耗氧气的物质的量是体积为

32、 0.25molX22.4L/mol =5.6L。18. 2019北京节选氢能是最具应用前景的能之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接1或2,可交替得到H2 和。2。碱性电解液制H2时，连接 。产生H2的电极反应式是 。改变开关连接方式，可得 。2。结合和中电极 3的电极反应式，说明电极 3的作用： 。【答案】(2) i2H2O+2e-=H 2 T+2OH -连接i或2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH) 2相互转化提供电子转移【解析】(2)电极生成H2时，根据电极放电规律可知 H +得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因 而制H2时，连接1,该电